专利名称：多用户集控智能电度表的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种多用户的集中控制型智能化电度表，属于电工测量仪表类。
目前使用的电度表多为单用户的磁电感应式电度表。
近年来在专利申请中出现了一些用单片机作处理器的单用户智能化数字式电度表。如各种智能电度表、卡片智能电度表等。这些单用户电度表大多由电压和电流互感器、变送器、A／D转换电路、单片机处理系统(包括单片机及其晶振电路、地址译码器、程序存储器、数据存储器等外围电路)、显示与键盘电路及其接口电路、串行通讯驱动电路及其接口电路、打印机驱动电路及其接口电路等构成。
在中国专利局90225208.9号“数字电度表”实用新型专利申请中，还提出了一种用逻辑电路或单片机(单板机)方式直接对多用户中各用户的用电量进累加，各用户分时循环处理的数字电度表。
各种单用户电度表存在下列不足1.单用户电度表装在各用户家里，给供电部门的管理带来不便，供电部门需配备较多的人手，采用户访方式工作，常常因用户家里无人出现漏抄，有时甚至漏抄数月。
2.磁电感应式单用户电度表的计算精度不高；3.电度表分装各用户家里，电度表的装机费用高；4.单用户电度表还存在一个很大的缺点，就是一些不法用户能跨越电度表偷电。
上述多用户电度表存在下列不足1.采用逻辑电路设计，电路复杂、故障率高；2.采用多用户分时处理方式计算精度低、速度慢，用户容量很有限。特别是采用逻辑电路方式时计算精度尤其不高，而用户增多后同样导致漏计、虚计(即对一个用户的两次采样时间太长，在两次采样间隔中用户使用过大功率的电器或在两次采样间隔中用户曾停机都无法有效的检测到)从而降低精度。
此外，现有技术中大多没有漏电和超载的精确测量及直接保护控制。
本实用新型的目的就是要克服现有技术的上述不足，利用单片计算机构成数字处理中心，设计一种多用户的集中控制型智能化的电度表，对一栋大楼或一片居民区的数拾个用户实行集中控制和管理，除精确的计算和累加各用户的用电量和精确的检查各用户线路漏电和超载并给出直接保护控制外，还可实现对用户用电功率、用量、高低峰用电计费等的智能控制。
本实用新型采用的技术方案是，以一个单片机及其程序存储器、数据存储器等外围电路构成单片计算机处理系统，配以带多级(如两级或三级，每级之间加采样保持电路)多路模拟开关的模数转换电路，实现对多用户电路电流及总供电电压的采样，设置漏电超载保护控制执行机构完成对各用户电源的保护控制，设置打印机接口和串行通讯接口完成各用户用电量的打印输出和串行通讯输出以及电度表运行参数的串行通讯设置，配备丰富的软件程序，实现多功能的智能管理。
本实用新型采用的技术方案详述如下本实用新型的多用户集控智能电度表，由电压互感器、电流互感器、变送器、模数转换(A／D)电路、单片机处理系统、打印机接口、串行通讯接口和漏电超载保护控制执行机构组成。
(1).电压互感器装在三相四线制总供电线路上，电流互感器装在各用户电路的输入线路(火线)上和输出线路(零线)上；(2).漏电超载保护控制执行机构，由单片机开关量输出电路、执行驱动电路、执行机构组成，执行驱动电路由大功率功放集成电路构成，执行机构由继电器开关构成。单片机开关量输出直接使用单片机的地址译码器给出的片选信号即可。继电器开关可以直接控制各用户的电源开关，也可以通过中间继电器回路控制各用户的电源开关(3).各用户的用电量可以通过打印机接口送打印机打印输出，也可以通过串行通讯口输出；供电局可以用其管理专用计算机通过串行口通讯控制打印机打印输出各用户的用电量，也可以直接读入其专用管理计算机进行处理。
(4).各用户用电量计数器初始化、各用户用电量输出控制、各用户用电功率标称值设定、各用户用电量标称值设置、单位用电量电费设置、高低峰单位用电量电费设置等均通过串行通讯口以通讯方式完成。
在单片机系统中配备用户用电量控制和电费计算及电费分高低峰计费等程序，完成对各用户用电的智能控制。如对用户实行先预付电费后设置当用电量标称值的方法，由电度表自动计数当用户用完预定的电量时即切断其电源。
本实用新型中各种参数均由供电部门通过其管理专用计算机及其串行通讯管理程序现场或远程(在供电局办公室)经电度表串行通讯口设置，加强电度表的运行安全。
