电能计量装置及供电管理系统的制作方法

本实用新型涉及电能计量技术领域，具体而言，涉及一种电能计量装置及供电管理系统。

背景技术：

供电部门针对用电负荷较大的用户均采用“高压供电、高压计量、采集终端”模式进行供电计量，将电网10000V高压/大电流通过电力互感器转换为100V低压/小电流进入智能电能表进行计量，智能电能表与采集终端通过RS485相连接，采集终端将智能电能表计量得到的用户用电数据发送至供电部门管理系统，实现用电数据的远程无线采集。

目前，电能计量领域通常采用常规的计量方式计量电能，对于用电负荷较为稳定的用户来说，只要配置合适的电力互感器，计量结果通常较为准确，但也存在几点不足。首先，对于存在较大的峰谷差的用户，如农村用户，春种秋收集中用电，平时仅用于照明，或者是城市小区季节性采暖，以及高耗能的冶炼用电，其正常运行时往往是满负荷甚至超负荷运行，而未开工或停产时负荷非常低，峰谷差可达10倍以上，这给电力互感器的配置造成极大困难，即使配置较高准确度的大变比互感器，也仅仅能保证在额定电流条件下才具有准确的测量精度，而且由于国家现行检定规程对互感器的最小电流和最大电流测量准确度要求较低，在最小电流和最大电流条件下，虽然测量准确度能够满足国家现行检定规程的要求，但实质上其测量误差是远远大于额定电流的，甚至在用户用电负荷电流小于电力互感器1％额定电流时，常规电力互感器测量不到这种小电流负荷，增大了由于计量装置性能而引起的电力损失。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种电能计量装置及供电管理系统，以解决上述问题。

本实用新型实施例提供了一种电能计量装置，所述电能计量装置包括第一电流互感器、第二电流互感器、电能表和控制器；

所述第一电流互感器的一次侧绕组设置于三相电网A相线路，所述第一电流互感器的二次侧绕组包括第一首端抽头、第一中间抽头和第一末端抽头，所述第一首端抽头、第一中间抽头和第一末端抽头连接至所述控制器的A相电流采样端口组，所述控制器的A相电流输出端口组与所述电能表的A相电流采样端口组连接；

所述第二电流互感器的一次侧绕组设置于三相电网C相线路，所述第二电流互感器的二次侧绕组包括第二首端抽头、第二中间抽头和第二末端抽头，所述第二首端抽头、第二中间抽头和第二末端抽头连接至所述控制器的C相电流采样端口组，所述控制器的C相电流输出端口组与所述电能表的C相电流采样端口组连接。

进一步地，所述电能计量装置还包括电压互感器，所述电压互感器的一次侧绕组连接于三相电线路，所述电压互感器的二次侧绕组连接于所述电能表的电压采样端口组，将获得的所述三相电的电压采样值发送至所述电能表。

进一步地，所述电压互感器的一次侧绕组包括第三首端抽头、第三中间抽头和第三末端抽头，所述第三首端抽头连接至所述三相电网A相线路，所述第三中间抽头连接至三相电网B相线路，所述第三末端抽头连接至所述三相电网C相线路，所述电压互感器的二次侧绕组包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组包括第四首端抽头、第四中间抽头和第四末端抽头，所述第四首端抽头、第四中间抽头和第四末端抽头连接至所述电能表的电压采样端口组，所述第二绕组包括第五首端抽头和第五末端抽头，所述第五首端抽头和第五末端抽头连接至所述控制器的供电端口组。

