一种带电压互感器和电流互感器的单相智能防窃电电能表的制作方法

本实用新型涉及一种电能表，具体是一种带电压互感器和电流互感器的单相智能防窃电电能表。

背景技术：

电作为一种商品被居民使用，特别是现在随着进入家庭的各类电器越来越多，民用电量剧增，受经济利益的驱使，窃电现象也日益严重。窃电在社会的各个角落普遍存在，其行为广泛存在于经济欠发达的国家和地区。这种行为也扰乱了正常的供、用电秩序，更严重危及电网的安全稳定运行和社会的公共安全，甚至直接危及人民群众的生命和财产安全。同时防窃电技术随着时代的进步，科技的发展，也在不断提升中，如何有效防止窃电，是摆在电力部门技术人员面前的一个重要课题。除了制定比较完善的防窃电法律法规外，最主要就是需要一种具有良好防窃电的计量产品，从技术和使用上来杜绝窃电现象。

普通电子式电能表是在比较老式的机械式电子表的基础上研发而来，主要是解决老式机械表计量的精确度低以及老式的机械式电子表在防窃电方面基本上不具备，一旦有人为更改电能表的接线方式那么老式机械表基本上就失去了计量功能，而普通电子式电能表就是为了避免线路的更改而设计的防窃电电能表，且在成本上也具有优势，适用于一般居民使用。但随着技术的发展，窃电的手段也是越来越高，普通电子式电能表对于比较高的窃电手段就无能为力了，比如说火线和零线互换后且零线接地或者零线断开电能表不计量的窃电情况下，那么普通电子式电能表就做不到防窃电功能了；如果电能表在使用的过程中电能表不能正常上电工作，如零线输入与输出都断开，即零线缺失而负载接地的情况下电能表也会不计量，而且对于经常停电的地区，电能表需要工作时间长久，那么就需要考虑其他方式的防窃电功能。

技术实现要素：

本实用新型根据现有技术的不足提供一种带电压互感器和电流互感器的单相智能防窃电电能表，具有正向和反向电能计量，不管是火线与零线互换后；还是零线或火线缺失，在电压互感器的作用下都能达到防窃电的目的，保护了电能的正常使用，维护了电能的合法效益。

本实用新型的技术方案：一种带电压互感器和电流互感器的单相智能防窃电电能表,包括微处理器，电源模块与微处理器电连接在一起，锂电池模块与电源模块电连接，所述微处理器周围还连接有按键输入模块、存储器模块、电能脉冲输出模块、红外接口模块、LCD驱动及显示模块以及电压采样电路和电流采样电路，

所述微处理器用于对电压采样电路和电流采样电路采集的信号进行处理并通过存储器模块进行处理结果存储、通过电能脉冲输出模块进行电量计量参数输出、通过红外接口模块与外接装置进行红外通讯、通过LCD驱动及显示模块进行结果显示；

所述电源模块与微处理器、红外接口模块和电压采样电路电连接并为其供电；

所述锂电池模块连接电源模块用于为电能表进行应急供电；

所述按键输入模块连接微处理器用于对电能表进行按键操作；

所述存储器模块连接微处理器用于对电能表的电能计量信息进行存储；

所述电能脉冲输出模块连接微处理器用于输出电能表电量计量参数，用于对电能表进行校表和远程抄表；

所述红外接口模块连接微处理器用于使电能表与外接装置进行红外通讯；

所述LCD驱动及显示模块连接微处理器用于显示电能表计量信息以及按键信息；

所述电压采样电路连接微处理器和电源模块，电源模块为电压采样电路提供电源，电压采样电路采集电能表的电压信息并输入到微处理器中；

所述电流采样电路包括连接在电能表火线输入和输出端上的锰铜分流器以及连接在电能表零线输入和输出端上的电流互感器，电压互感器串联在锰铜分流器上或者串联在电流互感器上，所述锰铜分流器用于进行电能表火线电流信号采集，所述电流互感器用于进行电能表零线电流信号采集，所述电压互感器用于在锰铜分流器或者电流互感器有电流流过时产生电压为电能表供电。

所述电压互感器串联在锰铜分流器的电刷线上。

所述电源模块包括有PT供电稳压电路，PT供电稳压电路与电压互感器相连接。

所述PT供电稳压电路包括第一三极管和第二三极管，第一三极管的基极连接微处理器的输出信号脚，第一三极管的集电极连接第二三极管的基极，第二三极管的集电极连接微处理器的输入信号脚，第一三极管和第二三极管的发射极接地。

本实用新型的技术效果：锰铜分流器进行电能表火线电流信号采集，电流互感器进行电能表零线电流信号采集，电压互感器在锰铜分流器或者电流互感器有电流流过时产生电压为电能表供电，不管是火线与零线互换后，还是零线或火线缺失，在电压互感器的作用下都能进行计量，达到防止窃电的目的，微处理器能够根据供电电压的变化情况进行主时钟源的切换以达到降低功耗的目的，延长电能表的实用寿命。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图；

图2是本实用新型PT供电稳压电路示意图；

图3是本实用新型断零线负载接地防窃电接线示意图；

图4是本实用新型断火线负载接地防窃电接线示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明：

如图1所示，一种带电压互感器和电流互感器的单相智能防窃电电能表,包括微处理器1，电源模块2与微处理器1电连接在一起，锂电池模块3与电源模块2电连接，所述微处理器1周围还连接有按键输入模块4、存储器模块5、电能脉冲输出模块6、红外接口模块7、LCD驱动及显示模块8以及电压采样电路9和电流采样电路10，

所述微处理器1用于对电压采样电路9和电流采样电路10采集的信号进行处理并通过存储器模块5进行处理结果存储、通过电能脉冲输出模块6进行电量计量参数输出、通过红外接口模块7与外接装置进行红外通讯、通过LCD驱动及显示模块8进行结果显示；

