专利名称：一种在宽范围内精确计量电能的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种计量设备，特别是一种电能计量设备。
在日常生产和生活中，用电负荷的变化是很大的，但普通电能计量装置在用电负荷发生较大变化时往往不能准确计量，这是因为电能表的计量误差由电表铁芯的磁化特性、自制动转矩、转动部分摩擦力矩及补偿摩擦力矩等多种因素决定。据调查统计，当负荷在额定负荷的120％以上或低于10％时普通电能计量装置都会产生严重的误差，在用电高峰和低谷时，一个大的用电单位所造成的计量损失是相当可观的，从而给电力企业和用户造成了不必要的经济损失。
本实用新型的目的是提供一种在超负荷或低负荷运行时都能准确计量电能的装置。
本实用新型的目的是由以下技术方案实现的一种在宽范围内精确计量电能的装置，它包括一个高倍率电能表、一个低倍率电能表和切换电能表的电路，其中，高、低倍率电能表的电流互感器分别接入所测量的电路中，在低倍率电能表的电流互感器的两端跨接了继电器J1的一组常开触点，高、低倍率电能表的电压线圈通过继电器J2与电源相线相接，两个电压线圈的一端分别与继电器J2的一组转换触点b、c相接，另一端接零线。
上述计量电能的装置，控制切换电能表的电路中包括取样电路5、比较电路6，触发电路7、切换及执行电路9，各电路的构成为a．取样电路5它是一个电流互感器线圈，接入高倍率电能表的电流线圈回路中，所述线圈的一端接地，另一端a为输出端；b．比较电路6它由两个运放器I1、I2组成一个电压的上下限比较器，电源电压V0通过电阻分压后分别加在运放器I1的2脚和运放器I2的5脚，取样线圈的输出端分别通过电阻接到运放器I1的3脚和运放器I2的6脚，运放器I1的1脚和运放器I2的7脚则分别与触发电路的输入端相连；c．触发电路7由74LS00组成一个RS触发器，它的S端为5脚、与运放器I2的7脚相连接，它的R端为1脚、与运放器I1的1脚相连接，RS触发器的两个输出端6脚和3脚分别接放大电路的输入端；d．切换及执行电路9由继电器J1、J2、三极管T1、T2组成，继电器J1、J2的线圈分别接入三极管T1、T2的集电极回路中，继电器J1的一组常开触点J1-1跨接在所述低倍率电能表2的电流互感器的两端，继电器J2的一组转换触点b、c则分别与高、低倍率电能表电压线圈的一个端点相接。
上述计量电能的装置，还可在触发电路7和切换及执行电路9之间接入一个放大电路8，所述放大电路由运放器13、14组成，运放器I3的输入端9脚接RS触发器的输出端3脚，运放器I3的10脚和8脚之间接入电阻R9和电容C2，其8脚为输出端，与三极管T2的基极相接，运放器I4的输入端是12脚，它与RS触发器的输出端6脚相接，运放器I4的13脚和14脚之间接入电阻R8和电容C1，运放器I4的14脚为输出端，它与三极管T1的基极相接，三极管T1、T2的发射极均接地，其集电极分别接切换及执行电路9的继电器线圈。
采用上述结构的计量电能的装置，可适应不同负荷的工作状态，当电路在大负荷运行时，高倍率电能表工作；当电路在小负荷运行时，低倍率电能表工作，控制电路可使高、低倍率表进行及时可靠的转换。使用这种计量装置可准确计量电能，避免了电力生产企业和用户的经济损失，也避免了双方不必要的纠纷。
以下结合附图对本实用新型作进一步详述
图1是本实用新型的电原理框图；图2是本实用新型的电原理图。
图2显示了三相计量电路中的一相回路，其它两相的计量电路结构与其相同，不再一一画出。图中高、低倍率电能表(本实用新型中所称的高、低倍率电能表是指与不同变比的电流互感器所接的电能表，变比高则称为高倍率电能表，反之则称为低倍率电能表)1、2的互感器3、4接在用电主回路中，它们的电压线圈也和一般电能表一样接在相线和零线之间，所不同的是在低倍率电能表的电流互感器4的两端跨接了一个继电器J1-1的一组常开触点，J1在控制电路指令下动作。当它吸合时，低倍率电能表2的电流互感器4短路。在高倍率电能表1的电流互感器3的回路中安装了一个检测负荷大小的电流取样线圈5(即电流互感器线圈)，该线圈将测出的电压信号送到控制电路的输入端；切换及执行电路中继电器J2的一组转换触点b、c分别与高、低倍率电能表的电压线图相接，当控制电路发出指令时，可使d点分别与触点b或c接通，因此在同一时刻继电器J2只接通高、低倍率电能表中的一个电压线圈。
控制电路由比较电路6、触发电路7、放大电路8、切换及执行电路9组成。比较电路6由LM324四运放器中的两个组成，图中显示运放器I1、I2组成一个电压的上、下限比较器，电源电压V0经电阻R1、R2、R3、R6、R7分压后给运放器I1设定比较电平U1，给运放器I2设定比较电平U2，由取样线圈测出的电压信号同时加到I1的正输入端和I2的负输入端，经比较后输出相应的信号。运放器I1、I2的输出端分别是1脚和7脚，它们与触发器的R、S端分别相连接。
