专利名称：集群式智能电能表的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力系统中用于测量电功率或电流的时间积分的装置，尤指是适用于多用户集中配电的场合，如居民住宅楼、商住楼等的集群式智能电能表。
传统的民用电力用户所用的电能表通常为单相式、并且为一表一户，电力部门对其采用的一切管理(抄表、收费、控制等)均为人工方式，随着电力事业的发展，显然这种传统的计量方式有待于改进。中国专利CN2247819Y、申请号96229905.7均是针对传统的单相式一表一户电能表所作的改进，它们均采用了集群式电能表，即变单相供电为外接三相电网供电、变一表一户为多户一表、且采用了微机控制技术。上述这两种电能表的电路原理结构可归纳如下，采用了三相进线电路、电压电流采样电路、放大电路、A/D电路、CPU处理电路、计度器、自动抄表电路以及供电能表工作的电源电路，三相进线电路将各用户线上的信号输出经电压电流采样电路，采样电路输出的模拟信号输出给放大电路放大，然后经过A/D电路和CPU处理电路处理，处理后的信号再分别接至计度器和自动抄表电路，这两种电能表适应了电力事业发展和民众的需要，在一定的程度上，它们可实现分别计量和显示、集中测控，计量精度有所提高、功耗少、体积小。但是，如同任何一种技术一样，它们不可避免地存在如下缺点，这就是A)由于计度器是接在CPU处理电路之后，一旦CPU电路或其前面的电路发生故障，则计度器就不计数，而用户用电照常，发生免费用电的情况，增加了供电网络的线损；B)由于三相进线电路中是将某一相电压与三相电流的任一用户所耗电流相乘，造成了所采样的信号存在相位差(三相电压之间存在着相位差所引起)，影响了计量的精度；C)由于CPU输出的是数字处理信号，所以对电表的出厂校验需要专门的仪器和程序，不适于产品的批量生产。
本发明的任务是针对上述电能表存在的缺点，提供一种精度高、适时计量、校验简单、易批量生产的三相与单相一体化多用户的集群式智能电能表。
为了完成上述任务，本发明采用如下技术方案该智能电能表主要包括三相进线单元、电压电流采样单元、用户接线单元、用电量显示单元、数据处理单元、自动抄表单元、供电电源，与现有电能表的不同之处在于该电能表还包括有分户计量单元，电压电流采样单元多路并行输出至分户计量单元，分户计量单元分为二路输出，一路输出至数据处理单元，以提供电力部门集中测控的数据信号；一路输出至用电量显示单元，以提供可分别显示各用户用电量的信号，自动抄表单元的输入与数据处理单元的输出相接。
由于本发明将用电量显示单元的输入直接接至分户计量单元的输出来取代现有的电能表的用电量显示单元的输入与数据处理单元的输出相接、同时将自动抄表的输入接至数据处理单元的输出，即使在数据处理单元发生故障后也不影响对用户的用电量的计数，在载波通讯单元的监测下，也不会发生因漏计和窃电而产生的供电网络的线损现象；同时由于采用电压电流采样单元同相位多路并行输出至分户计量单元的方式，使得用电显示单元所记载的是同一相的电压与电流相乘所得的用电功率，进而使电能表的精度更加符合规定的要求。
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述
图1为现有的集群电能表原理方框示意图。
图2为本发明的原理方框示意图。
图3为本发明的三相进线单元、电压电流采样单元原理示意框图。
图4为本发明的分户计量单元原理示意图。
图5为本发明的分户计量电路原理示意图。
图6为本发明的数据处理单元电原理示意图。
图7为本发明的供电电源原理示意图。
图8为本发明的载波通讯单元原理示意框图。
从图1中可以看出，现有的集群式电能表也采用了三相电压L1、L2、L3进线，其后有电压电流采样电路、放大电路、A/D电路、CPU处理电路、计度器、自动抄表电路以及提供电能表工作的电源电路，采样电路将各用户的电流采样电流信号以串行的方式送至模拟放大电路，放大后的信号经A/D电路变换后送入CPU处理电路，而计度器是根椐CPU送出的数字信号进行计量，另一方面CPU的数字信号也送至自动抄表电路以便电力主管部门进行测控。正因为此，这种电能表的计度器对用户用电计数受CPU处理电路的制约，一但后者发生故障(包括人为故障和机械故障)都会使计度器不工作，这样势必会增加供电网络的线损。另外，电能表的用户供电虽然由三相电压并行供电，但电能表自身工作所需的供电电源的输入变压器的初级绕组只有一组，对电能表自身的工作可靠性欠佳。
