专利名称：一种单相用电检查仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于用电稽查领域，尤其涉及一种用于用户用电情况稽查的用电检查
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背景技术：
反窃电对维护供电秩序、保障电力安全、保护国家和供电公司的正当收益具有重要意义；同时，由于窃电的隐蔽性和分散性，反窃电也是长期困扰供电企业的一个难题。近年来，市电力公司开始实施线损精细化工作，对低压台区，通过比对负荷测录仪量测的台区供电量和台区同期总售电量获得台区线损率，进而根据线损率高低判断窃电高发台区，由此可缩小用电稽查范围，显著提高了用电稽查效率。用电稽查中的窃电举证离不开有效的辅助工具。目前用电稽查主要使用钳形电流表判断用户窃电方式，这种传统的工具对具有专业知识的稽查人员虽然是有效的，但作为举证工具仍存在如下不足:I)对用电检查人员的专业素质要求很高，当稽查人员工作经验不足或用户窃电方式及其隐蔽时，仅凭对电压、电流的量测值可能无法判断出某些窃电类型；2)不具有外场检查数据自动记录功能，虽然绝大多数用电稽查人员是忠于职守的，但依靠人工记录和上报窃电数据为营私舞弊提供了可能性；
3)不具有外场量测数据无线回传功能，限制了用电稽查的时效性，尤其当外场检查人员对现场复杂情况难以判断时，无法将现场数据及时传递给公司内部有经验的专家，以获得专家指导和帮助。因此，有必要研发和使用能量测更丰富参量的、且带有数据自动记录和回传功能的用电检查仪，以确保外场检查数据的真实可靠性、提升举证的可信性、及时性。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种单相用电检查仪，其取样电路采用结构简单的电阻分压和电流钳取样，使该仪器具有体积小、功耗低、携带和操作方便等特性，能较好的在现场和一些特殊场合使用，且可通过GPRS无线通信方式将所记录的数据上传到后台管理计算机，实现了现场校验、测量、记录和数据上传。本实用新型的技术方案是:提供一种单相用电检查仪，包括电压采样电路和微控制单元DSP，其特征是:所述的电压采样电路由依次连接的交流电压的提取、滤波和放大电路组成；其所述交流电压的提取电路包括电流互感器和ΙΛ转换电路，所述电流互感器的输出端与Ι/ν转换电路的输入端连接；其交流电压的滤波电路和放大电路为RC滤波电路和运算放大器电路；设置一无线通信模块电路；所述的微控制单元DSP经过电平转换单元与无线通信模块电路进行连接；其所述的电平转换单元为光电耦合器电路。具体的，其所述的RC滤波电路和运算放大器电路为常规RC滤波电路和运算放大器电路。[0013]其所述微控制单元DSP的串行通信接口，经过光电耦合器电路与无线通信模块电路的RS232接口进行连接。进一步的,其所述的光电稱合器电路包括第一、第二光电稱合器TLP-1、TLP-2、第一至第四电阻Rl R4和反相器U6 ;其中，所述微控制单元DSP的TXD管脚经第一电阻Rl与第一光电稱合器TLP-1的正极连接；所述微控制单兀DSP的RXD管脚第二光电稱合器TLP-2的发射极连接，并经第二电阻R2接地；所述第一光电耦合器TLP-1的负极接地；所述第二光电耦合器TLP-2的集电极接-5V电源端；所述无线通信模块电路的TTL_RXD1管脚接地，并经第三电阻R3与第一光电耦合器TLP-1的负极连接；所述无线通信模块电路的TTL_TXDl管脚与反相器的输入端连接，所述反相器的输出端与第二光电耦合器TLP-2的负极连接；所述第一光电耦合器TLP-1的集电极接3.3V电源端，所述第二光电耦合器TLP-2的正极经第四电阻R4接地。与现有技术比较，本实用新型的优点是:1.采用钳形电流互感器接线，不用断开电流回路即可实现测量；2.增设无线通信模块，使得用电检查仪在得到各种电参量的测量值后，除了输出显示之外，还可将测量值传送给上位机处理，增强了用电稽查的时效性；3.装置的整体尺寸小，为手持式便携设备。
