专利名称：多用户电能表的制作方法
技术领域：
本实用新型属于居民楼或企事业单位中对多用户用电量进行连续计量的仪器，是一种新型的多用户电能表。
目前，国内居民楼用单相电能表绝大部分为感应式电表。这种表体积大，耗能高，分散安装不便于管理，且不能防止个别用户的偷漏电行为。近来新研制的磁卡式电表由于价格昂贵，管理复杂而未能大量投入市场，而现有的多用户电表由于其单相进线，造成零线电流增大，线损严重和精度难以提高，可靠性差等缺点，也未能得到大面积推广。
本实用新型的目的在于设计一种可靠性高、精度高，安装使用方便，功耗小，线损少的新型多用户电能表，每户供电可以是单相，也可以是三相，增加了供电的灵活性。
本实用新型主要由以下几部分组成电流互感器和电压互感器1，多路模拟信号转换开关2，信号跟随与保持器3,A/D转换部分4，单片机应用部分5,8位LED显示器及其驱动器6，电源部分7，按键SW1、SW2和RS-485串行接口组成，各部分的连接关系为电流互感器H1～H8的输入端I1～I8与A相动力线相连，H9～H16的输入端I9～I16与B相动力线相连，H17～H24的输入端I17～I24与C相动力线相连，电流互感器H1～H24的另一输入端P1～P24与供电线路“零线”相连。电流互感器H1～H24的输出端m1～m24与可调电位器R1～R24一端相连，可调电位器R1～R24另一端与电流互感器H1～H24另一输出端同时接“地”，可调电位器中间出头与模拟信号转换开关2的输入端N1～N24相连。电压互感器HA、HB、HC的输入端V1、V2、V3分别与动力线A、B、C三相相连，另一输入端U1、U2、U3与“零线”相连，HA、HB、HC的输出端a1、b1、c1分别与可调电位器R25～R27的一端相连，R25～R27的另一端与电压互感器HA、HB、HC的另一输出端同时接“地”。R25～R27中间出头分别与模拟信号转换开关2中的N25～N27相连。多路模拟信号转换开关2由4个IC集成芯片组成，分别是2-1,2-2、2-3、2-4，其中2-1、2-2、2-3为电流信号转换开关，2-4为电压信号转换开关，它们与单片机应用部分5的连接关系是多路模拟信号转换开关中译码选择位S1、S2、S3分别与5中的P1.0、P1.1、P1.2相连，其公共输出端E与信号跟随与保持部分3中的F1相连，在2-4中，译码位S6、片选禁止端IH4同时接地，译码选择位S4、S5与5中的Y3、Y4相连，其公共输出端E1与3中的F2端相连，单片机应用部分5中的P1.7与信号跟随与保持器3中的W1、W2相连，用以控制输入信号的跟随或保持，3中的输出端T1、T2分别与A/D转换部分4中的IN1、IN2相连，4中的X1与单片机应用部分5中的T0端相连，用以分别选择电压和电流采样，C1与5中的Y5相连，该端为片选信号端，D0口与5中的P0口相连，进行数据传输。单片机应用部分5与8位LED显示器6的连接关系是5中的PB.0～PB.3分别与6中的D1～D4相连，用以进行数据译码和驱动，5中的PA口与6中的L0～L7相连，用以进行8位LED显示器位选，8位LED显示器的作用是前两位显示用户号，从01～24循环显示，每隔约5秒翻一页，后6位显示所对应用户的用电量。5中的PC.0、PC.1分别与按键SW1、SW2相连，并通过电阻R28、R29接“+5V”。SW1、SW2另一端接“地”，电源部分7由三相变压器，全桥整流电路、电容、电感滤波电路、稳压电路组成，其输入端Ia、Ib、Ic、o分别与动力线A、B、C和“零线”相连输出为+12V、-12V、+5V电压供整个电表使用，其特点是动力线中任一相有电压、电表都能正常工作。单片机应用部分5有RS-485标准串行接口，可以外接微机进行数据采集、处理和管理或由专用抄表器进行抄表。
本实用新型的优点是精度高，用12位的A/D转换器进行数据转换，分辨率大大提高，理论上可使电能表精度达到0.5％以上；实用性强，由于三相供电同时进入一表，每8户使用一相，负荷基本平衡，“零”线电流要比单相进线至少小1/3，减少了线路损耗，也可使导线截面积减小；数据处理方便，其上配置的RS-485标准接口可以连成局部网络由计算机来进行数据采集、处理和管理，也可以用专用抄表器进行抄表，彻底避免了人工抄表的烦锁；8位LED显示器不停地进行循环显示，使用户随时可看到本户的用电量，电表使用三相变压器提供电源，可以使电表在缺相的情况下，正常工作。由于集中安装，供电线路位于表的进线侧，不与用户接触，彻底杜绝了个别用户的偷漏电行为。
图1是本实用新型的原理方框图，图1中1为电流互感器与电压互感器；2为多路模拟信号转换开关；3为信号跟随与保持器；4为A/D转换部分；5为单片机应用部分；6为8位LED显示器及其驱动器；7为电源部分。