请参阅图2、图3所示，本发明的智能电能表除了主要包括三相进线单元1、电压电流采样单元2、用户接线单元4、用电量显示单元5、数据处理单元6、自动抄表单元7、供电电源8，它还包括有分户计量单元3，电压电流采样单元2所采样的各用户电流信号均同时输出到分户计量单元3，即呈多路并行输出至分户计量单元3，在电能表的原理结构上，电压电流采样单元2包括有与三相电压进线(L1、L2、L3)相对应的三组电流互感器单元21、22、23，每一组电流互感器单元21、22、23所含的电流互感器的数量与该相电压上的用户数量相对应，一用户一电流互感器，每一个电流互感器的输出均作为电压电流采样单元2的一个输出并行接至分户计量单元3。分户计量单元3包括有与三相电压进线L1、L2、L3相对应的三块分户计量板31、32、33，请结合图4，每一块分户计量板31、32、33上布有与电压电流采样单元21、22、23的输出相对应数量的分户计量电路，如有N个用户就有N个电流互感器和N个分户计量电路。在图4中画出了计量板31上有8个计量电路，相对应就有8个用户。分户计量电路可参见图5，该电路为一已知的电路，它含有电能表专用集成电路N101、厚膜网络电阻A101、晶体振荡器G101、三极管V101、以及阻容元件，相电压L通过A101分压后接N101的3、4脚，VI端为输入端，接收电流采样信号，Vm端为检测信号输出端，输出+5V脉冲信号至数据处理单元6，Vo端为显示输出端，用以接至用电量显示单元5，这样就可使同一相电压下的所有用户的分户计量单元3分为路输出，一路输出至数据处理单元6，以提供电力部门集中测控的数据信号；一路输出至用电量显示单元5，以提供可分别显示各用户用电量的信号。
如图6所示，数据处理单元6的原理描述如下，该单元6含有分户取样电路U1、采样开关电路U2和采样控制电路U3、中央处理器U4，在本实施例中我们假设有24个用户，分户取样电路U1就由24个相同的电路所构成，每一个分户取样电路接收分户计量单元3的信号，并输出到采样开关电路U2和采样控制电路U3，采样开关电路U2和采样控制电路U3的输出接至中央处理器U4，处理器U4的输出接至自动抄表单元7，以供供电部门进行自动抄表所用。自动抄表的方式可采用现有的红外抄表或无线电抄表的方式。分户取样电路U1能将分户计量单元3上的脉冲实时地采集并保持住，并向中央处理器U4发出中断，采样开关U2负责将取样电路的脉冲分路有序地送入中央处理器U4。中央处理器U4是一8751单片机，中央处理器U4内固化有该电能表的含有的自动抄表、收费、监测、控制等管理程序，处理器U4接收采样开关电路U2和采样控制电路U3的脉冲信号，经处理后形成了各用户的实际用电量，这些脉冲信号输出到后面的其它电路中。此外，请再参阅图6，可根据需要，数据处理单元6后可接有载波通讯单元9和通讯接口单元10供远方抄表、遥控参数设置、电力负荷监控等供电部门集中监测所用，在数据处理单元6的中央处理器U4后还接有掉电保护电路U8。在结构上，数据处理单元6、载波通讯单元9、通讯接口单元10以及掉电保护电路U8可置于一块板上。
请参阅图7所示，供电电源8由三相电压并行供电，供电电源8的输入端为一具有三个相同初级绕组B1、B2、B3的三相输入变压装置，三相电压分别接至输入变压装置的三个初级绕组B1、B2、B3，该电源8除了三相输入变压装置外，电源8的单相输出和其余部分的电路同现有的普通电源或开关电源(图中就未绘出)，供电电源8的输出V分别接到分户计量板单元3、数据处理板单元6、用电量显示单元5、以及载波通讯单元9。
请参阅图8所示，载波通讯单元9含有一选号电路U5、中央处理电路U6、以及专用载波处理器U7，选号电路U5和中央处理电路U6与载波处理器U7相接，中央处理电路U6的输入与数据处理单元6的输出相接，载波处理信号从载波处理器U7输出。
