通过模块化组装而成的电能表的制作方法

专利名称：通过模块化组装而成的电能表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是 一 种电力计量设备，特别涉及的是 一 种以模块化思 想为中心通过多种模块进行扩展连接形成的通过模块化组装而成的电能表。
背景技术：
随着经济的发展，国民经济各个领域对电力能源的依赖性不断提高，为了计 量用电消耗的数量，对电力用电现场实现有效的管理，所以电力计量设备应运而 生，而且成为电力纟支术4页i或不断创新的一个热点方向。
对于现有的电力计量设备而言主要是电能表，其可以为单表位电能表的也可
以为多表位电能表，但是经过多年的用电管理实践发现仍然存在以下缺陷；
首先，由于生产厂家繁多，生产产品规格的不同，因此在电力部门用电现场 很难实现标准的统一，往往为了实现多功能要求，因此就要在现有模块化电能计 量器的周围增加附属设备，致使电力计量成套设备体积庞大，生产成本增加；
其次， 一旦电力部门对用电现场的管理要求或标准发生变化，供电部门就需 要花大力气重新对电力计量成套设备进行更换改造，原有的产品就只能淘汰，这 样使供电部门的成本大大浪费；
再次，对于电力部门而言，现有的电力计量成套设备在应用过程中需要大量 的排线布线，需要耗费很大的人工成本，同时庞杂的结构组件给安装正确带来了 极大的困难，不利于用电现场实现精细化管理，从而造成了用电损耗；
最后，现有的电力计量成套设备一旦出现故障或者需要定期更换，就只能整 表全部淘汰，更换新的电力计量成套设备从而造成了重复投资，为使用者和电力 部门增加了成本。
本实用新型创作者，经过长时间的研究和实践，终于采用一种模块化标准化 的思想，获得了本创作。
发明内容
本实用新型的目的在于，提供一种通过模块化组装而成的电能表，用以克服上述缺陷。
为实现上述目的，本实用新型釆用的技术方案在于，提供一种通过模块化组 装而成的电能表，其包括 一箱体，其中，还包括
一电力线接入模块，其包括相线接入组件和零线接入组件，其分别具有接入 端和输出端，所述的相线接入组件的接入端与电力线中的相线相连接，所述的零
线接入组件的接入端与所述的电力线中的零线相连接；
至少一个模块化电能计量器，所述的每一模块化电能计量器具有相线接入端 和零线接入端以及相线输出端和零线输出端，用以计量每一用户电力线的相线接
出端和零线接出端输出的电能值；
所述的相线接入组件的输出端与所述的模块化电能计量器相线接入端相连 接，所述的模块化电能计量器相线输出端与相线输出线相连；所述的零线接入組 件的输出端与零线输入线相连接，所述的模块化电能计量器零线输出端与零线输 出线相连；
所述的电力线接入模块与所述的模块化电能计量器以模块化特征设置在所述 的箱体内，进行排布；
较佳的，所述的箱体具有一 电力线输入接口 ，以及零线输出线和相线输出线 的输出接口，所述的箱体具有一封装盖；
较佳的，所述的模块化电能计量器还包括 一盒体；
一电源单元，用以提供工作电力；
一电能计量单元，计算经由所述的相线接入端和零线接入端进入，而被用户 消耗的电能值；
一脉冲信号输出单元，将所述的电能计量单元计算的电能值转化为与所述的 电能值成正比的脉冲信号输出；
所述的电源单元、电能计量单元以及脉冲信号输出单元设置于所述的盒体内， 并通过一封装盖进行封装，所述的相线接入端和相线输出端设置于所述的盒体的 两端；
较佳的，所述的电能计量单元，其包括
一电流信号采集电路，用以实时采集电力线上的电流信号；
一电压信号釆集电路，用以实时采集电力线上的电压信号；一运算和处理电路，用以将所述的电流信号与所述的电压信号相乘得到瞬时 功率值，并通过积分器获得一确定时间段的电能值；