下面，对本实用新型的工作原理结合附图加以说明，电表安装完毕后，当市电以三相四线制供电，接通电源后，单片机上电复位开始工作。首先调用延时子程序，延时时间约100ms。其目的是等待供电电网电压稳定后再正常工作。然后，单片机将有关工作寄存器清零，并调用故障诊断子程序判断外部数据寄存器工作区是否工作正常，如出现故障，则开辟另一数据寄存器作为现行工作区，并使显示器处于闪烁显示状态，提示更换有故障的寄存器，通过这种冗余设计，可大大降低数据误码率，使电表可靠性大大提高，然后检查按键SW1、SW2的状态，如SW1按下，使Pc.0处于低电平，则程序将调用清零子程序，将已记录的各用户的用电量全部清零，清零后再恢复正常检测状态。如SW2按下，使Pc.1处于低电平，则电表处于“检定”状态。这时，8位LED显示器不循环显示各用户用电量，而只固定显示现行用户的用电量，并按6000P/KW·h这一常数从Ta端发出脉冲信号，便于用标准表对本表检定和误差测算，如发现误差超限，则调整所对应的该户电流互感器输入端电位器R1～R24，将误差调整到规定范围内。当该用户检定完毕，要检定下一用户时，只要将SW2抬起，用户号显示器显示到下一用户，再将SW2按下，即可对该用户号的计量精度进行检定。单片机进入正常检测程序后，首先选择第一用户的电压和电流进行A/D转换，得到瞬间电压Vj和电流Ij，将其乘积得到瞬时功率Wj=Vj·Ij，延时4ms后，再对该用户的电压、电流进行A/D转换和计算，连续对该用户进行25次采样后，得到25次Wj值，将其进行平均得到这100ms(25×4ms)时间内该用户的平均功率W=125Σj=125Vj·Ij]]>将该值作为该用户在两次检测间隔时间内的平均功率值，乘以该段时间t，得到这一段时间内的电能值，E01=W×t(对于24户电能表，同一用户两次检测间隔时间为24×100ms=2.4s。故t=2.4s)。然后单片机将这段时间里的电能值E01累加到该用户的电能寄存单元去。第一用户检完后，单片机通过对P1.0～P1.2和Y0～Y4的编码，选择第2户的电压和电流进行A/D转换并计算，得到第2用户的增量电能值E02，累加到第2用户电能值寄存单元去。重复上述过程，直至将24户全部检测完后，单片机又重新选择第一用户进行采样，电能表以此工作下去，完成每一用户的电能计算和累加过程。单片机在正常采样计算的同时，还利用待机空余时间，对8位LED显示器进行动态扫描。将各用户的用电量依次循环从LED显示器显示出来，8位LED显示器前两位显示用户号，从01～24循环显示，后6位显示所对应用户号的电能值，最多显示99999.9KW·h。单片机应用部分设置有RS-485标准串行接口，可以随时与外接计算机实现通讯，由计算机进行数据采集或管理。也可用专用抄表器抄表，避免了人工记录的烦锁。单片机应用部分具有掉电数据自动保护和上电自复位功能，并设有有效的看门狗电路。当程序“飞掉”5ms以后，自动对单片机进行复位，避免了“死机”的发生。
本实用新型中单片机应用部分5由89C51、62C64、81C55、74HC373、74HC138、74HC139、MAX691ACPE、MAX485、+3.6V锂电池等组成，A/D转换部分4由AD574、CD4051组成，信号跟随与保持器3由两个LM398组成，多路模拟信号转换开关2由4片CD4051组成，电源部分7由三相变压器，全桥整流电路、电容、电感滤波器、稳压块7805、7812、7912组成。
权利要求1．一种对居民楼或企事业单位中的多用户用电量进行连续计量的多用户电能表，是由电流互感器和电压互感器(1)，多路模拟信号转换开关(2)，信号跟随与保持器(3)，A/D转换部分(4)，单片机应用部分(5),8位LED显示器(6)，电源部分(7)等组成，其特征是电流互感器H1～H8的输入端I1～I8与A相供电线相连，H9～H16的输入端I9～116与B相供电线相连，H17～H24的输入端I17～I24与C相供电线相连，电流互感器H1～H24的输出端m1～m24通过可调电位器R1～R24调整后分别与多路模似信号转换开关(2)的N1～N24相连，经开关2-1～2-3选通后，经信号跟随与保持器(3)中的B1与A/D转换器(4)的IN1相连，电压互感器HA、HB、HC的输入端V1、V2、V3分别与供电线路A、B、C三相相连，它们的输出端经可调电位器R25一R27调整后，分别与多路模似信号转换开关N25-N27相连，经2-4选通，经信号跟随与保持器(3)中的B2与A/D转换器(4)的IN2相连，电源部分(7)的三相变压器输入端Ia、Ib、Ic分别与供电线路A、B、C三相相连。
2．根据权力要求1所述的电能表，其特征是电源部分7由三相变压器、全桥整流电路、电容、电感滤波电路、稳压电路组成。
3．根据权利要求1或2所述的电能表，其特征在于单片机应用部分(5)可由89c51、62c64、81c55、MAX691ACPE、74HC373、74HC138、74HC139、+3.6V锂电池等组成，A/D转换器(4)可由AD574、CD4051组成，多路模拟信号转换开关2-1～2-4可用CD4051芯片。
专利摘要多用户电能表是居民楼或企事业单位对多用户电能进行连续计量的仪器,它主要由电流互感器和电压互感器(1),多路模拟信号转换开关(2),信号跟随与保持器(3),A/D转换部分(4),单片机应用部分(5),8位LED显示器(6),电源部分(7)组成。其特征是电流互感器、电压互感器、电源部分的输入端均与供电线A、B、C三相相连,是一种可靠性高、精度高、功耗小、线损少的新型多用户电能表。
文档编号G01R11/00GK2335146SQ9723003
公开日1999年8月25日 申请日期1997年12月9日 优先权日1997年12月9日
发明者杜志平, 穆东 申请人:杜志平, 穆东