一种电能表的制作方法

本实用新型涉及一种电能表。

背景技术：

随着当前社会以及电力行业的发展，电能表已经成为统计用电电量的常用工具，便于电力公司对电网电力的统计和分配，以及相应电费的清算。其中，电能表在对电力进行计量过程中通常需要计时单元来获取时钟信息，而在现有技术中计时单元通常为晶体振荡器，来为电能表产生相应的时钟信息，但晶体振荡器在工作过程中往往受温度影响较大，不能在宽温度范围内提供高精度的时钟信息，从而不利于提高电能表对电力计量的精确性。

此外，在现有技术中，电能表通常通过检测通过电流的大小检测电流是否超载，或利用保险丝实现过载断电保护。然而当用电线路异常或电能表内部故障等，如导线与电能表之间的接触不良，接触电阻过大，也会导致连接处的金属、导线发热，当发热温度达到一定程度时，会导致电能表和用电线路的损坏，乃至火灾的发生；同时，鉴于电能表直接与电路连接，往往会由于雷电、电网电压波动、电能表及相应线路老旧、静电等原因，出现电涌故障，导致电能表的电控组件损坏或电能表相关数据破坏等情况发生，严重时甚至引起相应的火灾事故，从而使得电能表的使用过程中存在一定的安全隐患。

申请公布号为CN103376356A的申请文件公开了一种能以高精度对振荡器的起因于温度的振荡频率的误差进行校正的半导体装置、测量设备以及校正方法。该半导体装置具有：振荡器，以固有的频率进行振荡；半导体集成电路，集成有温度传感器和控制部，所述温度传感器检测周围的温度，所述控制部与振荡器电连接，并且基于由温度传感器检测出的温度来校正振荡器的依赖于温度的误差；以及密封部，将振荡器和半导体集成电路一体地进行密封。而若将该半导体装置应用在电能表上，并不能解决电能表在使用过程中所存在的安全隐患问题。

申请公布号为CN103033655A的申请文件公开了一种带精密计时模块的智能电能表，所述带精密计时模块的智能电能表包括微处理器、计时模块、嵌入式安全控制模块、通讯模块、计量模块、数据存储模块、继电器、计时模块；所述微处理器分别与嵌入式安全控制模块、通讯模块、计量模块、数据存储模块、继电器、计时模块连接；所述计时模块内置时钟电路、32.768K晶体振荡器、温度传感器；计时模块依次与光电隔离、校时接口连接；计时模块与电池连接。所述智能电能表能在宽温度范围内具有高精度的时钟信息。但该申请中的智能电能表并不能解决电能表在使用过程中所存在的安全隐患问题。

技术实现要素：

本实用新型为了提高现有技术中电能表对电力计量的精确性，同时解决电能表在使用过程中所存在的安全隐患问题，提出一种电能表。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种电能表，包括测量部、电控部、接地端，接地端与地线连接，测量部分别与电网和接地端连接，所述测量部包括设有晶体振荡器的计时单元，所述电能表还包括：