较佳的，所述的相线接入组件和所述的零线接入组件都位于所述的模块化电 能计量器同侧；
或者所述的相线接入组件和所述的零线接入组件位于所述的模块化电能计量
器的异侧；
较佳的，所述的相线接入组件和零线接入组件错位或层叠设置； 较佳的，所述的相线接入组件包括
至少一相线分户结构件，其为导电材料制得，并具有一接入端，所述的接入 端与所述的电力线中的相线相连接，还具有至少一个相线输出端，其与所述的模 块化电能计量器的相线接入端对应相连接；
所述的零线接入组件包括至少一零线分户结构件，其为导电材料制得，并 具有一接入端，所述的接入端与所述的电力线的零线相连接，还具有至少一个相 线输出端，其与所述的模块化电能计量器的相线接入端对应相连接，其中所述的 相线分户结构件和零线分户结构件的输出端个数相同；
还包括两组上防护罩和下防护罩，其为绝缘隔热材料制得，将所述的相线 接入组件和零线接入组件的棵露部分分别包覆起来，并使所述相线分户结构件和 零线分户结构件相互绝缘；
较佳的，所述的电源单元包括
一电源转换电路，其将电力线电压进行变压处理，用以提供模块化电能计量 器的工作电力； 一备用电源；
一充电电路，其与所述的电源转换电路的输出端相连接，并向所述的备用电 源充电；
一侦测切换电路，其用以侦测所述的电源转换电路是否有电压输出，在所述 的电源转换电路无电压输出时，启动所述的备用电源提供工作电力； 较佳的，还包括
一入户端断电模块，用以切断进入某一指定用电户使用区域的一组所述的相 线输出线，或一组所述的相线输出线和零线输出线，所述的入户端断电模块为至 少一个断路器或继电器，其数量与所述的模块化电能计量器的数量相一致；
7一压线块组件，设置于所述的相线输出线和零线输出线上，便于安装维修， 并使走线规范；
较佳的，还包括
一模块化电能计量器前端断电模块，用以切断进入某一指定用电户模块化电 能计量器的一组所述的相线输入线，所述的模块化电能计量器前端断电模块为至 少一个断路器或继电器，其数量与所述的模块化电能计量器的数量相一致；
较佳的，还包括 一控制模块，用以接收各模块组件的状态信号，并向各模 块组件发出控制信号，所述的控制模块为单片机、嵌入式系统或可编程逻辑控件； 较佳的，还包括 一模块化电能计量器故障检测单元，其包括 一电流监测电^ 各，用以监测所述的相线输入端是否有电流流过； 一脉冲监测电路，用以监测所述的脉冲信号输出单元是否有脉冲信号输出； 一监测判断电路，当所述的相线输入端有电流流过，而所述的脉冲信号输出 单元无脉沖信号输出，则判定所述模块化电能计量器出现故障； 较佳的，所述的电流监测电路包括 一电感线圏，其套设在所述的相线上；
一比较器，其一输入端设有一基准电压，其另一端与所述的电感线圏的输出 端相连接；
所述的脉沖监测电路包括
一比较器，其一输入端设有一基准电压，其另一端与所述的脉沖信号输出单 元的输出端相连4姿；
所述的监测判断电路为所述的控制模块，其一输入接口与所述的电流监测电 路的输出端相连， 一输入接口与所述的脉沖监测电路输出端相连，通过所述的控 制模块判定所述模块化电能计量器出现故障；
较佳的，还包括 一电流检测单元其包括 一电流检测元件和比较器，所述 的电流检测元件设置在所述的零线接入组件下端，所述的比较器的输出端与所述 的控制模块状态信号输入端相连接；