电能表在出厂时，需要经过出厂前的校验和计量，本发明中的检测信号是直接由分户计量单元3产生后，通过数据处理单元6，通讯接口单元10与自动抄表单元7配对结合使用，自动抄表单元7向数据处理单元6发出中断命令中央处理单元6中的各户用电数据通过通讯接口单元10发送，同时数据处理单元6还能接收自动抄表单元7发出的选定用户进行由通讯接口单元10进行逐户校表和现场检定的命令，每一用户相对应于分户计量单元3内的一个分户计量电路的输出。检测的信号是实际用电量脉冲模拟量，而不是中国专利CN2247819Y和申请号96229905.7中的数字量，所以在本发明中，对用电量显示单元3进行计量和校验时，其方法同传统的电子式电度表的计量方式，而且采用脉冲比较法的校表装置均可利用，不需再配备特殊的仪器。
权利要求
1.一种供民用多用户集中配电的集群式智能电能表，电能表主要包括三相进线单元(1)、电压电流采样单元(2)、用户接线单元(4)、用电量显示单元(5)、数据处理单元(6)、自动抄表单元(7)、供电电源(8)，其特征在于电能表还包括有分户计量单元(3)，电压电流采样单元(2)多路并行输出至分户计量单元(3)，分户计量单元(3)分为二路输出，一路输出至数据处理单元(6)，以提供电力部门集中测控的数据信号；一路输出至用电量显示单元(5)，以提供可分别显示各用户用电量的信号；自动抄表单元(7)的输入与数据处理单元(6)的输出相接。
2.如权利要求1所述的集群式智能电能表，其特征在于所说的电压电流采样单元(2)包括有与三相电压进线相对应的三组电流互感器单元(21)、(22)、(23)，每一组电流互感器单元(21)、(22)、(23)所含的电流互感器的数量与该相电压上的用户数量相对应，每一个电流互感器的输出均作为电压电流采样单元(2)的输出并行接至分户计量单元(3)。
3.如权利要求1所述的集群式智能电能表，其特征在于所说的分户计量单元(3)包括有与三相电压进线相对应的三块分户计量板(31)、(32)、(33)，每一块分户计量板(31)、(32)、(33)上布有与电压电流采样单元(21)、(22)、(23)的输出相对应数量的分户计量电路。
4.如权利要求1所述的集群式智能电能表，其特征在于所说的供电电源(8)由三相电压并行供电，供电电源(8)的输入端为一具有三个相同初级绕组B 1、B2、B3的变压装置，三相电压进线L1、L2、L3分别与初级绕组B1、B2、B3相接，供电电源(8)的输出端分别接至分户计量板单元(3)、数据处理板单元(6)、用电量显示单元(5)。
5.如权利要求1至4任一项所述的集群式智能电能表，其特征在于在所说的数据处理单元(6)后还接有一载波通讯单元(9)。
6.如权利要求1至4任一项所述的集群式智能电能表，其特征在于在所说的数据处理单元(6)后接有一通讯接口单元(10)。
7.如权利要求5所述的集群式智能电能表，其特征在于在所说的数据处理单元(6)后接有一通讯接口单元(10)。
8.如权利要求6所述的集群式智能电能表，其特征在于通讯接口单元(10)与自动抄表单元(7)结合，可实现任意选定被测用户后进行表具校定。
9.如权利要求7所述的集群式智能电能表，其特征在于通讯接口单元(10)与自动抄表单元(7)结合，可实现任意选定被测用户后进行表具校定。
全文摘要
本发明为一种多用户的集群式智能电能表,包括三相进线单元、电压电流采样单元、分户计量单元、用户接线单元、用电量显示单元、数据处理单元、自动抄表单元、供电电源。采样单元多路并行输出至分户计量单元,计量单元的一路至处理单元,一路至显示单元,抄表单元和载波通讯单元的输入与处理单元的输出相接,该表不会发生因漏计和窃电,供电网络的线损现象少,所记载用电功耗的精确度符合电能表的规定要求。
文档编号G01R11/32GK1182215SQ9712131
公开日1998年5月20日 申请日期1997年10月24日 优先权日1997年10月24日
发明者张侯国 申请人:张侯国