一种电量变送器正反向电能脉冲输出电路及方法与流程

本发明涉及一种电量变送器技术，属于变送器领域。

背景技术：

1、电量变送器是一种能够将电力系统中电气量转换成线性的直流信号进行传输的设备，而带电能输出的电量变送器则是将消耗或产生的电能量通过脉冲量进行传输的设备。

2、在非发电领域往往以消耗电能为主，在以电能计量为主的设备电能计量往往采用功率绝对值的方式进行累加，而输出至远方只采用一个脉冲端口。

3、在发电领域，不仅能够需要计量发电机发出的电能量，也应计量在发电机停机时从电网吸收消耗的电能；这就使得电量变送器具备正向及反方向电能计量及脉冲输出的功能。

4、传统采用模拟电路技术的电量变送器具体原理为，采用比较器和积分器原理进行正反向功率信号的各自累加，再将两个累加得到的信号vf变换成脉冲信号。由于模拟式变送器易受干扰且精度不稳定，如今已开始逐渐退出市场。传统模拟式变送器由于每路信号输出都有独立的vf变换电路，这就使得成本及电路复杂性相应的提高。

5、也有一些设计人员通过对电流电压数字化量化，采用数字处理技术得到功率测量值，再对功率测量值进行累加后得到电能量，通过控制处理器的io达到输出脉冲的目的,为了实现正向有功电能、反向有功电能、正向无功电能、反向无功电能、视在电能等脉冲输出需要消耗至少5个io口；由于数字采样和算法实时性相应的提高了硬件的成本，因此此种方案对成本和技术门槛要求高。

6、现在主流的电量变送器测量方案采用计量芯片低成本方案，而计量芯片脉冲输出每种类型只有1个引脚，不支持正反向电能脉冲输出。并且主流的数字式变送器普遍采用的是光电隔离的方案，不支持老式的继电器输出方案，存在无法兼容老式变送器的问题。

7、因此为适应新式数字式变送器，亟需一种新型的正反向电能脉冲输出方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，本发明提供了一种电量变送器正反向电能脉冲输出电路，硬件电路采用多路技术来选择输出的电能脉冲类型，具备光电输出和继电器输出的两种方式；本发明还提供了一种电量变送器正反向电能脉冲输出方法，利用电能四象限的判别方法控制硬件电路输出具体的电能脉冲，降低了硬件成本和电路的复杂性。

2、为解决上述技术问题，其采用的技术方案如下： 第一方面，提供了一种正反向电能脉冲输出电路，包括多路选择电路、光耦/继电器输出电路；所述多路选择电路分别与主控单元、计量单元、光耦/继电器输出电路连接；所述光耦/继电器输出电路分别与多路选择电路和外部输出接口连接。

3、结合第一方面，进一步的，所述多路选择电路的输入分别连接主控单元和计量单元，其输出连接前述光耦/继电器输出电路。

4、结合第一方面，进一步的，所述光耦/继电器输出电路由三极管、光电耦合器、继电器构成。光电耦合器和继电器设计有共用的驱动电路，驱动电路由三极管构成。

5、结合第一方面，进一步的，所述主控单元为mcu控制器。

6、结合第一方面，进一步的，所述计量单元为计量芯片，其采用总线的方式与前述主控单元连接，其电能脉冲输出端口与前述多路选择电路连接。

7、结合第一方面，进一步的，所述外部输出接口为接线端子。

8、第二方面，提供了一种正反向电能脉冲输出方法，包括：失能多路选择电路的选择端和片选端，关闭电能脉冲输出；读取计量单元的有功功率和无功功率值，其功率值带有符号位；根据读取的有功功率和无功功率值及其符号，判别此时的功率象限；根据功率象限决定此时电能的极性；即有功功率和无功功率不为负或者全为负时，电能极性为正向，否则为负向；根据真值表驱动多路选择电路的使能端进行电能脉冲路径切换；结合第二方面，进一步的，所述真值表为多路选择电路脉冲输入端与输出端的映射关系。

9、有益效果在于：相较于现有技术，本发明实现了单路有/无功电能脉冲的正反向的双路输出，大幅的降低了硬件成本和电路复杂性；采用继电器和光电耦合器双输出的方式，兼容了市场上老旧型号电量变送器。

技术特征：

1.一种电量变送器正反向电能脉冲输出电路，其特征在于，包括：多路选择电路、光耦/继电器输出电路。

2.根据权利要求1所述的多路选择电路，其特征在于，所述多路选择电路分别与主控单元、计量单元、光耦/继电器输出电路连接，进一步说明：多路选择电路的输入分别连接主控单元和计量单元，其输出连接权利要求1所述光耦/继电器输出电路。

3.根据权利要求1所述的光耦/继电器输出电路，其特征在于，所述光耦/继电器输出电路分别与多路选择电路和外部输出接口连接，进一步说明：所述光耦/继电器输出电路由三极管、光电耦合器、继电器构成，光电耦合器和继电器设计有共用的驱动电路，驱动电路由三极管构成。

4.根据权利要求2所述的主控单元，其特征在于，所述主控单元为mcu控制器。

5.根据权利要求2所述的计量单元，其特征在于，所述计量单元为计量芯片，其采用总线的方式与权利要求2所述主控单元连接，其电能脉冲输出端口与权利要求1所述多路选择电路连接。

6.根据权利要求3所述的外部输出接口，其特征在于，所述外部输出接口为接线端子。

7.一种电量变送器正反向电能脉冲输出方法，其特征在于，应用于一种电量变送器正反向电能脉冲输出电路，包括：失能多路选择电路的选择端和片选端，关闭电能脉冲输出；读取计量单元的有功功率和无功功率值，其功率值带有符号位；根据读取的有功功率和无功功

8.根据权利要求7所述的真值表，其特征在于，所述真值表为多路选择电路脉冲输入端与输出端的映射关系。

技术总结
一种电量变送器正反向电能脉冲输出电路及方法，本发明涉及一种电量变送器技术，属于变送器领域。主流的数字式变送器普遍采用的是光电隔离的方案，不支持老式的继电器输出方案，存在无法兼容老式变送器的问题。本发明的目的在于克服现有技术中的不足，适应新式数字式变送器，本发明提供了一种电量变送器正反向电能脉冲输出电路，硬件电路采用多路技术来选择输出的电能脉冲类型，具备光电输出和继电器输出的两种方式；本发明还提供了一种电量变送器正反向电能脉冲输出方法，利用电能四象限的判别方法控制硬件电路输出具体的电能脉冲，降低了硬件成本和电路的复杂性。相较于现有技术，本发明实现了单路有/无功电能脉冲的正反向的双路输出，大幅的降低了硬件成本和电路复杂性；采用继电器和光电耦合器双输出的方式，兼容了市场上老旧型号电量变送器。

技术研发人员：张翔
受保护的技术使用者：南京三遥电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13