较佳的，对于单相电流而言，所述的电流检测元件为互感线圈，其套设在火 线输出线和所述的零线输出线上，并将获得的感应信号传输至所述比较器的同相 输入端，所述比较器的反相输入端设定一基准电压，当所述的电流失去平衡时， 所述的比较器的输出端输出一高电位信号；或者所述的电流;f企测元件为一组锰铜片，其包括第一锰铜片和第二锰铜片， 其分别与火线输出线和零线输出线相连接，所述的第 一锰铜片的两端产生第一电 压，所述的第二锰铜片产生第二电压，通过放大电路对各自的信号进行放大、并 经过隔离电路传输至所述比较器的同相输入端和反相输入端，在两者不相等时所 述的比较器的输出端输出 一 高电位信号；较佳的，对于单相电流而言，所述的电流;险测元件为互感线圏，其套设在火 线输出线上，并将获得的感应信号传输至所述比较器的同相输入端，所述比较器 的反相输入端设定一基准电压，当负载过大时，所述的比较器的输出端输出一高电位信号；或者所述的电流检测元件为一锰铜片，其与火线输出线相连接，所述的锰铜 片的两端产生一电压，通过放大电路对信号进行放大、并经过隔离电路传输至所 述比较器的同相输入端，所述比较器的反相输入端设定一基准电压，在所述电压高于基准电压时，所述的比较器的输出端输出一高电位信号； 较佳的，还包括 一计数单元，其包括一数据计数电路，其接收所述的脉冲信号输出单元输出的脉冲信号，并进行 电能值的计数；一内部通讯电路，其将所述的数据计数电路与所述的控制模块连接在 一 起；一存储电路，其与所述的数据计数电路相连接，当停电时，将所述的数据计 数电路累计的电能值，存储到所述的存储电路中；当恢复供电时，由所述的数据 计数电路读取存储到所述的存储电路中的电能值；较佳的，还包括防止箱体和/或盒体非正常开启的单元，其包括 一开启监 测电路或一执行电路，其中，所述的开启监测电路，其用以监测箱体封装盖和/或盒体封装盖是否开启，在 开启时发出监测信号给所述的控制模块，由所述的控制模块生成一控制信号；所述的执行电路，其接收所述的控制信号，并产生报警和/或切断所在线路的 电力线连接；较佳的，所述的开启监测电路为一压力传感器或行程开关，其中， 所述的压力传感器，其设置于所述箱体封装盖和/或盒体的封装盖处，当封装 盖处的压力小于某一阈值时，产生所述的监测信号；所述的行程开关，其设置于所述箱体封装盖和/或盒体的封装盖处，当封装处没有空隙时，所述的行程开关无信号输出，反之，则行程开关产生所述的监测信较佳的，还包括显示处理才莫块，其包括单户显示单元和/或整体显示单元， 其中，所述的单户显示单元包括 一显示屏，其嵌设在每一所述的模块化电能计量 器的盒体上；一驱动电路，其根据接收到的所述计数单元输出的数据信号，驱动所述显示 屏显示用电量；所述的整体显示单元包括 一显示屏，其嵌设在所述的箱体上； 一驱动电路，其根据接收到所述计数单元输出的数据信号，驱动所述显示屏 显示用电量；一读卡器，其与所述的控制模块相连接，通过读取射频识别卡的信息，向所 述的控制模块发出数据信号，由所述的控制模块产生一控制信号，使所述的计数 单元输出的数据信号给所述的驱动电路；较佳的，所述的射频识别卡为购电卡和/或查询卡，其中，所述的购电卡向所述的读卡器发射射频识别指令信息，将所述的购电量数据 传输至所述的控制模块，由所述的控制模块向所述的计数单元发出数据信号，所 述的计数单元的存储电路存储用户购电量数据后，所述的数据计数电路用电量数 据与用户购电量数据进行比较，获得差值，通过所述的整体显示单元显示出；在所述差值低于某一阈值时，所述的继电器和/或断路器断开，向用户停止供 电，通过所述的购电卡向所述的读卡器发射射频识别指令信息，并由所述的控制 模块发出控制命令使所述的继电器和/或断路器复位；所述的查询卡向所述的读卡器发射射频识别指令信息，并由所述的控制模块 向所述的计数单元发出控制信号，将所述的计数单元的存储电路存储的用户历史 用电量数据通过所述的整体显示单元显示出；较佳的，还包括一声光报警装置，在非正常状态下，发出声光报警；较佳的，还包括一无线控制单元，其包括一无线信号发送装置，用以发送无线控制信号；一无线信号接收电路，用以接收外部的无线控制信号；一解码电路，其与所述的无线信号接收电路相连接，获得对应的数字控制信10号；一译码电路，将所述的数字控制信号解析并转换为指令信息，控制所述的继电器和/或断路器的复位或断开；较佳的，还包括一扩展模块，其用于本实用新型的功能扩展，所述的扩展模 