(5).每次采样在一个电压正弦波周期内采集12组，每组的采样顺序为A相上的电压、A相上各用户输入线路上的电流及输出线路上的电流、B相上的电压、B相上各用户输入线路上的电流及输出线路上的电流、C相上的电压、C相上各用户输入线路上的电流及输出线路上的电流；(6).对每次采集到的每个用户的12组数据用巴特沃思低通数字滤波器滤波，而后采用改进的付氏算法计算各用户的用电量；本实用新型采用改进的付式算法计算各用户的用电量，该算法的优点在于可以滤去电压和电流波形中的2、3、4次谐波，各计算公式如下。
电流和电压基波分量的实部和虚部的计算公式Ss＝2／(3－
)＊((1－
)／2＊B＋P)Sc＝2／(3－
)＊((1－
)／2＊B－P)其中 B＝0.5＊N1－0.5＊N2＋N3－N4－N5－N6＋0.5＊N7－0.5＊N8P＝0.5＊N2－0.5＊N3＋N4－N5＋N6－N7＋0.5＊N8－0.5＊N9这里的Nn是经数字滤波器滤波后第n个采样值。
电压最大值 Um＝
电压有效值 U＝
／
电流最大值 Im＝
电流有效值 I＝
／
功率因子 COSf＝(Us＊Is＋Uc＊Ic)／(
＊
)
有功功率 P＝(Us＊Is＋Uc＊Ic)／2(7).对比各用户输入线路上的电流和输出线路上的电流判定其是否漏电，对比各用户使用功率与标称功率判定其是否超载，并产生漏电超载保护控制。
由于对漏电和超载的判定采用数字比较，具有很高的比较精确度。
附图
是本实用新型的使用状态示意图。
图中，A、B、C、N是三相四线制总供电线，其中N是零线；LH1、……LHn、……LHm是m个用户的电流互感器；YHa、YHb、YHc三个电压互感器；K1、……Kn、……Km是m个用户的电源开关；U01是各用户；U02是变送器和数摸转换电路；U03是单片计算机处理系统；U04是执行驱动电路和执行机构；U05是打印机接口电路；U06是串行通讯口接口电路。
本实用新型与现有技术相比，具有下列优点1.实行多用户集中管理，方便了供电部门的管理，堵塞了不法用户偷电的漏洞；同时降低了电度表的总装机费用；2.采用单片机处理和高密度采样及改进的付氏算法计算各用户的用电量及电费，提高了电度表的精度；3.实现各用户漏电超载的精确检测和直接保护控制，提高了用电的安全性；4.去除了现有数字电度表的显示和键盘等部分，不仅降低了生产成本，而且提高了用电管理的安全性，非供电部门在没有特定管理计算机及相应软件的支持下无法操纵电度表；5.采用单片机和大规模集成电路技术简化了电路，降低了故障率；
权利要求1.多用户集控智能电度表，由电压互感器、电流互感器、变送器、模数转换(A/D)电路、单片机处理系统、打印机接口、串行通讯接口、漏电超载保护控制执行机构组成，其特征在于(1).电压互感器装在三相四线制总供电线路上，电流互感器装在各用户电路的输入线路(火线)上和输出线路(零线)上；(2).漏电超载保护控制执行机构，由单片机开关量输出电路、执行驱动电路、执行驱动机构组成，执行驱动电路由大功率功放集成电路构成，执行机构由继电器开关构成。
2.如权利要求1所述的多用户集控智能电度表，其特征在于(1).各用户的用电量可以通过打印机接口送打印机打印输出，也可以通过串行通讯口输出；(2).各用户用电量计数器初始化、各用户用电量输出控制、各用户用电功率标称值设定、各用户用电量标称值设置、单位用电量电费设置、高低峰单位用电量电费设置等均通过串行通讯口以通讯方式完成。
3.如权利要求1或2所述的多用户集控智能电度表，其特征在于(1).每次采样在一个电压正弦波周期内采集12组，每组的采样顺序为A相上的电压、A相上各用户输入线路上的电流及输出线路上的电流、B相上的电压、B相上各用户输入线路上的电流及输出线路上的电流、C相上的电压、C相上各用户输入线路上的电流及输出线路上的电流；(2).对每次采集到的每个用户的12组数据用巴特沃思低通数字滤波器滤波，而后采用改进的付氏算法计算各用户的用电量；(3).对比各用户输入线路上的电流和输出线路上的电流判定其是否漏电，对比各用户使用功率与标称功率判定其是否超载，并产生漏电超载保护控制。
专利摘要本实用新型由电压互感器、电流互感器、变送器、A/D转换、单片机处理系统、漏电超载保护控制执行机构、打印机接口、串行通讯接口构成。本实用新型分别采集各用户电路输入和输出电流、总供电线的电压，每电压周期采集12组数据采用改进的付氏算法计算用电量，通过串行通讯口完成运行参数设置和运行控制，通过打印口打印输出。本实用新型可供一栋大楼或一片居民区的数拾个用户共用，可由供电部门在办公室通过远程通讯线路实现遥控。
文档编号G01R22/00GK2130266SQ9222668
公开日1993年4月21日 申请日期1992年7月8日 优先权日1992年7月8日
发明者吴耕扬, 雷世玉, 赵煦 申请人:江扬船舶集团公司