一种电能计量系统的制作方法

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种电能计量系统。

背景技术：

电表是用于计量用户用电量的仪表。现有的多用户电能计量系统是通过控制单元控制若干个电表分别对不同用户的用电量进行计量。控制单元和每个电表均需通过外部走线连接市电的火线和零线，布线复杂；且每个电表中均包括独立的电源模块，用于将市电转换为直流电为其内部各功能模块供电，由于每个电表中的电源模块所占的空间较大，导致整个电表的体积增大，不利于电表的安装，且成本较高。

综上可知，现有的电能计量系统存在布线复杂，电表的体积较大，不利于安装，且成本较高的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电能计量系统，旨在解决现有的电能计量系统存在的布线复杂，电表的体积较大，不利于安装，且成本较高的问题。

本发明是这样实现的，一种电能计量系统，包括控制装置和n个电表，n为正整数；所述控制装置的火线端和零线端分别与市电的火线和零线连接，所述n个电表从第1个电表开始至第n-1个电表，每个电表的第二零线端口、第二电源端口及第二通讯端口分别与后一个电表的第一零线端口、第一电源端口及第一通讯端口电连接，且所述第1个电表的第一零线端口、第一电源端口及第一通讯端口分别与所述控制装置的零线端口、电源端口及通讯端口电连接，每个电表的第一零线端口、第一电源端口及第一通讯端口分别与其第二零线端口、第二电源端口及第二通讯端口电连接，所述n个电表的火线输入端均与所述火线连接，所述n个电表的火线输出端分别与不同用户负载的零线端连接，所述用户负载的火线端与所述火线连接；

所述控制装置对所述市电进行电压转换，并通过其电源端口输出直流电为所述n个电表供电，每个电表对与其连接的用户负载的用电量进行计量，并通过其第一通讯端口输出电能计量值至所述控制装置。

进一步的，所述控制装置包括电源模块、第一控制模块、第一通讯模块及第二通讯模块；所述控制装置的电源端口包括正电源端口和地端口；

所述电源模块的负输入端和正输入端分别为所述控制装置的火线端和零线端，所述电源模块的正输入端还与所述控制装置的零线端口电连接，所述电源模块的负输出端和正输出端分别与所述第一控制模块的地端和电源端连接，所述电源模块的负输出端和正输出端还分别与所述控制装置的地端口和正电源端口电连接，所述第一控制模块的第一通讯端和第二通讯端分别与所述第一通讯模块的第一通讯端和所述第二通讯模块的第一通讯端连接，所述第一通讯模块的第二通讯端与所述控制装置的通讯端口电连接；

所述电源模块对所述市电进行电压转换，并输出直流电为所述第一控制模块、所述第一通讯模块及所述第二通讯模块供电，同时，所述电源模块通过所述控制装置的电源端口输出直流电为所述n个电表供电；所述第一通讯模块通过所述控制装置的通讯端口接收所述n个电表输出的电能计量值，并将所述电能计量值发送至所述第一控制模块，所述第一控制模块将所述电能计量值通过所述第二通讯模块发送至用户终端。

进一步的，所述控制装置还包括第一存储模块；所述第一存储模块与所述第一控制模块连接；

所述第一存储模块对所述n个电表发送的电能计量值进行存储。

进一步的，所述电表包括取样模块、计量模块、第二控制模块、第三通讯模块及隔离模块；所述电表的第一电源端口包括第一正电源端口和第一地端口，所述电表的第二电源端口包括第二正电源端口和第二地端口；

所述第一正电源端口和所述第一地端口分别与所述第二正电源端口和所述第二地端口电连接，所述取样模块连接在所述电表的火线输入端和火线输出端之间，所述计量模块的第一输入端和第二输入端分别与所述取样模块的输出端和所述电表的零线端口电连接，所述第二控制模块的输入端和通讯端分别与所述计量模块的输出端和所述第三通讯模块的第一通讯端连接，所述第二控制模块的电源端和地端分别与所述隔离模块的正输出端和负输出端连接，所述第三通讯模块的第二通讯端与所述电表的通讯端口电连接，所述隔离模块的正输入端和负输入端分别与所述电表的正电源端口和地端口电连接；

所述取样模块对相应的用户负载的电流和电压进行取样，并输出取样值至所述计量模块；所述计量模块根据所述取样值对所述用户负载的用电量进行计量，并输出电能计量值至所述第二控制模块；所述第二控制模块将所述电能计量值通过所述第三通讯模块输出至所述控制装置；当所述电表的火线输入端与所述火线断接时，所述隔离模块对所述电表的电源端口进行隔离。