所述电源模块2与微处理器1、红外接口模块7和电压采样电路9电连接并为其供电；

所述锂电池模块3连接电源模块2用于为电能表进行应急供电；

所述按键输入模块4连接微处理器1用于对电能表进行按键操作；

所述存储器模块5连接微处理器1用于对电能表的电能计量信息进行存储；

所述电能脉冲输出模块6连接微处理器1用于输出电能表电量计量参数，用于对电能表进行校表和远程抄表；

所述红外接口模块7连接微处理器1用于使电能表与外接装置进行红外通讯；

所述LCD驱动及显示模块8连接微处理器1用于显示电能表计量信息以及按键信息；

所述电压采样电路9连接微处理器1和电源模块2，电源模块2为电压采样电路1提供电源，电压采样电路9采集电能表的电压信息并输入到微处理器1中；

所述电流采样电路10包括连接在电能表火线输入和输出端上的锰铜分流器11以及连接在电能表零线输入和输出端上的电流互感器12，电压互感器13串联在锰铜分流器11上或者串联在电流互感器12上，所述锰铜分流器11用于进行电能表火线电流信号采集，所述电流互感器12用于进行电能表零线电流信号采集，所述电压互感器13用于在锰铜分流器11或者电流互感器12有电流流过时产生电压为电能表供电。

所述电压互感器13串联在锰铜分流器11的电刷线上。

所述电源模块2包括有PT供电稳压电路，PT供电稳压电路与电压互感器13相连接。

如图3所示，火线进电能表，火线出电能表到负载，负载接地，电能表缺失零线，该方式为一火一地，零线缺失。负载接地后通过大地与火线形成回路，此时负载在正常工作会产生负荷电流，由于零线缺失，使电能表不被市电供电，一般的电能表在这种情况下是不能工作的，但本实用新型的智能防窃电电能表在这种情况下有电流经过电压互感器线圈经磁感应时会产生交流电压，经过全波整流后提供给微处理器及外围器件供电，使电能表仍能正常工作而能精确计量有功，可达到防窃电目的。

如图4所示，零线进电能表，零线出电能表到负载，负载接地，电能表缺失火线，工作原理同图3所示的断零线负载接地防窃电。

如图2所示，所述PT供电稳压电路包括第一三极管Q5和第二三极管Q4，第一三极管Q5的基极连接微处理器1的输出信号脚，第一三极管Q5的集电极连接第二三极管Q4的基极，第二三极管Q4的集电极连接微处理器1的输入信号脚，第一三极管Q5和第二三极管Q4的发射极接地。

在有市电220V供电时，15V为正常的15V电压，PwrDet为微处理器输出信号脚，输出为低电平信号，第一三极管Q5不导通，15V电压经过R34,R35分压后使第二三极管Q4基级为高电平而导通，DL为低电平输入到微处理器，当微处理器检测到DL为低电平时表示该电路工作正常。当没有市电供电时，此时用PT供电，那么在做0.5A启动时，15V电压端会检测到5-6V的电压，此时微处理器已经在开始工作了，那么PwrDet输出为低电平信号，第一三极管Q5不导通，电阻R34,R35形成负载后，使15V电压经过放电分压后第二三极管使Q4基级为高电平而导通，DL为低电平输入到微处理器，快速达到了使电压互感器稳定工作的目的，电压互感器稳定工作才能持续为电能表提供稳定的电源。

本实用新型的电能表利用切换主时钟源的方式来降低电能表在断电情况下的功耗。电能表判断是否掉电是通过检测微处理器供电电压是否到达掉电电压的方式进行的，当该端口的输入电压低于某一设定值时微处理器则认为掉电，将掉电标志位置位并进入掉电处理程序。掉电处理程序主要包括对电能表各器件当前状态的保存、电能数据的存储、并把IO端口设置为禁止输出/屏蔽输入、调用显示处理程序将LCD显示为总电量并持续显示，当以上操作完成以后就将主时钟源切换成为低频时钟并进入一个while死循环，死循环中主要执行两个简单的步骤，一是检查掉电标志是否被重新置零，二是进行定时喂狗操作。当检查到掉电标志位被重新置零时证明主电源已恢复供电，于是就让程序进入一个空操作的死循环，进入空操作的死循环后由于微处理器不再执行喂狗操作则微处理器迅速复位重启恢复正常工作。在掉电后由于微处理器在低频时钟下运行且执行的操作简单因此功耗十分小，备用电源的输出电流基本维持在20μA以下。由于实现低功耗处理的方式并不是使微处理器进入睡眠模式，因此当主电源恢复供电时系统能十分容易且速度较快地恢复到正常工作状态。

本实用新型的一种带电压互感器和电流互感器的单相智能防窃电电能表，当零线或者火线缺失使电能表无市电供电的状态下仍有负载时会产生电流，电流经过电压互感器线圈经磁感应时会产生交流电压，经过全波整流后提供给单片机及外围器件供电使用，电池此时不提供电压，这样设计大大提高了电池的使用寿命。

能计量火线和零线有功电能，具有正向和反向电能计量，反向电量计入正向电量内，精确计量到0.01 kWh，同时具有实时检测功能，能实时电流显示，实时功率显示，及时告诉用户电能表使用负载情况。

当火线与零线两者间电流之差的绝对值大于12.5%，且整机功率大于40W时，防窃电指示灯点亮，提醒用户电能表工作在电流不平衡状态，电能表主动切换到了电流相对大的回路计量。

在零线或者火线断开，不接入电能表时，且电能表有0.5A及以上负载电流产生时，负载接地的情况下会主动防窃电计量，使电表仍能正常工作而能精确计量有功，可达到防窃电目的。