电涌防护单元，分别与电控部和接地端连接，用于对电能表电涌故障进行防护；

第二温度传感器，被配置于电能表壳体上，第二温度传感器与电控部连接，用于检测电能表外部环境温度；

绝缘部分，设置在测量部和电控部之间，用于对测量部和电控部之间进行电气绝缘；

电控部与测量部之间相互独立设置，且电控部与测量部之间通过通信网络连接；

所述测量部包括第一温度传感器，用于检测测量部的温度。

进一步的，所述测量部包括：

电压测量器，与电网电路连接，用于获取电压相关信息；

电流测量器，与电网电路连接，用于获取电流相关信息；

开关驱动器，与电网开关连接，用于驱动电网开关，电网开关被配置于电网电路上；

通信单元，分别与电压测量器、电流测量器、开关驱动器连接；

第一温度传感器，与通信单元连接；

计时单元，与通信单元连接，所述计时单元包括晶体振荡器，用于产生时钟信息。

优选的，所述通信单元包括编码器和通信器；

编码器，分别与电压测量器、电流测量器、第一温度传感器、计时单元连接；

通信器与编码器连接，通信器与电控部之间通过通信网络连接。

进一步的，所述电控部包括：

中央处理器，用于处理电能表相关的信息；

电位检测模块，与中央处理器连接，用于检测电控部的实时电位信息；

补偿模块，分别中央处理器以及通信模块连接，用于对电控部所获取的时钟信息进行温度补偿；

显示模块，与中央处理器连接，用于显示电力相关信息；

存储模块，与中央处理器连接，用于存储电能表相关信息；

通信模块，与中央处理器连接，通信模块与测量部的通信单元之间通过通信网络连接。

进一步的，所述中央处理器与第二温度传感器连接，用于检测电能表外部环境温度。

作为优选，所述通信网络为无线通信网络。

进一步的，所述电能表还包括强电集成板和弱电集成板；

测量部被配置于强电集成板上，电控部被配置于弱电集成板上，强电集成板与弱电集成板为独立设置；绝缘部分设置在强电集成板与弱电集成板之间。

优选的，所述绝缘部分为空气或绝缘树脂中的任一种。

进一步的，强电集成板与接地端连接，弱电集成板与电涌防护单元连接，电涌防护单元与接地端连接，用于对电能表电涌故障进行防护。

作为优选，所述电涌防护单元为带间隙避雷器或充气浪涌放电管中的任一种。

与现有技术相比，本实用新型提出一种电能表，通过单独设置测量部和电控部，电控部与电涌防护单元、第二温度传感器连接，并在测量部上设置第一温度传感器，不仅最大程度地减小了温度对现有技术中电能表计时单元的影响，以提供较为准确的时钟信息，有利于提高电能表对电力计量的精确性；而且能够有效地对电能表中的电涌故障以及电路高温现象进行检测，并及时地进行相应的防护，避免了因电涌故障或电路高温现象导致的电能表或电线的损坏，乃至火灾等情况的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型所述的一种电能表的结构示意图；

图2是本实用新型所述的一种电能表的另一种结构示意图；

图3是本实用新型所述的一种电能表的弱电集成板的模块结构示意图；

图4是本实用新型所述的一种电能表的强电集成板的模块结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本实用新型可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

以下将通过实施例对本实用新型进行详细描述。

实施例1

如附图1所示，一种电能表，包括测量部、电控部、接地端，接地端与地线连接，测量部分别与电网和接地端连接，所述测量部包括设有晶体振荡器的计时单元。

其中测量部具有与现有技术相同的电力测量器件，用于对用电量进行测量，测量部与电网直接连接，用于测量电网中的强电(诸如220V居民用电)；电控部具有与现有技术相同的电力数据处理器件，在弱电(电能表额定工作用电)的支持下，用于对电力检测相关信息进行处理，诸如电量的计算与统计、电费的计算与统计以及相关信息的存储、显示等。

所述电能表还包括：

电涌防护单元，分别与电控部和接地端连接，用于对电能表电涌故障进行防护；

第二温度传感器，被配置于电能表壳体上，第二温度传感器与电控部连接，用于检测电能表外部环境温度；

绝缘部分，设置在测量部和电控部之间，用于对测量部和电控部之间进行电气绝缘；

电控部与测量部之间相互独立设置，且电控部与测量部之间通过通信网络连接；

所述测量部包括第一温度传感器，用于检测测量部的温度。

考虑到现有技术中电能表在对电力进行计量过程中通常需要计时单元来获取时钟信息，而计时单元中的晶体振荡器往往受温度影响较大，因此本实施例在现有技术中电能表计时单元的基础上，在测量部单独设置第一温度传感器，用来检测测量部的温度；