进一步的，所述电表还包括控制开关；所述控制开关连接在所述取样模块和所述电表的火线输出端之间；

所述第二控制模块接收用户通过所述控制装置发送的开合控制指令，并根据所述开合控制指令对所述控制开关进行开合控制。

进一步的，所述电表还包括显示模块，所述显示模块与所述第二控制模块连接；

所述显示模块对相应的用户负载的用电信息进行显示。

进一步的，所述电表还包括第二存储模块，所述第二存储模块与所述第二控制模块连接；

所述第二存储模块对所述计量模块输出的电能计量值进行存储。

本发明提供的电能计量系统包括控制装置和n个电表，控制装置与市电的火线和零线连接，用于对市电进行电压转换，并通过其电源端口输出直流电为n个电表供电，每个电表对与其连接的用户负载的用电量进行计量，并通过其第一通讯端口输出电能计量值至控制装置。由于每个电表的电能均由控制装置提供，因此电表内部无需设置电源模块，减小了电表的体积，有利于电表安装，且降低了成本；同时，由于n个电表的零线端口通过依次电连接的方式共接于控制装置的零线端口，因此每个电表无需再外接线路连接市电的零线，简化了整个系统的布线。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种电能计量系统的结构框图；

图2是本发明另一实施例提供的一种电能计量系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1，是本发明实施例提供的一种电能计量系统的结构框图。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，一种电能计量系统，包括控制装置1和n个电表21～2n，n为正整数。控制装置1上设置有零线端口a、电源端口b及通讯端口c。每个电表(21、22、……、或2n等)上均设置有第一零线端口a1、第一电源端口b1、第一通讯端口c1、第二零线端口a2、第二电源端口b2及第二通讯端口c2。

控制装置1的火线端和零线端分别与市电的火线l和零线n连接，n个电表21～2n从第1个电表21开始至第n-1个电表2(n-1)，每个电表的第二零线端口a2、第二电源端口b2及第二通讯端口c2分别与后一个电表的第一零线端口a1、第一电源端口b1及第一通讯端口c1电连接，且第1个电表21的第一零线端口a1、第一电源端口b1及第一通讯端口c1分别与控制装置1的零线端口a、电源端口b及通讯端口c电连接，每个电表(21、22、……、或2n等)的第一零线端口a1、第一电源端口b1及第一通讯端口c1分别与其第二零线端口a2、第二电源端口b2及第二通讯端口c2电连接，n个电表21～2n的火线输入端均与火线l连接，n个电表21～2n的火线输出端分别与不同用户负载的零线端连接，用户负载的火线端与火线l连接。

控制装置1对市电进行电压转换，并通过其电源端口b输出直流电为n个电表21～2n供电，每个电表(21、22、……、或2n等)对与其连接的用户负载的用电量进行计量，并通过其第一通讯端口c1输出电能计量值至控制装置1。

在本发明实施例中，当n为1，即电能计量系统仅包括一个电表时，该电表的第一零线端口a1、第一电源端口b1及第一通讯端口c1分别与控制装置1的零线端口a、电源端口b及通讯端口c电连接。

在本发明实施例中，电表21～2n的第一零线端口a1、第一电源端口b1及第一通讯端口c1可以设置为卡针形状，电表21～2n的第二零线端口a2、第二电源端口b2及第二通讯端口c2或者控制装置的零线端口a、电源端口b及通讯端口c可以设置为与第一零线端口a1、第一电源端口b1及第一通讯端口c1分别对应的卡槽形状，卡针卡接于卡槽内，从而实现第1个电表21的第一零线端口a1、第一电源端口b1及第一通讯端口c1与控制装置1的零线端口a、电源端口b及通讯端口c的电连接，以及前一个电表的第二零线端口a2、第二电源端口b2及第二通讯端口c2与后一个电表的第一零线端口a1、第一电源端口b1及第一通讯端口c1的电连接。当然，将电表21～2n的第一零线端口a1、第一电源端口b1及第一通讯端口c1设置为卡槽形状，将电表21～2n的第二零线端口a2、第二电源端口b2及第二通讯端口c2或者控制装置的零线端口a、电源端口b及通讯端口c可以设置为卡针形状，同样可以实现电表与电表或电表与控制装置1之间的电连接。上述通过卡接的方式实现两个装置之间的电连接，不仅减少了系统的外部走线，简化了系统的布线，而且通过卡接的方式使得用户可根据实际需求对电表的数量进行灵活配置。