图1是本 实用新型的系统结构示意图；图2a和图2b是本实用新型电压采样电路实施例的线路图；图3是本实用新型电平转换单元的硬件结构示意图；图4是本实用新型电平转换单元实施例的线路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。图1中，本实用新型提供了一种单相用电检查仪，其由电压电流采样电路、交流准同步采样电路、A/D转换电路、功率频率转换电路、DSP系统电路、键盘和液晶显示电路等组成。该系统的工作原理是:通过电压、电流采样电路对交流电的电压和电流提取、滤波、放大，通过叠加直流使交流电压和电流的波形幅度控制在O 3V的范围内；再经16位A/D转换器对其采集，然后对采集到的电压和电流数据进行处理，计算出交流电压、电流的有效值及功率值；经功率频率转换电路将功率转换为一定频率的脉冲，再通过校验算法对电能表进行校验，并将校验的结果及交流电压、电流的有效值和功率显示出来或传送给上位机处理。为了对不同的电能表进行校验，允许通过键盘输入待验电能表的参数，使之用途更加广泛。图2a和图2b中，本实用新型的电压采样电路由依次连接的交流电压的提取、放大、滤波电路组成，其中电压的提取由电流互感器和I/V转换电路组成。其交流电压的滤波电路和放大电路为RC滤波电路和运算放大器电路。[0029]DSP系统电路(型号为TMS320F2812)内部AD的模拟输入量必须大于O且小于3，因此要叠加直流将正弦波上移到幅度大于OV小于3V，以便AD采样。电路的输出接入DSP系统电路的ADC模块的ADCINA0。图中的各运放集成电路可采用TCL450X系列的集成电路芯片，其他元件无特殊要求。由于上述附图采用业内标准绘图方式，其元器件为标准电路元件，故其具体连接关系在此不再叙述，本领域的技术人员，均可毫无异义地明白和掌握图中所示电路里所表述的电路连接关系，亦可从集成电路芯片生产厂家处获得各集成电路芯片的标准应用电路(即俗称的“公版”电路)。图3中，本技术方案还在系统中设置了一个无线通信模块电路(图中以G20表示，下同)；所述的微控制单元DSP经过电平转换单元与无线通信模块电路进行连接。其所述的电平转换单元为光电耦合器电路。进一步的，所述微控制单元DSP的串行通信接口 UART，经过光电耦合器电路与无线通信模块电路的RS232接口进行连接。图4中，所述的光电I禹合器电路包括第一、第二光电I禹合器TLP-1、TLP-2、第一至第四电阻Rl R4和反相器U6 ;其中，所述微控制单元DSP (图中以ATmegal6表示，下同)的TXD管脚经第一电阻Rl与第一光电耦合器TLP-1的正极连接；所述微控制单元DSP的RXD管脚第二光电耦合器TLP-2的发射极连接，并经第二电阻R2接地；所述第一光电耦合器TLP-1的负极接地；所述第二光电耦合器TLP-2的集电极接-5V电源端；所述无线通信模块电路的TTL_RXD1管脚接地，并经第三电阻R3与第一光电耦合器TLP-1的负极连接；所述无线通信模块电路的TTL_ TXD1管脚与反相器的输入端连接，所述反相器的输出端与第二光电耦合器TLP-2的负极连接；所述第一光电耦合器TLP-1的集电极接3.3V电源端，所述第二光电耦合器TLP-2的正极经第四电阻R4接地。由于ATmegaie和G20模块的I/O操作电压范围不相同，所以两者的串行VI之间需经过电平转换才能确保稳定通信，这里采用光电耦合器件TLP521进行5V和3.3V之间的电平转换。ATmegal6的I/O驱动能力较强(最大输出40mA电流)，可以直接驱动TLP521。G20模块的I/O驱动能力较弱，需加一级驱动缓冲器(7406反相驱动缓冲器)才能驱动 TLP521。