具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的制作方法

本发明涉及电工测量技术领域,尤其涉及一种具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置。

背景技术：

现有三相四线制供电系统中使用三相四线电能计量装置来计量电力用户使用的用电量，三相四线电能计量装置的三相电压输入端及零线端与三相四线制供电系统的三相电压线路端及零线端相连接，三相四线电能计量装置的三相电流输入端与测量三相四线制供电系统的电力电流互感器的输出端相连接时，三相四线电能计量装置对三相四线制供电系统进行测量并计算出三相电压有效值、三相电流有效值、三相有功功率、三相无功功率、三相有功电能量、三相无功电能量等电网参数，当三相四线电能计量装置的零线与三相四线制供电系统的零线断开时，则三相四线电能计量装置的零线会发生电位移，直接影响三相四线电能计量装置的电网参数的测量精度，因此需要检测出三相四线电能计量装置的零线是否连接到三相四线制供电系统的零线，当发生三相四线电能计量装置的零线与三相四线制供电系统的零线断开时，提供缺零线报警信号。

中国专利CN100588977C“一种三相电路的缺零检测方法及装置”中提供了一种三相四线智能电能表的缺零检测电路和检测方法，如图1所示，包括光耦、零线电流互感器和信号处理电路，将该专利技术方案应用于检测三相四线电能计量装置是否缺零线时的电路图如图2所示，使用零线电流互感器串接入三相四线电能计量装置的零线电流，信号处理电路通过检测零线上是否有电流来判定三相四线电能计量装置是否发生了缺零线，在零线电流互感器的初级端会产生一个较小的信号电压使三相四线电能计量装置的零线会发生较小的电位移，对三相四线电能计量装置的电网参数的测量精度造成影响。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置，根据具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的三相四线电源电路的零线电流的大小来判定三相四线电能计量装置是否缺零线，消除了现有技术中接入的零线电流互感器对三相四线电能计量装置的电网参数的测量精度所造成影响。

为了达到上述目的，本发明采用以下几种技术方案：

第一种技术方案是：一种具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置，包括：三相四线电能计量处理电路，缺零线信号处理电路，三相四线电源电路，零线电流传感器；

所述三相四线电能计量处理电路的三相电压信号输入端和公共端连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的三相电压输入端和零线输入端，所述三相四线电能计量处理电路的三相电流信号输入端连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的三相电流输入端，所述三相四线电能计量处理电路对三相输入电压信号及三相输入电流信号进行采样，计算出三相电压有效值、三相电流有效值、三相有功功率、三相无功功率、三相有功电能量、三相无功电能量等电网参数；

所述三相四线电源电路的三相电压输入端连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的三相电压输入端，所述三相四线电源电路向所述三相四线电能计量处理电路和所述缺零线信号处理电路提供工作电源；

所述零线电流传感器的输入端的一端连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的零线输入端,所述零线电流传感器的输入端的另一端连接到所述三相四线电源电路的零线输入端；

所述缺零线信号处理电路的输入端连接到所述零线电流传感器的输出端，所述缺零线信号处理电路对所述零线电流传感器的输出信号进行采样并计算出所述三相四线电源电路的零线电流，当所述三相四线电源电路的零线电流小于设置的缺零线电流阀值时，所述缺零线信号处理电路输出缺零线信号。

所述零线电流传感器是电阻；

由于所述三相四线电能计量处理电路的公共端通过具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的零线输入端连接到三相四线制供电系统的零线，所述三相四线电能计量处理电路能够准确地测量出电网参数，而所述零线电流传感器的输入端连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的零线输入端和所述三相四线电源电路的零线输入端，因此接入的零线电流传感器的初级端所产生的信号电压不会对所述三相四线电能计量处理电路的电网参数的测量精度造成影响。

第二种技术方案是：一种具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置，包括：三相四线电能计量处理电路，缺零线信号处理电路，三相四线电源电路，零线电流传感器，偏置负载；

所述三相四线电能计量处理电路的三相电压信号输入端和公共端连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的三相电压输入端和零线输入端，所述三相四线电能计量处理电路的三相电流信号输入端连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的三相电流输入端，所述三相四线电能计量处理电路对三相输入电压信号及三相输入电流信号进行采样，计算出三相电压有效值、三相电流有效值、三相有功功率、三相无功功率、三相有功电能量、三相无功电能量等电网参数；

所述三相四线电源电路的三相电压输入端连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的三相电压输入端，所述三相四线电源电路向所述三相四线电能计量处理电路和所述缺零线信号处理电路提供工作电源；

所述偏置负载的一端连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的任一相电压输入端，所述偏置负载的另一端连接到所述三相四线电源电路的零线输入端；