进一步地，所述电能计量装置还包括采集终端，所述采集终端与所述电能表连接。

进一步地，所述电能计量装置设置于柜体内部，所述柜体包括柜门，所述电能计量装置还包括电磁锁和钥匙读头，所述电磁锁和钥匙读头分别与所述控制器连接。

进一步地，所述三相电线路靠近用户侧设置有高压开关，所述高压开关与所述控制器连接，所述电能计量装置还包括柜门传感器，所述柜门传感器与所述控制器连接。

进一步地，所述电能计量装置还包括采集终端，所述采集终端与所述控制器连接。

进一步地，所述第一电流互感器、第二电流互感器和电压互感器集成于一体，以形成组合式电力互感器。

本实用新型实施例还提供了一种供电管理系统，所述供电管理系统包括服务器和上述电能计量装置，所述电能计量装置与所述服务器通信。

进一步地，所述电能计量装置设置有无线传输装置，所述电能计量装置通过该无线传输装置与所述服务器通信，所述无线传输装置为GPRS无线传输模块。

本实用新型实施例提供的电能计量装置及供电管理系统，在所述第一电流互感器的二次侧绕组设置第一首端抽头、第一中间抽头和第一末端抽头，使得所述第一电流互感器的一次侧绕组与所述第一首端抽头和第一中间抽头之间绕组构成第一变比，所述第一电流互感器的一次侧绕组与所述第一首端抽头和第一末端抽头之间绕组构成第二变比，同样，通过在所述第二电流互感器的二次侧绕组设置第二首端抽头、第二中间抽头和第二末端抽头，使得所述第二电流互感器的一次侧绕组与所述第二首端抽头和第二中间抽头之间绕组构成第三变比，所述第二电流互感器的一次侧绕组与所述第二首端抽头和第二末端抽头之间绕组构成第四变比，由此，使得所述第一电流互感器的二次侧绕组和所述第二电流互感器的二次侧绕组均能够输出大、小两种不同电流，从而使得所述电能计量装置实现大电流和小电流的精确计量。

进一步地，本实用新型实施例提供的电能计量装置及供电管理系统，在所述电压互感器的二次侧绕组设置第五首端抽头和第五末端抽头，并且，使得所述第五首端抽头和第五末端抽头连接至所述控制器的供电端口组，以为所述控制器提供工作电能，使得所述控制器无需额外的供电电源，从而增强了所述电能计量装置结构的简洁性。

进一步地，本实用新型实施例提供的电能计量装置及供电系统，通过设置电磁锁、钥匙读头和柜门传感器，其中，所述电磁锁用于锁定所述柜门，所述钥匙读头能够读取到有效电子钥匙发出的开启信号，并发送至所述控制器，以使所述控制器控制所述电磁锁开启，所述柜门传感器用于检测所述柜门的开合状态信息，并发送至所述控制器，以使所述控制器在未接收到所述开启信号，但根据所述开合状态信息判断所述柜门为开启状态时生成报警数据，控制所述高压开关拉闸，以切断用户电源，能够有效防范非法开启设置该电能计量装置的柜体，而带来的偷电漏电和安全隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种电能计量装置的电连接关系示意图。

图2为本实用新型实施例提供的电能计量装置的另一种电连接关系示意图。

图3为本实用新型实施例提供的电能计量装置的另一种电连接关系示意图。

图4为本实用新型实施例提供的一种供电管理系统的示意性结构框图。

图标：10-供电管理系统；100-电能计量装置；CTa-第一电流互感器；as1-第一首端抽头；as2-第一中间抽头；as3-第一末端抽头；CTc-第二电流互感器；cs1-第二首端抽头；cs2-第二中间抽头；cs3-第二末端抽头；110-电能表；120-控制器；K-高压开关；PT-电压互感器；A-第三首端抽头；B-第三中间抽头；C-第三末端抽头；a-第四首端抽头；b-第四中间抽头；c-第四末端抽头；u-第五首端抽头；n-第五末端抽头；130-采集终端；140-电磁锁；150-钥匙读头；160-柜门传感器；200-服务器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