ATmegal6具有I个功能完整的异步串行通信接口(UART)，在直流5V供电时，其I/O操作电压范围约为O 5V ；G20模块提供一个用于接收控制命令和传输数据的异步串行通信接口，在直流3.3V供电时，其I/O操作电压范围为O 3.3V，因此，可以将ATmegal6串行接口经电平转换电路转接后与G20模块的串行口相连，进行异步串行数据交换。实际实施时，ATmegaie采用直流5V供电，5V电源经过由低压差线性稳压集成电路LMl 117-3.3组成的稳压电路将电压转换成3.3V后给G20模块供电。由于本实用新型采用结构简单的电阻分压和电流钳取样，使该仪器具有体积小、功耗低、携带和操作方便等特性，能较好的在现场和一些特殊场合使用，且通过设置无线通信模块电路，使得用电检查仪具有了数据回传功能，有助于确保外场检查数据的真实可靠性、提升举证的可信性、及时性，还可将测量值传送给上位机处理，增强了用电稽查的时效性。 本实用新型可 广泛用于供电管理和稽查领域。
权利要求1.一种单相用电检查仪，包括电压采样电路和微控制单元DSP，其特征是: 所述的电压采样电路由依次连接的交流电压的提取、滤波和放大电路组成； 其所述交流电压的提取电路包括电流互感器和Ι/v转换电路； 所述电流互感器的输出端与Ι/v转换电路的输入端连接； 其交流电压的滤波电路和放大电路为Re滤波电路和运算放大器电路； 设置一无线通信模块电路；所述的微控制单元DSP经过电平转换单元与无线通信模块电路进行连接； 其所述的电平 转换单元为光电耦合器电路。
2.按照权利要求1所述的单相用电检查仪，其特征是所述的RC滤波电路和运算放大器电路为常规RC滤波电路和运算放大器电路。
3.按照权利要求1所述的单相用电检查仪，其特征是所述微控制单元DSP的串行通信接口，经过光电耦合器电路与无线通信模块电路的RS232接口进行连接。
4.按照权利要求3所述的单相用电检查仪，其特征是所述的光电耦合器电路包括第一、第二光电耦合器TLP-1、TLP-2、第一至第四电阻Rl R4和反相器U6 ;其中，所述微控制单元DSP的TXD管脚经第一电阻Rl与第一光电耦合器TLP-1的正极连接；所述微控制单元DSP的RXD管脚第与二光电耦合器TLP-2的发射极连接，并经第二电阻R2接地；所述第一光电耦合器TLP-1的负极接地；所述第二光电耦合器TLP-2的集电极接-5V电源端；所述无线通信模块电路的TTL_RXD1管脚接地，并经第三电阻R3与第一光电耦合器TLP-1的负极连接；所述无线通信模块电路的TTL_TXD1管脚与反相器的输入端连接，所述反相器的输出端与第二光电耦合器TLP-2的负极连接；所述第一光电耦合器TLP-1的集电极接3.3V电源端，所述第二光电耦合器TLP-2的正极经第四电阻R4接地。
专利摘要一种单相用电检查仪，属用电稽查领域。包括电压采样电路和微控制单元，其所述的电压采样电路由依次连接的交流电压的提取、滤波和放大电路组成；其所述交流电压的提取电路包括依次连接的电流互感器和I/V转换电路；其交流电压的滤波电路和放大电路为RC滤波电路和运算放大器电路；设置一无线通信模块电路；所述的微控制单元经过电平转换单元与无线通信模块电路进行连接；其所述的电平转换单元为光电耦合器电路。其取样电路采用结构简单的电阻分压和电流钳取样，使该仪器具有体积小、功耗低、携带和操作方便等特性，且可通过GPRS无线通信方式将所记录的数据上传到后台计算机，实现了现场校验、测量、记录和数据上传。可广泛用于供电管理和稽查领域。
文档编号G01R22/10GK203133165SQ201320153799
公开日2013年8月14日 申请日期2013年3月31日 优先权日2013年3月31日
发明者杨海涛, 韩跃峻, 王颖韬, 顾岳峰, 凌灜, 倪庆华, 刘晟 申请人:国家电网公司, 上海市电力公司