块通过一标准接口与所述的控制模块相连接，实现即插即用；较佳的，所述的扩展模块包括 一通讯单元用以实现将所述通过模块化组装 而成的电能表出现的异常状况或电能值发送给远端的管理控制中心和/或用户本 人的信息接收终端，实现异常监控和远程抄表；所述的通讯单元以载波传输、以太网传输、PSNT网络传输、GPRS传输、 GSM传输或CDMA传输其中之一方式进行传输。与现有技术比较本实用新型具有的有益效果在于，一 、本实用新型通过模块化组装而成的电能表以现有的两进两出的模块化电 能计量器为基础，通过模块化特征能够集成电力部门用电现场计量管理所需的各 种功能，并大大缩小了体积；二、 由于本实用新型通过模块化组装而成的电能表的模块化特征使生产部门 实现了根据用电部门要求定制化生产，从而达到了规模化高效生产，降低了生产 成本；三、 通过本实用新型通过模块化组装而成的电能表使电力部门在应用过程中 极大的降低了计量总体投资成本和安装工时，同时提供了用电现场精细化管理所 必要的技术条件，从而降低了用电损耗；四、 本实用新型通过模块化组装而成的电能表在使用过程中任意功能模块单 元出现故障或定期更换时，通过更换相应的模块单元，避免了重复投资，为使用 者和电力部门节约了成本。


图1为本实用新型通过模块化组装而成的电能表的实施例一的功能结构示意图；图2为本实用新型通过模块化组装而成的电能表模块化电能计量器的功能框图；图3为本实用新型通过模块化组装而成的电能表模块化电能计量器的计量单元的功能框图；图4为本实用新型通过模块化组装而成的电能表模块化电能计量器的电源单元的功能框图；图5A为本实用新型通过模块化组装而成的电能表模块化电能计量器的盒体 结构 一较佳实施例的主视图；图5B为本实用新型通过模块化组装而成的电能表模块化电能计量器的盒体 结构另 一较佳实施例的主视图；图6A为本实用新型通过模块化组装而成的电能表的相线接入组件一较佳实 施例的结构分解图；图6B为本实用新型通过模块化组装而成的电能表的零线接入组件一较佳实 施例的结构分解图；图7A为本实用新型通过模块化组装而成的电能表一较佳实施例的结构简图图7B为本实用新型通过模块化组装而成的电能表一较佳实施例的结构简图图8为本实用新型通过模块化组装而成的电能表的计数单元功能结构框图； 图9为本实用新型通过模块化组装而成的电能表的整体显示模块的功能结构 框图；图10为本实用新型通过模块化组装而成的电能表的独立显示模块的功能结 构框图；图11为本实用新型通过模块化组装而成的电能表中一具有独立显示模块的 模块化电能计量器的立体结构示意图；图12为本实用新型通过模块化组装而成的电能表中模块化电能计量器故障 检测单元的功能结构框图；图12A为本实用新型模块化电能计量器故障检测电路的电路示意图；图13A为本实用新型通过模块化组装而成的电能表中电流检测模块较佳实施 例一的电路简图；图13B为本实用新型通过模块化组装而成的电能表中电流检测模块较佳实施 例二的电路简图；图13C为本实用新型通过模块化组装而成的电能表中电流检测模块较佳实施例三的电路筒图；图13D为本实用新型通过模块化组装而成的电能表中电流检测模块较佳实施 例四的电3各简图；图14为本实用新型通过模块化组装而成的电能表中电流检测模块防止箱体 和/或盒体非正常开启模块的功能结构框图；图15A为本实用新型通过模块化组装而成的电能表中电流检测模块防止 箱体和/或盒体非正常开启模块中开启检测电路实施例一的结构示意图；图15B为本实用新型通过模块化组装而成的电能表中电流检测模块防止箱体 和/或盒体非正常开启模块中开启检测电路实施例二的结构示意图。