在本发明实施例中，控制装置1将市电的零线通过其内部引至其零线端口a，第1个电表21的第一零线端口a1与控制装置1的零线端口a电连接，后一个电表的第一零线端口a1与前一个电表的第二零线端口a2电连接，且每个电表的第一零线端口a1与其第二零线端口a2在电表内部电连接，即n个电表的零线端口通过依次电连接的方式共接于控制装置1的零线端口a，从而使得每个电表无需再通过外部线路连接市电的零线，简化了系统的布线。

在本发明实施例中，控制装置1将市电进行电压转换，并通过其电源端口b输出直流电为每个电表供电，电表内部无需设置电源模块，从而减小了电表的体积，有利于电表的安装，且降低了成本。

参见图2，是本发明实施例另一提供的一种电能计量系统的结构框图。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图2所示，作为本发明一实施例，控制装置1包括电源模块10、第一控制模块11、第一通讯模块12及第二通讯模块13；控制装置1的电源端口b包括正电源端口b+和地端口bg。

电源模块11的负输入端和正输入端分别为控制装置1的火线端和零线端，电源模块11的正输入端还与控制装置1的零线端口a电连接，电源模块11的负输出端和正输出端分别与第一控制模块11的地端和电源端连接，电源模块11的负输出端和正输出端还分别与控制装置1的地端口bg和正电源端口b+电连接，第一控制模块11的第一通讯端和第二通讯端分别与第一通讯模块12的第一通讯端和第二通讯模块13的第一通讯端连接，第一通讯模块12的第二通讯端与控制装置1的通讯端口c电连接。

可以理解的是，在本发明实施例中，电源模块10还与第一通讯模块12和第二通讯模块13连接(图中未示出)。

电源模块10对市电进行电压转换，并输出直流电为第一控制模块11、第一通讯模块12及第二通讯模块13供电，同时，电源模块11通过控制装置1的电源端口b输出直流电为n个电表21～22供电；第一通讯模块12通过控制装置1的通讯端口c接收n个电表21～22输出的电能计量值，并将电能计量值发送至第一控制模块11，第一控制模块11将电能计量值通过第二通讯模块13发送至用户终端。

在实际应用中，电源模块10可以采用现有的包括变压器、整流滤波单元及电压转换单元等，用于将交流市电转换为直流电的电源模块。在本发明实施例中，电源模块10输出的直流电的电压可以为16v或5v，具体根据实际需求进行设置，此处不做限制。

在本发明实施例中，火线为电压、电流取样的公共基点，即火线为“地”点，也就是说本发明实施例中的控制装置1或电表21～22内部的火线均共接于地，即共接于控制装置1的电源端口b的地端口bg。

在本发明实施例中，第一控制模块11可以采用cpu(centralprocessingunit，中央处理器)、mcu(microcontrollerunit，微控制单元)或单片机等，此处不做限制。

在本发明实施例中，第一通讯模块12可以采用rs485通信接口，当然，第一通讯模块12还可以采用其他可实现类似功能的串行通信接口，具体根据实际需求进行设置，此处不做限制。

在本发明实施例中，第二通讯模块13可以为无线通信模块，具体可以为蓝牙通信模块或wifi通信模块等，此处不做限制。

在本发明实施例中，用户终端可以为手机、平板电脑、台式电脑等智能终端，用于实现对用户用电量的实时监控。

在本发明实施例中，控制装置1将市电的零线n通过其内部引出至其零线端口a，为n个电表21～22提供公共零线接点，使得电表21～22电表无需再外接线路与市电的零线n连接，从而简化了系统布线。同时，控制装置1中的电源模块10可通过电源接口b为电表21～22提供电能，每个电表21～22中可以节省一个电源模块，不仅减小了电表的体积，而且降低了成本。

作为本发明一实施例，控制装置1还包括第一存储模块(图中未示出)；第一存储模块与第一控制模块11连接。

第一存储模块11对n个电表21～22发送的电能计量值进行存储。

作为本发明一实施例，每个电表(21、22、……、或2n等)均包括取样模块201、计量模块202、第二控制模块203、第三通讯模块204及隔离模块205。每个电表(21、22、……、或2n等)的第一电源端口b1包括第一正电源端口b1+和第一地端口b1g，每个电表(21、22、……、或2n等)的第二电源端口b2包括第二正电源端口b2+和第二地端口b2g。