具体的，在电能表的工作过程中，计时单元获取时钟信息，第一温度传感器获取测量部的温度，测量部将时钟信息和测量部的温度，通过通信网络发送给电控部；电控部根据时钟信息和测量部的温度，通过预设的补偿条件，对计时单元产生的时钟信息进行数据补偿，从而最大程度地减小了温度对计时单元的影响，以提供较为准确的时钟信息，有利于提高电能表对电力计量的精确性。

此外，在电能表壳体上设置第二温度传感器，且第二温度传感器与电控部连接，用于检测电能表外部环境温度，同时第一温度传感器为电控部提供测量部的温度；电控部对电能表外部环境温度以及测量部的温度进行处理，判断是否满足预设温度条件，若满足，则说明与电网电路直接连接的测量部处温度过高，电能表则进行相应的高温调控动作，以及报警动作，从而避免了因电路异常或电能表内部故障等原因导致的测量部处温度过高的情况发生，能够有效地避免因温度过高导致的电能表和电线的损坏，乃至火灾等情况的发生。

在本实施例中，测量部与接地端连接的同时，测量部和电控部通过绝缘部分隔离开来，可以有效避免电控部的工作电力受到高压雷电或电网电涌的影响，导致电控部中的电压升高破坏相关电器件的情况；

同时在由于静电或电控部收到电网电涌的影响时，电控部上会产生一定的电涌，导致电控部承受相当的电涌电压。为了避免电涌现象对电控部的破坏，本实施例通过设置电涌防护单元，在电控部中的电涌电压达到额定值时，电控部控制电涌防护单元导通，即实现电控部与接地端的连接，从而将电控部上产生的电涌电荷及时接地。

需要说明的是，为了避免测量部与电控部中的电流相互干扰，测量部与电控部相互独立设置，且测量部与电控部之间仅通过通信网络连接，测量部通过通信网络将测量的相关电力信息发送给电控部，电控部通过通信网络将相关控制指令发送给测量部。

本实施例提出的一种电能表，通过单独设置测量部和电控部，电控部与电涌防护单元、第二温度传感器连接，并在测量部上设置第一温度传感器，不仅最大程度地减小了温度对现有技术中电能表计时单元的影响，以提供较为准确的时钟信息，有利于提高电能表对电力计量的精确性；而且能够有效地对电能表中的电涌故障以及电路高温现象进行检测，并及时地进行相应的防护，避免了因电涌故障或电路高温现象导致的电能表或电线的损坏，乃至火灾等情况的发生。

实施例2

如附图2-4所示，所述电能表还包括强电集成板和弱电集成板；

测量部被配置于强电集成板上，电控部被配置于弱电集成板上，强电集成板与弱电集成板为独立设置；绝缘部分设置在强电集成板与弱电集成板之间。

所述绝缘部分为空气或绝缘树脂中的任一种。

强电集成板与接地端连接，弱电集成板与电涌防护单元连接，电涌防护单元与接地端连接，用于对电能表电涌故障进行防护。

所述电涌防护单元为带间隙避雷器或充气浪涌放电管中的任一种。

在对电涌故障的具体防护过程中，中央处理器分析电位检测模块检测到的实时电位值，当实时电位值大于电位额定值时，说明电控部中发生电涌现象，此时中央处理器控制电涌防护单元导通，即实现电控部与接地端的连接，从而将电控部上产生的电涌电荷及时接地。

此外，本实施例通过设置弱电集成板和强电集成板，有利于对电能表各组件进行集成化装配，减小电能表的尺寸；同时将二者独立设置，并且在二者之间设置绝缘部分，可以最大限度避免高压雷电或电网电涌对弱电集成板上的各个电气组件的影响，有效地对电能表进行防护。

实施例3

如附图1-4所示，为了进一步对所述电能表进行介绍，本实施例对电控部以及测量部做进一步说明。

所述测量部包括：

电压测量器，与电网电路连接，用于获取电压相关信息；其中，电压检测器包括变压器、分压电阻或衰减器，电压检测器电路电压，并提供与检测的电压成比例的低电平电压信号。

电流测量器，与电网电路连接，用于获取电流相关信息；其中，电流检测器包括变流器、霍尔元件、或分路电阻，电流检测器检测电路电流，并提供与检测的电流成比例的低电平电压信号。