所述零线电流传感器的输入端的一端连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的零线输入端,所述零线电流传感器的输入端的另一端连接到所述三相四线电源电路的零线输入端；

所述缺零线信号处理电路的输入端连接到所述零线电流传感器的输出端，所述缺零线信号处理电路对所述零线电流传感器的输出信号进行采样并计算出流过所述零线电流传感器的电流，当流过所述零线电流传感器的电流小于设置的缺零线电流阀值时，所述缺零线信号处理电路输出缺零线信号。

所述零线电流传感器是电阻；

所述偏置负载可以是阻性负载，或者是容性负载，或者是感性负载；

增加偏置负载的原因是：如果所述三相四线电源电路的零线电流过小，不能满足满足所述缺零线信号处理电路的测量要求，则需要将一个偏置负载连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的三相电压输入端中的任一电压输入端和所述三相四线电源电路的零线输入端，用于加大流过所述零线电流传感器的电流，以满足所述缺零线信号处理电路的测量要求。

第三种技术方案是：一种具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置，包括：三相四线电能计量处理电路，缺零线信号处理电路，辅助电源电路，零线电流传感器，偏置负载；

所述三相四线电能计量处理电路的三相电压信号输入端和公共端连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的三相电压输入端和零线输入端，所述三相四线电能计量处理电路的三相电流信号输入端连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的三相电流输入端，所述三相四线电能计量处理电路对三相输入电压信号及三相输入电流信号进行采样，计算出三相电压有效值、三相电流有效值、三相有功功率、三相无功功率、三相有功电能量、三相无功电能量等电网参数；

所述辅助电源电路的输入端连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的辅助电源输入端，所述辅助电源电路向所述三相四线电能计量处理电路和所述缺零线信号处理电路提供工作电源；

所述零线电流传感器的输入端的一端和所述偏置负载的一端相连接，所述零线电流传感器的输入端的另一端连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的零线输入端，所述偏置负载的另一端连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的任一相电压输入端；

所述缺零线信号处理电路的输入端连接到所述零线电流传感器的输出端，所述缺零线信号处理电路对所述零线电流传感器的输出信号进行采样并计算出流过所述零线电流传感器的电流，当流过所述零线电流传感器的电流小于设置的缺零线电流阀值时，所述缺零线信号处理电路输出缺零线信号。

所述零线电流传感器是电阻；

所述偏置负载可以是阻性负载，或者是容性负载，或者是感性负载；

本发明所提供的一种具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置，与现有技术相比，由于所述三相四线电能计量处理电路的公共端通过具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的零线输入端连接到三相四线制供电系统的零线，所述三相四线电能计量处理电路能够准确地测量出电网参数，所述零线电流传感器的输入端的信号电压不会对所述三相四线电能计量处理电路的电网参数的测量精度造成影响，从而消除了现有技术中接入的零线电流互感器对三相四线电能计量装置的电网参数的测量精度所造成影响。

附图说明

图1为中国专利CN100588977C的缺零线检测电路的原理框图；

图2为采用中国专利CN100588977C的技术方案所设计的三相四线电能计量装置的缺零线检测电路的原理框图；

图3为本发明的实施例1的原理框图；

图4为本发明的实施例1的缺零线信号处理电路的原理框图；

图5为本发明的实施例2的原理框图；

图6为本发明的实施例3的原理框图。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。

实施例1：

如图3所示，一种具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置，包括：三相四线电能计量处理电路1，缺零线信号处理电路2，三相四线电源电路3，零线电流传感器4；

所述三相四线电能计量处理电路1的三相电压信号输入端ua+、ub+、uc+和公共端Vcom连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的三相电压输入端Ua、Ub、Uc和零线输入端Un，所述三相四线电能计量处理电路1的三相电流信号输入端ia+、ia-、ib+、ib-、ic+、ic-连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的三相电流输入端Ia+、Ia-、Ib+、Ib-、Ic+、Ic-，所述三相四线电能计量处理电路1对三相输入电压信号及三相输入电流信号进行采样，计算出三相电压有效值、三相电流有效值、三相有功功率、三相无功功率、三相有功电能量、三相无功电能量等电网参数；

所述三相四线电源电路3的三相电压输入端连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的三相电压输入端Ua、Ub、Uc，所述三相四线电源电路3用于向所述三相四线电能计量处理电路1和所述缺零线信号处理电路2提供工作电源；

所述零线电流传感器4的输入端的一端连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的零线输入端Un,所述零线电流传感器4的输入端的另一端连接到所述三相四线电源电路3的零线输入端N；