请参阅图1，本实用新型实施例提供了一种电能计量装置100，所述电能计量装置100包括第一电流互感器CTa、第二电流互感器CTc、电能表110和控制器120。

所述第一电流互感器CTa的一次侧绕组设置于三相电网A相线路，所述第一电流互感器CTa的二次侧绕组包括第一首端抽头as1、第一中间抽头as2和第一末端抽头as3，所述第一首端抽头as1、第一中间抽头as2和第一末端抽头as3连接至所述控制器120的A相电流采样端口组，所述控制器120的A相电流输出端口组与所述电能表110的A相电流采样端口组连接。所述第二电流互感器CTc的一次侧绕组设置于三相电C相线路，所述第二电流互感器CTc的二次侧绕组包括第二首端抽头cs1、第二中间抽头cs2和第二末端抽头cs3，所述第二首端抽头cs1、第二中间抽头cs2和第二末端抽头cs3连接至所述控制器120的C相电流采样端口组，所述控制器120的C相电流输出端口组与所述电能表110的C相电流采样端口组连接。

其中，所述第一电流互感器CTa的一次侧绕组与所述第一首端抽头as1和第一中间抽头as2之间绕组构成第一变比，所述第一电流互感器CTa的一次侧绕组与所述第一首端抽头as1和第一末端抽头as3之间绕组构成第二变比，所述第一变比小于所述第二变比，因而，所述第一首端抽头as1和第一中间抽头as2之间绕组的电流值大于所述第一首端抽头as1和第一末端抽头as3之间绕组的电流值，也即，相对而言，所述第一首端抽头as1和第一中间抽头as2之间绕组为大电流绕组，输出大电流，所述第一首端抽头as1和第一末端抽头as3之间绕组为小电流绕组，输出小电流。所述控制器120用于在检测到所述第一首端抽头as1和第一中间抽头as2之间绕组的电流值位于第一预设阈值范围时，将该电流值发送至所述电能表110，作为A相电流采样值，在检测到所述第一首端抽头as1和第一中间抽头as2之间绕组的电流值位于第二预设阈值范围时，将所述第一首端抽头as1和第一末端抽头as3之间绕组的电流值发送至所述电能表110，作为A相电流采样值。本实施例中，所述第一预设阈值范围可以是所述第一电流互感器CTa的二次侧绕组额定电流的20％～120％，所述第二预设阈值范围可以是所述第一电流互感器CTa的二次侧绕组额定电流的0～20％，具体根据实际应用需求设定，本实施例对此不作限制。

同样，所述第二电流互感器CTc的一次侧绕组与所述第二首端抽头cs1和第二中间抽头cs2之间绕组构成第三变比，所述第二电流互感器CTc的一次侧绕组与所述第二首端抽头cs1和第二末端抽头cs3之间绕组构成第四变比，所述第三变比小于所述第四变比，因而，所述第二首端抽头cs1和第二中间抽头cs2之间绕组的电流值大于所述第二首端抽头cs1和第二末端抽头cs3之间绕组的电流值，也即，相对而言，所述第二首端抽头cs1和第二中间抽头cs2之间绕组为大电流绕组，输出大电流，所述第二首端抽头cs1和第二末端抽头cs3之间绕组为小电流绕组，输出小电流。所述控制器120还用于在检测到所述第二首端抽头cs1和第二中间抽头cs2之间绕组的电流值位于第三预设阈值范围时，将该电流值发送至所述电能表110，作为C相电流采样值，在检测到所述第二首端抽头cs1和第二中间抽头cs2之间绕组的电流值位于第四预设阈值范围时，将所述第二首端抽头cs1和第二末端抽头cs3之间绕组的电流值发送至所述电能表110，作为C相电流采样值。本实施例中，所述第三预设阈值范围可以是所述第二电流互感器CTc的二次侧绕组额定电流的20％～120％，所述第四预设阈值范围可以是所述第二电流互感器CTc的二次侧绕组额定电流的0～20％，具体根据实际应用需求设定，本实施例对此不作限制。