开关驱动器，与电网开关连接，用于驱动电网开关，电网开关被配置于电网电路上；

第一温度传感器，与通信单元连接，用于对测量部的温度进行检测，并提供测量部的温度信息；

计时单元，与通信单元连接，所述计时单元包括晶体振荡器，用于产生时钟信息；同时所述计时单元还具有独立供电装置，为计时单元的运作提供独立的电力支持；所述独立供电装置优选为供电电池。

通信单元，分别与电压测量器、电流测量器、开关驱动器连接；其中，通信单元包括编码器和通信器；

编码器，分别与电压测量器、电流测量器、第一温度传感器、计时单元连接；

编码器至少包括模拟-数字转换器，编码器将表示电流检测器检测的电流信号转换为电流数据信息(诸如16位的二进制数字数据)，编码器将表示电压检测器检测的电压信号转换为电压数据信息(诸如16位的二进制数字数据)，编码器将计时单元产生的时钟信息转换为时钟数据信息(诸如16位的二进制数字数据)，编码器将第一温度传感器产生的温度信息转换为温度数据信息(诸如16位的二进制数字数据)。

通信器与编码器连接，通信器与电控部之间通过通信网络连接。

所述电控部包括：

中央处理器，用于处理电能表相关的信息，例如对测量部的电力测量信息计算电力用量并进行相关统计，调取相关数据，生成相关控制指令以控制电能表相关部件的运作等。

其中在实施例1的基础上，所述中央处理器与第二温度传感器连接，用于检测电能表外部环境温度。

电位检测模块，与中央处理器连接，用于检测电控部的实时电位信息；中央处理器分析电位检测模块检测到的实时电位值，当实时电位值大于电位额定值时，说明电控部中发生电涌现象，此时中央处理器控制电涌防护单元导通，即实现电控部与接地端的连接，从而将电控部上产生的电涌电荷及时接地。

补偿模块，分别与中央处理器、通信模块连接，用于对电控部所获取的时钟信息进行温度补偿；补偿模块从通信模块获取时钟信息和测量部的温度，然后根据预设补偿条件，对电控部获取的时钟信息进行温度补偿，其中，补偿模块存储有相应的预设补偿条件，所述预设补偿条件在电能表出厂时由电能表生产商进行设定。

显示模块，与中央处理器连接，用于显示电力相关信息；具体的，显示模块能够显示当月电力用量、当月电费、历史电力用量、历史电费、剩余预存电费、剩余预存电力等信息。

存储模块，与中央处理器连接，用于存储电能表相关信息；其中存储模块至少存储有电位额定值、电力统计相关信息、中央处理器相关控制指令、预设温度条件以及其他电能表预设数据等；需要说明的是，电位额定值以及预设温度条件在电能表出厂时由电能表生产商进行设定。

其中，存储模块可以包括下列存储介质类型中的至少一种类型的存储介质：闪存型、硬盘型、固态磁盘(SSD)型、硅磁盘驱动器(SDD)型、多媒体卡微型、卡型存储器(例如，SD或XD存储器类型)、随机存取存储器(RAM)型、静态随机存取存储器(SRAM)型、只读存储器(ROM)型、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)型、可编程只读存储器(PROM)型、磁存储器型、磁盘型以及光盘型。

通信模块，与中央处理器连接，通信模块与测量部的通信单元之间通过通信网络连接。

所述通信单元与通信模块具有相匹配的通信协议及组件，具体可以为无线LAN(WLAN)(例如，Wi-Fi)、无线宽带(Wibro)、全球微波接入互操作性(Wimax)、高速下行链路分组接入(HSDPA)的无线因特网模块和使用蓝牙、射频识别(RFID)、红外线数据协会(IrDA)、超宽带(UWB)以及ZigBee(紫蜂)的短程通信模块以及有线通信模块中的任一种。

