一种三相四线供电线路失压计时仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力仪表技术领域，尤其涉及一种三相四线供电线路失压计时仪。
【背景技术】
[0002]现有国内外的记录三相四线供电线路失压故障的失压计时仪的设计方案一般有以下两种:
[0003]1、机电一体化方案，是由独立的电压、电流检测电路、时钟电路、电磁计数器组成。这种方案的优点是电路简单成本低，缺点是时钟精度低，功能少，无法计量用户使用电能和丢失电能，可靠性差，达不到失压计时仪国家标准的技术要求，只能用于设计简易的数据监测仪表。
[0004]2、全电子方案，选择专用多功能信号采集及电能计量芯片、外部硬件时钟芯片和单片机、存储电路、显示电路、通讯电路等。由专用多功能信号采集及电能计量芯片采样有关的电压、电流、功率因数等数据，计量有功正反向电量。由单片机通过实时读取信号采集及电能计量芯片的数据，实现三相电路各相的电压电流检测、记录失压、失流故障事件、累计故障时间及用户使用电能和丢失电能、实现数据的计算、显示、通讯、存储和报警控制。优点是功能多，计量和时钟精度高，可靠性高，能满足国家电网公司对失压计时仪国家标准的技术要求；缺点是电路略复杂，成本略高，适合设计高级仪表。
[0005]在失压计时仪的通讯方式上，为适用于农村、城市、工厂等不同的应用场景，已经存在包括红外通讯、RS485串行通讯、电力通讯等抄表方式的失压计时仪的技术方案。但上述失压计时仪缺少防雷击和强电误接设计，在雷击和强电误接时，容易导致通讯电路损坏，影响电能计量。
【发明内容】
[0006]为克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种具有保护功能、能够精确记录三相四线供电线路失压、失流时间参数的三相四线供电线路失压计时仪。
[0007]本实用新型为达到上述技术目的所采用的技术方案是:一种三相四线供电线路失压计时仪，包括:
[0008]用于提供工作电源的电源电路；
[0009]用于检测三相四线供电线路失压、失流故障，并对用户使用电能和丢失电能进行计量、采集电网数据的电能计量电路；
[0010]MCU微处理器，其数据输入端连接所述电能计量电路的数据输出端；
[0011]通讯接口电路，包括红外通讯接口电路和网络通讯接口电路，红外通讯接口电路连接所述MCU微处理器的红外输入输出端，网络通讯接口电路连接所述MCU微处理器的网络输入输出?而；
[0012]用于控制外部报警电路的继电器控制电路，与所述MCU微处理器的控制输出端。
[0013]所述网络通讯接口电路还设有保护电路，所述保护电路包括:
[0014]用于实现电气隔离的第一光电耦合器，其输出端与所述M⑶微处理器的网络输入端连接；
[0015]用于实现电气隔离的第二光电耦合器，其输入端与所述M⑶微处理器的网络输出端连接；
[0016]网络收发器，其接收器输出端连接所述第一光电耦合器的输入端，其驱动器输入端连接所述第二光电耦合器的输出端；
[0017]TVS 二极管，连接在所述网络收发器的同相输入输出端和反向输入输出端之间；
[0018]第一热敏电阻，其一端连接所述网络收发器的同相输入输出端；
[0019]第二热敏电阻，其一端连接所述网络收发器的反相输入输出端；
[0020]网络通讯接口连接器，连接所述第一热敏电阻和所述第二热敏电阻的另一端。
[0021]所述电能计量电路包括对输入三相四线供电线路电流进行采样的电流采样电路、对输入三相四线供电线路电压进行采样的电压采样电路和连接所述电流采样电路和电压采样电路的信号输出端的电能计量芯片。
[0022]所述三相电能计量芯片为ATT7022E芯片。
[0023]所述MCU微处理器芯片为PIC18F67J11芯片。
[0024]所述电源电路设有三相四线3*220V交流电输入端和两路直流串联线性电源输出端。
[0025]所述串联线性电源包括一个次级具有两路输出的电源变压器和一个与所述电源变压器初级串联的第三热敏电阻，一个与所述电源变压器初级并联的第一压敏电阻，电源变压器其中一路输出向所述网络通讯接口电路提供独立电源。
