一种独立测量零线电流的三相四线智能表的制作方法

本发明涉及放电装置相关技术领域，特别涉及一种独立测量零线电流的三相四线智能表。

背景技术

目前的三相四线智能表采用的是测量三路电压、三路电流的计量芯片，分别测量三相相电压与相电流，没有测量零线电流，表计内部结构如图1，接线如图2。

计量芯片测量abc三相电压、电流、相角，并进行功率与电能等计算，cpu对三相电流进行矢量加得到零相电流，同时对其它测量值进行存储、显示、分析，判断是否存在计量异常。

这种结构的智能表在防窃电方面只能监测失压，也就是某相有电流无电压的情况，对于电流，只判断过流、失流、电流不平衡、电流逆相序四种情况，能用于防窃电的只有失流、电流不平衡两种事件，但对居民户而言，因为用户电器接入的相别、开启的时间都不确定，会有大量的失流或电流不平衡事件产生，属于正常用电。而在实际工作中，很多窃电案例都是在电流回路进行，比如：在表计端子短接某相电流、表计开盖短接某相电流、某相绕过表计入户、某相电流测量回路故障等，也会产生失流或电流不平衡事件，两种情况都产生同样的事件，无法区分。

因此，提出一种独立测量零线电流的三相四线智能表来解决上述问题很有必要。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种独立测量零线电流的三相四线智能表，用于实现对居民三相用户窃电的自动监测。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种独立测量零线电流的三相四线智能表，包括电流取样模块、电压取样模块、计量芯片、cpu、rs485接口模块、lcd显示模块、远动输出模块、红外发射模块、红外接收模块、数据保持电池、红外控制器、电源、电源管理模块和抄表电池；

所述电流取样模块的输入端分别接入ia、ib、ic和in电流，所述电压取样模块的输入端分别接入ua、ub、uc和un电压，所述电流取样模块和电压取样模块的输出端均电连接计量芯片的输入端，所述计量芯片的输出端电连接cpu的输入端，所述cpu分别双向电连接rs485接口模块、lcd显示模块、远动输出模块、红外发射模块、红外接收模块和数据保持电池，所述红外控制器的输出端电连接红外接收模块的输入端，所述电源的输入端分别接入ua、ub、uc和un电压，所述电源双向电连接电源管理模块，所述抄表电池的输出端电连接电源管理模块的输入端。

优选的，所述rs485接口模块双向电连接负荷控制模块，所述红外发射模块的输出端电连接掌上电脑的输入端。

优选的，所述ia、ib和ic分别表示实际的相电流，所述in表示实际的零线电流。

(三)有益效果

本发明提供了一种独立测量零线电流的三相四线智能表，具备以下有益效果：

(1)、本发明通过改进三相四线智能表的硬件结构，选用带3路电压、4路电流测量的计量芯片，增加零线采样回路，实现零线电流独立测量；通过研制的分析策略能发现各种短接(分流)情况。

(2)、本发明能监测居民三相用户在电流回路窃电，包括：在表计端子短接相电流、开盖短接相电流、相线绕过表计入户、相电流测量回路故障等，同时能检测漏电，将各种异常转换为事件，通过用电信息采集系统上报到主站，实现对居民三相用户窃电等情况的实时监测。

附图说明

图1为无零线电流测量的三相四线智能表结构图。

图2为无零线电流测量的三相四线智能表接线图。

图3为带零线电流测量的三相四线智能表结构图。

图4为带零线电流测量的三相四线智能表接线图。

图5为三相四线电能表a相电流短接接线图。

图6为三相四线电能表ab相电流短路接线图。

图7为三相四线电能表abc相电流短路接线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了如图1-7所示的一种独立测量零线电流的三相四线智能表，包括电流取样模块、电压取样模块、计量芯片、cpu、rs485接口模块、lcd显示模块、远动输出模块、红外发射模块、红外接收模块、数据保持电池、红外控制器、电源、电源管理模块和抄表电池；

电流取样模块的输入端分别接入ia、ib、ic和in电流，电压取样模块的输入端分别接入ua、ub、uc和un电压，电流取样模块和电压取样模块的输出端均电连接计量芯片的输入端，计量芯片的输出端电连接cpu的输入端，cpu分别双向电连接rs485接口模块、lcd显示模块、远动输出模块、红外发射模块、红外接收模块和数据保持电池，红外控制器的输出端电连接红外接收模块的输入端，电源的输入端分别接入ua、ub、uc和un电压，电源双向电连接电源管理模块，抄表电池的输出端电连接电源管理模块的输入端；rs485接口模块双向电连接负荷控制模块，红外发射模块的输出端电连接掌上电脑的输入端；ia、ib和ic分别表示实际的相电流，in表示实际的零线电流。

本发明增加零线电流取样回路，选择合适的计量芯片，包含三路电压测量、四路电流测量，分别用于abc三相电压电流及零线电流的测量，表计内部结构如图3，接线如图4。

计量芯片将abc三相电压电流、零线电流，相角，功率，电能等送到cpu，cpu在完成传统的功能外，增加对相电流与零线电流的关联分析，判断是否存在窃电、漏电等，分析策略如下：

ia、ib、ic和in分别表示实际的相电流和零线电流；

ia′、ib′和ic′为表计测量的相电流；

in′＝ia′+ib′+ic′为表计计算的abc三相电流的矢量和。

实施例一：

一相在表计端子被短接

假如a相在表计端子被短接，接线如图5，a相进表电流被分流

则：ia′<ia，ib′＝ib，ic′＝ic

in′＝ia′+ib+ic

in＝ia+ib+ic

in′≠in

b相或c相短接与a相短接情况一致；

一相在表计内部短接、一相绕过表计入户与一相在表计端子短接情况一致。

实施例二：

两相在表计端子被短接

假如ab相在表计端子被短接，接线如图6，ab相进表电流被分流。

则：ia′<ia，ib′<ib，ic′＝ic

in′＝ia′+ib′+ic

in＝ia+ib+ic

in′≠in

其它任意两相短接与ab相短接情况一致；

两相在表内短接、两相绕过表计入户与两相在表计端子短接情况一致。

实施例三：

三相在表计端子被短接

接线如图7，abc三相电流被分流。

则：ia′<ia，ib′<ib，ic′<ic

in′＝ia′+ib′+ic′

in＝ia+ib+ic

in′≠in

三相在表内短接、三相绕过表计入户与三相在表计端子短接情况一致。

表计端子短接、表计开盖在表内短接、相线绕过表计入户几种方式同时采用，表计检测的结果是一致的。

上述三种情况是假定实际电流经用电器后都从零线返回，若用户存在漏电，则会有部分相电流经用电器后不返回到零线，也会导致in′≠in，可对用户安全用电提供指导。

考虑到测量与计算的误差，在正常用电的情况下，也可能出现in′≠in，为避免误判，对in′与in的差值设置一定的阀值，因此，以|in′-in|>0.1代替in'≠in作为判断条件，当满足条件时，置表计的电流异常事件标志，主动上报到用电信息采集主站。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。