所述通信网络为无线通信网络，具体可以包括3G网络、4G网络、Wi-Fi(802.11)网络、Wi-Max(802.16)网络、蓝牙通信、ZigBee网络、跳频扩频(FHSS)无线电网络中的任一个。

实施例4

本实施例在实施例1-3的基础上，对电能表的具体工作过程进行说明。

在电能表的工作过程中，计时单元获取时钟信息，第一温度传感器获取测量部的温度，测量部将时钟信息和测量部的温度，通过通信网络发送给电控部；电控部的通信模块获取时钟信息和测量部的温度，将时钟信息和测量部的温度发送至补偿模块，补偿模块根据预设补偿条件，对电控部获取的时钟信息进行温度补偿，同时中央控制器根据补偿后的时钟信息以及电压信息、电流信息对用电量进行处理以及计量。

具体的，由于测量部的定时单元通过晶体振荡器产生时钟信息，其实际测量值为一频率值，设为f，所述预设补偿条件为经过二次函数拟合后的预设补偿计算式：F＝f+a×(T-T0)²+b

其中，F为补偿后的时钟信息，f为实际测量的时钟信息，a为温度系数，a是根据晶体振荡器的个体差异而预先设定的常数，且a＜0；T为第一温度传感器获取的测量部的温度值，T0为二次函数拟合后的顶点温度，b为二次函数拟合后的顶点频率误差。

从而，通过补偿模块实现了对现有技术中电能表计时单元产生的时钟信息进行温度补偿，最大程度地减小了温度对计时单元的影响，以提供较为准确的时钟信息，有利于提高电能表对电力计量的精确性。

此外，在电能表壳体上设置第二温度传感器，且第二温度传感器与电控部连接，用于检测电能表外部环境温度，同时第一温度传感器为电控部提供测量部的温度；电控部对电能表外部环境温度以及测量部的温度进行处理，判断是否满足预设温度条件，若满足，则说明与电网电路直接连接的测量部处温度过高，电能表则进行相应的高温调控动作，以及报警动作。

具体的，第一温度传感器获取的测量部的温度值设为T，第二温度传感器获取的外部环境温度设为t，其中，预设温度条件包括：

条件A、当t在预设温度范围内，T-t这一差值大于第一温度值；

条件B、当t不在预设温度范围内，T大于第二温度值。

需要说明的是，对于电能表外部环境温度以及测量部的温度而言，满足条件A或条件B中的任一个条件，均为满足预设温度条件；不满足条件A且不满足条件B，为不满足预设温度条件。此外，预设温度条件以及其中的预设温度范围、第一温度值、第二温度值均存储在电控部的存储模块中，且预设温度条件以及其中的预设温度范围、第一温度值、第二温度值在电能表出厂时由电能表生产商进行设定。

实施例5

为了提高电能表的智能程度，同时便于用户或电力公司及时掌握电能表相关故障信息以及报警信息，电能表可以通过电控部的通信模块与用户终端或电力公司终端进行通信，即通信模块通过通信网络与用户终端或电力公司终端连接。

当电能表检测到电涌故障或电路高温现象发生时，电能表通过通信网络将相关故障信息以及报警信息发送至用户终端或电力公司终端，不仅可以提醒用户对其电能表的使用情况进行关注，同时也可以使电力公司及时掌握用户电能表的运行情况，以便在必要时对电能表进行及时的维护或更换。此外，电能表也可以通过通信网络将用电信息发送至用户终端，以便于用户及时获知其用电情况。

其中，作为优选，用户终端为便于用户携带的具有通信功能的设备，例如手机、电脑、智能手环、智能手表等设备。电力公司终端设置在电力公司，为至少具有通信功能的服务器。

另外，在本实用新型中，通信网络优选为无线通信网络，包括3G网络、4G网络、Wi-Fi(802.11)网络、Wi-Max(802.16)网络、蓝牙通信、ZigBee网络、跳频扩频(FHSS)无线电网络中的任一个。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。