触发电路7由74LS00组成一个RS触发器，它的R端接运放器I1的输出端1脚，它的S端接运放器I2的输出端7脚，74LS00的输出端分别为3脚和6脚。
放大电路8由LM324运放集成块组成，运放器I3、I4的9脚、12脚分别接RS触发器输出端的3脚和6脚，运放器I3的负相端10和输出端8之间接有电容C2和电阻R9，同样运放器I4负相端13脚和输出端14脚之间也接有电阻R8和电容C1。
切换及执行电路9由继电器J1、J2、三极管T1、T2组成。继电器J1的线圈并接二极管D1、D3，D1为续流二极管，当J1断开时产生的瞬时高压脉冲可由D1吸收。D3是发光二极管，电阻R3为限流电阻，当T1导通时显示红色。同样，继电器J2与二极管D2、D4、电阻R11组成另一相同回路。继电器J1的触点J1-1连接在低倍率电能表中，继电器J2的转换触点b、c、d连接在高、低倍率电能表的电压线圈中。放大电路中运放器I3的输出端8脚接三极管T2的基极，运放器I4的输出端14脚接三极管T1的基极，T1和T2的发射极接地，集电极接继电器线圈。
本实用新型的工作过程是这样的，取样电路取出反映负载大小的电压信号，送到比较电路中，与运放器I1、I2的两个基准电压进行比较，将结果信号送入RS触发器的S、R端，后者的输出送入运放器进一步放大，当负载较大、其输出为高电平时，三极管T1饱和导通，继电器J1随之吸合，J1-1触头闭合，使低倍率电能表的电流互感线圈短路，与此同时，RS触发器的另一输出端3脚为低电平，经运放器放大后，使三极管T2截止，继电器J2释放，连接低倍率电能表电压线圈的触点C断开，连接高倍率电能表电压线圈的触点b接通，因此高倍率电能表开始工作，低倍率电能表停止计量，反之，当负载变小时，切换及执行电路又将低倍率电能表接入计量电路，这就达到了随负载变化自动切换不同计量倍率电能表的目的。
权利要求1．一种在宽范围内精确计量电能的装置，其特征在于它由一个高倍率电能表[1]、一个低倍率电能表[2]和控制切换电能表的电路，其中，高、低倍率电能表的电流互感器分别接入所测量的电路中，在低倍率电能表的电流互感器的两端跨接了继电器J1的一组常开触点，高、低倍率电能表的电压线圈通过继电器J2与电源相线相接，两个电压线圈的一端分别与继电器J2的一组转换触点b、c相接，另一端接零线。
2．根据权利要求1所述的计量电能的装置，其特征在于所述控制切换电能表的电路中包括取样电路[5]、比较电路[6]，触发电路[7]、切换及执行电路[9]，各电路的构成为a．取样电路[5]它是一个电流互感器线圈，接入高倍率电能表的电流线圈回路中，所述线圈的一端接地，另一端a为输出端；b．比较电路[6]它由两个运放器I1、I2组成一个电压的上下限比较器，电源电压V0通过电阻分压后分别加在运放器I1的2脚和运放器I2的5脚，取样线圈的输出端分别通过电阻接到运放器I1的3脚和运放器I2的6脚，运放器I1的1脚和运放器I2的7脚则分别与触发电路的输入端相连；c．触发电路[7]由74LS00组成一个RS触发器，它的S端为5脚、与运放器I2的7脚相连接，它的R端为1脚、与运放器I1的1脚相连接，RS触发器的两个输出端6脚和3脚分别接放大电路的输入端；d．切换及执行电路[9]由继电器J1、J2、三极管T1、T2组成，继电器J1、J2的线圈分别接入三极管T1、T2的集电极回路中，继电器J1的一组常开触点J1-1跨接在所述低倍率电能表[2]的电流互感器的两端，继电器J2的一组转换触点b、c则分别与高、低倍率电能表电压线圈的一个端点相接。
3．根据权利要求2所述的计量电能的装置，其特征在于还可在触发电路[7]和切换及执行电路[9]之间接入一个放大电路[8]，所述放大电路由运放器I3、I4组成，运放器I3的输入端9脚接RS触发器的输出端3脚，运放器I3的10脚和8脚之间接入电阻R9和电容C2，其8脚为输出端，与三极管T2的基极相接，运放器I4的输入端是12脚，它与RS触发器的输出端6脚相接，运放器I4的13脚和14脚之间接入电阻R8和电容C1，运放器I4的14脚为输出端，它与三极管T1的基极相接，三极管T1、T2的发射极均接地，其集电极分别接切换及执行电路[9]的继电器线圈。
专利摘要一种在宽范围内精确计量电能的装置,它由高倍率电能表、低倍率电能表和控制切换电能表的电路组成,当电路在大负荷运行时,高倍率电能表工作,当电路在小负荷运行时,低倍率电能表工作。控制电路在负荷变化时能进行及时可靠的转换。使用本装置能在不同负荷条件下准确地计量电能,避免了电力生产企业和用户的经济损失,也避免了双方不必要的纠纷。
文档编号G01R15/00GK2432588SQ0023437
公开日2001年5月30日 申请日期2000年5月15日 优先权日2000年5月15日
发明者阎庆昌, 郑永, 鲁保乐, 李春普, 胡常德 申请人:承德市开发区通宝电力电容器有限责任公司