其中，每个电表(21、22、……、或2n等)的第一正电源端口b1+和第一地端口b1g分别与其第二正电源端口b2+和第二地端口b2g电连接，取样模块201连接在电表的火线输入端和火线输出端之间，计量模块202的第一输入端和第二输入端分别与取样模块201的输出端和电表的零线端口(a1或a2)电连接，第二控制模块203的输入端和通讯端分别与计量模块202的输出端和第三通讯模块204的第一通讯端连接，第二控制模块203的电源端和地端分别与隔离模块205的正输出端和负输出端连接，第三通讯模块204的第二通讯端与电表的通讯端口(c1或c2)电连接，隔离模块205的正输入端和负输入端分别与电表的正电源端口(b1+后b2+)和地端口(b1g或b2g)电连接。

取样模块201对相应的用户负载的电流和电压进行取样，并输出取样值至计量模块202；计量模块202根据取样值对用户负载的用电量进行计量，并输出电能计量值至第二控制模块203；第二控制模块203将电能计量值通过第三通讯模块204输出至控制装置1；当电表的火线输入端与火线断接时，隔离模块205对电表的电源端口(b1或b2)进行隔离。

在本发明实施例中，取样模块201可以为互感器或锰铜分流器，即将互感器或锰铜分流器串接在电表的火线输入端和火线输出端之间，可实现对用户负载的电流或电压的检测。在实际应用中，取样模块201还可以为其他可进行电流或电压采样的电路或元器件，此处不做限制。

在本发明实施例中，计量模块202可以采用现有的以电能计量芯片为核心的电能计量电路，例如，采用以型号为rn8209g的计量芯片为核心的电能计量电路，具体根据实际需求进行设置，此处不做限制。

在本发明实施例中，第二控制模块203可以采用cpu(centralprocessingunit，中央处理器)、mcu(microcontrollerunit，微控制单元)或单片机等，此处不做限制。

在本发明实施例中，第三通讯模块204可以采用rs485通信接口，当然，第三通讯模块204还可以采用其他可实现类似功能的串行通信接口，具体根据实际需求进行设置，此处不做限制。

在实际应用中，当电表的火线输入端与火线断开连接时，由于电表内部的火线为地线，因此，用户负载的大电流会倒灌回电表的地端口(b1g或b2g)，从而烧毁电表的电源端口，甚至烧毁电表。本发明实施例在电表的电源端口(b1或b2)与第二控制模块203之间设置隔离模块205，从而避免了电表的火线输入端与火线断开连接时，用户负载的大电流倒灌导致电表烧毁的情况。

在本发明实施例中，隔离模块205可以采用以电源隔离芯片为核心的隔离电路，例如，可以采用以电源隔离芯片b_s-2wr2为核心的电源隔离电路，具体根据实际需求进行设置，此处不做限制。

作为本发明一实施例，电表(21、22、……、或2n等)还包括控制开关206。控制开关206连接在取样模块201和电表的火线输出端之间。

第二控制模块203接收用户通过控制装置1发送的开合控制指令，并根据开合控制指令对控制开关206进行开合控制。

在实际应用中，控制开关206可以为继电器或由开关管组成的开关电路等，具体根据实际需求进行设置，此处不做限制。

在本发明实施例中，当某一用户未缴纳电费时，用户可以通过用户终端发送开合控制指令(例如断电指令)至控制装置1，控制装置1中的第二通讯模块13将接收到的开合控制指令发送至第一控制模块11，第一控制模块11将开合控制指令通过第一通讯模块12发送至相应的电表，相应电表中的第二控制模块203根据开合控制指令控制控制开关206断开，进而停止为相应的用户负载供电，从而实现了对用户负载通断电的远程控制。

作为本发明一实施例，电表(21、22、……、或2n等)还包括显示模块(图中未示出)，显示模块与第二控制模块203连接，显示模块对相应的用户负载的用电信息进行显示。

在实际应用中，显示模块可以为液晶显示屏或led显示屏，具体根据实际需求进行设置，此处不做限制。

作为本发明一实施例，电表(21、22、……、或2n等)还包括第二存储模块(图中未示出)，第二存储模块与第二控制模块203连接。

第二存储模块对计量模块202输出的电能计量值进行存储。

本发明实施例提供的电能计量系统包括控制装置和n个电表，控制装置与市电的火线和零线连接，用于对市电进行电压转换，并通过其电源端口输出直流电为n个电表供电，每个电表对与其连接的用户负载的用电量进行计量，并通过其第一通讯端口输出电能计量值至控制装置。由于每个电表的电能均由控制装置提供，因此电表内部无需设置电源模块，减小了电表的体积，有利于电表安装，且降低了成本；同时，由于n个电表的零线端口通过依次电连接的方式共接于控制装置的零线端口，因此每个电表无需再外接线路连接市电的零线，简化了整个系统的布线。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。