本实施例中，额定电压为10000V的三相三线制电网电压除接入所述第一电流互感器CTa和第二电流互感器CTc采样电流外，还接入电压互感器PT采样电压，此后，可经设置于靠近用户侧的高压开关K后输送至用户侧。由此，本实施例中，所述电能计量装置100还包括电压互感器PT，所述电压互感器PT的一次侧绕组连接于三相电线路，所述电压互感器PT的二次侧绕组连接于所述电能表110的电压采样端口组，将获得的所述三相电的电压采样值发送至所述电能表110。可选地，本实施例中，所述第一电流互感器CTa、第二电流互感器CTc和电压互感器PT集成于一体，以形成组合式电力互感器，从而增强所述电能计量装置100结构的简洁性。可以理解的是，本实施例中，所述电力互感器为三相三线型电力互感器，所述电能表110为三相三线型智能电能表。此外，需要说明的是，本实施例中，所述电能计量装置100同样适用于三相四线制电能计量，具体根据实际应用需求调整，例如，将所述电力互感器替换为三相四线型电力互感器，将所述电能表110替换为三相四线型智能电能表。

所述电压互感器PT的一次侧绕组包括第三首端抽头A、第三中间抽头B和第三末端抽头C，所述第三首端抽头A连接至所述三相电网A相线路，所述第三中间抽头B连接至三相电网B相线路，所述第三末端抽头C连接至所述三相电网C相线路。所述电压互感器PT的二次侧绕组包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组包括第四首端抽头a、第四中间抽头b和第四末端抽头c，所述第四首端抽头a、第四中间抽头b和第四末端抽头c连接至所述电能表110的电压采样端口组，以将获得的所述三相电的电压采样值发送至所述电能表110，所述第二绕组包括第五首端抽头u和第五末端抽头n，所述第五首端抽头u和第五末端抽头n连接至所述控制器120的供电端口组，以为所述控制器120提供工作电能。可选地，本实施例中，所述电压互感器PT二次侧绕组的第一绕组的额定电压为100V，所述电压互感器PT二次侧绕组的第二绕组的额定电压为220V。

通过上述设置，使得所述第一电流互感器CTa的二次侧绕组和所述第二电流互感器CTc的二次侧绕组均能够输出大、小两种不同电流，从而使得所述电能计量装置100实现大电流和小电流的精确计量，并且，所述电压互感器PT二次侧绕组的第二绕组的第五首端抽头u和第五末端抽头n连接至所述控制器120的供电端口组，以为所述控制器120提供工作电能，使得所述控制器120无需额外的供电电源，从而进一步增强了所述电能计量装置100结构的简洁性。

请参阅图2，可选地，本实施例中，所述电能计量装置100还包括采集终端130，所述采集终端130与所述电能表110连接，用于获取所述电能表110根据所述A相电流采样值、C相电流采样值，以及所述电压采样值获得的电能计量。具体地，本实施例中，所述采集终端130通过RS485串行总线与所述控制器120连接。可选地，本实施例中，所述采集终端130还可以通过无线传输装置与供电部门供电管理系统的服务器通信，将所述电能计量发送至所述服务器，实现数据远程无线抄表。

在实际应用中，所述电能计量装置100设置于柜体内部，所述柜体包括柜门。请参阅图3，为了增强所述电能计量装置100的使用安全性，可选地，本实施例中，所述电能计量装置100还包括电磁锁140和钥匙读头150，所述电磁锁140和钥匙读头150分别与所述控制器120连接，所述电磁锁140用于锁定所述柜门，所述钥匙读头150能够读取到有效电子钥匙发出的开启信号，并发送至所述控制器120，以使所述控制器120控制所述电磁锁140开启。本实施例中，所述开启信号可以包括开启时间，以及该有效电子钥匙的标识信息，也可以理解为该有效电子钥匙持有者的身份信息。需要说明的是，本实施例中，所述电磁锁140的开启时间也可以由所述电磁锁140发送至所述控制器120，此外，本实施例中，当所述电磁锁140关闭时，所述电磁锁140还将关闭时间发送至所述控制器120。