所述缺零线信号处理电路2的输入端连接到所述零线电流传感器4的输出端，所述缺零线信号处理电路2对所述零线电流传感器4的输出信号进行采样并计算出所述三相四线电源电路3的零线电流，当所述三相四线电源电路3的零线电流小于设置的缺零线电流阀值时，所述缺零线信号处理电路2输出缺零线信号。

由于所述三相四线电能计量处理电路1的公共端通过具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的零线输入端连接到三相四线制供电系统的零线，因此所述零线电流传感器4的输入端的信号电压不会对所述三相四线电能计量处理电路1的电网参数的测量精度造成影响。

如图4所示的为所述缺零线信号处理电路2的一个简单的缺零线信号处理电路，所述零线电流传感器4为采样电阻R0，采样电阻R0的两端分别连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的零线输入端Un和所述三相四线电源电路3的零线输入端N，采样电阻R0的两端为采样信号输出端，连接到所述三相四线电能计量处理电路1的计量芯片ATT7022E的0通道的V0P端，计量芯片ATT7022E的0通道的V0N端通过电阻连接到所述三相四线电能计量处理电路1的公共端Vcom，所述缺零线信号处理电路2通过SPI总线从计量芯片ATT7022E中读取0通道所测量的所述三相四线电源电路3的零线电流，当所述三相四线电源电路3的零线电流小于设置的缺零线电流阀值时，所述缺零线信号处理电路2输出缺零线信号。

实施例2

如图5所示，一种具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置，包括：三相四线电能计量处理电路1，缺零线信号处理电路2，三相四线电源电路3，零线电流传感器4，偏置负载5；

所述三相四线电能计量处理电路1的三相电压信号输入端ua+、ub+、uc+和公共端Vcom连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的三相电压输入端Ua、Ub、Uc和零线输入端Un，所述三相四线电能计量处理电路1的三相电流信号输入端ia+、ia-、ib+、ib-、ic+、ic-连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的三相电流输入端Ia+、Ia-、Ib+、Ib-、Ic+、Ic-，所述三相四线电能计量处理电路1对三相输入电压信号及三相输入电流信号进行采样，计算出三相电压有效值、三相电流有效值、三相有功功率、三相无功功率、三相有功电能量、三相无功电能量等电网参数；

所述三相四线电源电路3的三相电压输入端连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的三相电压输入端Ua、Ub、Uc，所述三相四线电源电路3用于向所述三相四线电能计量处理电路1和所述缺零线信号处理电路2提供工作电源；

所述偏置负载5的两端分别连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的C相电压输入端Uc和所述三相四线电源电路3的零线输入端N。

所述零线电流传感器4的输入端的一端连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的零线输入端Un,所述零线电流传感器4的输入端的另一端连接到所述三相四线电源电路3的零线输入端N；

所述缺零线信号处理电路2的输入端连接到所述零线电流传感器4的输出端，所述缺零线信号处理电路2对所述零线电流传感器4的输出信号进行采样并计算出流过所述零线电流传感器4的电流，当流过所述零线电流传感器4的电流小于设置的缺零线电流阀值时，所述缺零线信号处理电路2输出缺零线信号。

实施例3

如图6所示，一种具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置，包括：三相四线电能计量处理电路1，缺零线信号处理电路2，辅助电源电路3，零线电流传感器4，偏置负载5；

所述三相四线电能计量处理电路1的三相电压信号输入端ua+、ub+、uc+和公共端Vcom连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的三相电压输入端Ua、Ub、Uc和零线输入端Un，所述三相四线电能计量处理电路1的三相电流信号输入端ia+、ia-、ib+、ib-、ic+、ic-连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的三相电流输入端Ia+、Ia-、Ib+、Ib-、Ic+、Ic-，所述三相四线电能计量处理电路1对三相输入电压信号及三相输入电流信号进行采样，计算出三相电压有效值、三相电流有效值、三相有功功率、三相无功功率、三相有功电能量、三相无功电能量等电网参数；

所述辅助电源电路3的输入端连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的辅助电源输入端L1和L2，所述三相四线电源电路3向所述三相四线电能计量处理电路1和所述缺零线信号处理电路2提供工作电源；

所述零线电流传感器4的输入端的一端和所述偏置负载5的一端相连接，所述零线电流传感器4的输入端的另一端连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的零线输入端Un，所述偏置负载5的另一端连接到具有缺零线检测功能的三相四线电能计量装置的C相电压输入端Uc；

所述缺零线信号处理电路2的输入端连接到所述零线电流传感器4的输出端，所述缺零线信号处理电路2对所述零线电流传感器4的输出信号进行采样并计算出流过所述零线电流传感器4的电流，当流过所述零线电流传感器4的电流小于设置的缺零线电流阀值时，所述缺零线信号处理电路2输出缺零线信号。