[0026]所述继电器控制电路包括与所述MCU微处理器的控制输出端连接用于接收报警控制信号的继电器驱动电路；与所述继电器驱动电路的输出端连接用于接通或断开外部报警电路电源的继电器；利用继电器输出报警信号，用户可以外接报警电路或者失压保护电路。
[0027]失压计时仪中还包括用于为三相四线供电线路失压、失流故障累计时间记录提供时钟信号源的时钟电路，所述时钟电路采用具有温度补偿功能的硬件时钟芯片RX8025SA。
[0028]本实用新型的有益效果是:
[0029]1、本实用新型的网络通讯接口电路中设有由TVS 二极管、第一热敏电阻和第二热敏电阻组成的保护电路，保护电路能够防止雷击或强电误接时对电路的损害；
[0030]2、本实用新型的网络通讯接口电路采用独立电源供电，其与MCU微处理器之间的信号连接采用第一光电耦合器和第二光电耦合器实现电气隔离，有效避免了网络通讯接口损坏时对整个电能表的电量计量和计时工作的影响；
[0031]3、本实用新型的失压计时仪具有计量用户使用电量和丢失电量的功能；
[0032]4、本实用新型的MCU微处理器通过连接继电器控制电路，使失压计时仪外接报警电路的功能。
[0033]综上所述，本实用新型失压计时仪实现线路故障检测、精确计量、自动抄表和电路保护，数据可组网双向传输，从而实现对电网电压故障事件的检测、报警、记录，并计量丢失电量，是供电单位考核供电质量和减低窃电造成的线损的重要技术手段，是一种适合大力推广的三相四线供电线路用的失压计时仪。
【附图说明】
[0034]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。其中:
[0035]图1是本实用新型三相四线供电线路失压计时仪的系统结构示意图；
[0036]图2是本实用新型MCU微处理器的电路图；
[0037]图3是本实用新型电能计量芯片的电路图；
[0038]图4是本实用新型二相四线电压米样电路图；
[0039]图5是本实用新型二相四线电流米样电路图；
[0040]图6是本实用新型通讯接口电路的结构示意图；
[0041]图7是本实用新型通讯接口电路的电路图；
[0042]图8a是本实用新型红外接收电路的电路图；
[0043]图8b是本实用新型红外发射电路的电路图；
[0044]图9是本实用新型电源电路的电路图；
[0045]图10是本实用新型继电器控制电路的电路图；
[0046]图11是本实用新型时钟电路的电路图。
【具体实施方式】
[0047]为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详细说明。
[0048]请参阅图1至图5所示，本实用新型三相四线供电线路失压计时仪包括用于提供工作电源的电源电路1、用于对用户使用电能进行计量的电能计量电路2、数据输入端连接所述电能计量电路2的数据输出端的MCU微处理器3、通讯接口电路4、用于控制外部报警电路的继电器控制电路5 ；
[0049]电能计量电路2实现宽频域的电压和电流信号采样，电能计量电路2采用专用多功能电能计量芯片，由专用多功能电能计量芯片采样与电能计量有关的电压、电流、功率因数等数据，计量有功正反向电量，以供MCU微处理器3处理；
[0050]所述电能计量电路2包括对输入电压进行采样的电压采样电路，对输入电流进行采样的电流采样电路，连接所述电压采样电路、电流采样电路的信号输出端的电能计量芯片，电能计量电路选用高精度电能计量专用芯片ATT7022E，其能够在复杂的环境条件下保证计量精度和线性度。
[0051]所述MCU微处理器3采用PIC18F86J90芯片，所述PIC18F86J90芯片通过SPI总线与电能计量芯片ATT7022E进行数字通讯，读取计量芯片上的电量数据和电网模拟参数，并对其进行分析、处理、存储、通讯、显示以实现电表的智能化。
[0052]请参阅图6及图7所示，通讯接口电路4包括二路独立的红外通讯接口电路和RS485通讯电路，红外通讯接口电路用于现场抄表，红外通讯接口电路连接所述MCU微处理器的红外输入输出端，RS485网络通讯接口电路用于远程抄表，RS485网络通讯接口电路连接所述MCU微处理器的网络输入输出端。
[0053]所述红外通讯接口电路和RS485通讯电路作为失压计时仪的基本通讯功能，还可以进一步扩展电力载波