为了进一步增强所述电能计量装置100的使用安全性，可选地，本实施例中，控制器120还与所述高压开关K连接，所述电能计量装置100还包括与所述控制器120连接的柜门传感器160，所述柜门传感器160用于检测所述柜门的开合状态信息，并发送至所述控制器120，所述控制器120还用于在未接收到所述开启信号，但根据所述开合状态信息判断所述柜门为开启状态时生成报警数据，并控制所述高压开关K拉闸，以切断用户电源。此后，作为一种恢复用户电源的方式，可选地，本实施例中，在所述钥匙读头150读取到有效电子钥匙发出的合闸控制信号，并发送至所述控制器120后，所述控制器120才会控制所述高压开关K合闸，以恢复用户电源。如此，即可避免非有效电子钥匙持有者强行打开所述柜体的柜门，而带来的偷电漏电和安全隐患。本实施例中，所述柜门传感器160可以是霍尔传感器，也可以是门磁感应器，本实施例对此不作限制。

可选地，本实施例中，所述采集终端130还与所述控制器120连接，用于获取所述柜门的开合状态信息，以及所述报警数据。具体地，本实施例中，所述采集终端130通过RS485串行总线与所述控制器120连接。同样，可选地，本实施例中，所述采集终端130还可以通过无线传输装置与供电部门供电管理系统的服务器通信，将所述开合状态信息和报警数据发送至所述服务器，进行记录，同时，也便于供电部门及时进行处理，从而提高供电规范化管理水平。

请参阅图4，本实用新型实施例还提供了一种供电管理系统10，所述供电管理系统10包括服务器200和上述电能计量装置100，所述电能计量装置100与所述服务器200通信。本实施例中，所述服务器200可以是供电部门供电管理系统的服务器。

进一步地，所述电能计量装置100设置有无线传输装置，所述电能计量装置100通过该无线传输装置与所述服务器200通信，所述无线传输装置为GPRS无线传输模块。可选地，本实施例中，所述无线传输装置设置于所述采集终端130。

综上所述，本实用新型实施例提供的电能计量装置及供电管理系统，在所述第一电流互感器CTa的二次侧绕组设置第一首端抽头as1、第一中间抽头as2和第一末端抽头as3，使得所述第一电流互感器CTa的一次侧绕组与所述第一首端抽头as1和第一中间抽头as2之间绕组构成第一变比，所述第一电流互感器CTa的一次侧绕组与所述第一首端抽头as1和第一末端抽头as3之间绕组构成第二变比，同样，通过在所述第二电流互感器CTc的二次侧绕组设置第二首端抽头cs1、第二中间抽头cs2和第二末端抽头cs3，使得所述第二电流互感器CTc的一次侧绕组与所述第二首端抽头cs1和第二中间抽头cs2之间绕组构成第三变比，所述第二电流互感器CTc的一次侧绕组与所述第二首端抽头cs1和第二末端抽头cs3之间绕组构成第四变比，由此，使得所述第一电流互感器CTa的二次侧绕组和所述第二电流互感器CTc的二次侧绕组均能够输出大、小两种不同电流，从而使得所述电能计量装置100实现大电流和小电流的精确计量。

进一步地，本实用新型实施例提供的电能计量装置及供电管理系统，在所述电压互感器PT的二次侧绕组设置第五首端抽头u和第五末端抽头n，并且，使得所述第五首端抽头u和第五末端抽头n连接至所述控制器120的供电端口组，以为所述控制器120提供工作电能，增强了所述电能计量装置100结构的简洁性。

进一步地，本实用新型实施例提供的电能计量装置及供电系统，通过设置电磁锁140、钥匙读头150和柜门传感器160，其中，所述电磁锁140用于锁定所述柜门，所述钥匙读头150能够读取到有效电子钥匙发出的开启信号，并发送至所述控制器120，以使所述控制器120控制所述电磁锁140开启，所述柜门传感器160用于检测所述柜门的开合状态信息，并发送至所述控制器120，以使所述控制器120在未接收到所述开启信号，但根据所述开合状态信息判断所述柜门为开启状态时生成报警数据，控制所述高压开关K拉闸，以切断用户电源，能够有效防范非法开启设置该电能计量装置100的柜体，而带来的偷电漏电和安全隐患。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，术语“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。