具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。请参阅图1所示，其为本实用新型通过模块化组装而成的电能表的实施 例一功能结构示意图；其包括一电力线接入模块2，其包括相线接入组件21和零线接入组件22,其分别具 有接入端和输出端，所述的相线接入组件的接入端2111与电力线中的相线相连 接，所述的零线接入组件的接入端2211与所述的电力线中的零线相连接；至少一个模块化电能计量器1,本实施例中的模块化电能计量器的输出和输 入位于模块化电能计量器的同一侧，所述的每一模块化电能计量器1为"两进两 出，，即具有相线接入端112和零线接入端111以及相线输出端113和零线输出端， 用以计量每一用户电力线的相线接入端112和零线接入端lll输出的电能值；需 要说明的是当仅采用一个模块化电能计量器1其仅为一个单用户表；所述的相线接入组件21的输出端与所述的相线接入端112相连接，所述的相 线输出端113与相线输出线相连；所述的零线接入组件22的输出端222与零线输 出线相连接，所述的零线线输出端与零线输出线相连；上述的各种模块可以设置于一箱体3内也可以一集成的形式设置于电路板 上，本实用新型是以设置于箱体3为实例进行公开描述，但并不拘泥于具体的形 式。请参阅图2所示，其为本实用新型通过模块化组装而成的电能表模块化电能13计量器的功能框图，所述的模块化电能计量器1包括 一电力线输入输出单元，一电源单元14， 一电能计量单元12以及一脉沖信号输出单元13,其中，与上述图1中区别在于，虽然都是"两进两出"，但是本图中，所述的电力线输入输出单元中相线接入端112和零线接入端111位于所述的模块化电能计量器的上端， 相线输出端113和零线输出端位于所述模块化电能计量器的下端(也就是说输入 和输出不在一侧)，所述的相线接入端112与电力线路中的相线相连接，所述的 相线输出端113和零线输出端与下一级电力设备相连接；所述的电源单元14用以 获得所述的相线接入端112和零线接入端lll接入的电压，通过相应的转换为所 述模块化电能计量器1的其它用电器件提供工作电力；所述的电能计量单元12 与所述的电源单元14相连接，计算经由所述的相线接入端112和零线接入端111 的电能值；所述的脉冲信号输出单元13，其与所述的电能计量单元12相连接， 将所述的电能计量单元12计算的电能值转化为与所述的电能值成正比的脉沖信 号输出，产生的脉沖信号可以作为其它功能扩展单元的数据输入信号。事实上对于本实用新型通过模块化组装而成的电能表而言，多个功能模块的 组合是构成本实用新型的核心思想，但是针对于用电管理来说，所述的模块化电 能计量器是其核心模块，本实用新型的模块化电能计量器是现有的模块化电能计 量器，就单个用户而言其用电管理功能的功能扩展也是基于这一种模块化的思路 延伸出来的，为此我们须对其结构中的两个单元进行相应的介绍，以期待本领域 技术人员在了解其结构基础上更好的实现本实用新型的产品。首先，请参阅图3所示，其为本实用新型通过模块化组装而成的电能表模块 化电能计量器的计量单元的功能框图，对于所述的模块化电能计量器而言所述的 电能计量单元12是其核心结构，其包括 一电流信号采集电路121,用以实时采 集电力线上的电流信号； 一电压信号采集电路122,用以实时采集电力线上的电 压信号； 一运算和处理电路123,其包括 一乘法器1231以及一积分器1232，通 过所述的乘法器1231将所述的电流信号与所述的电压信号相乘得到瞬时功率值， 然后通过所述的积分器1232获得确定时间段内的电能值，并通过一脉冲信号输出 单元13将获得的电能值转换为脉冲信号输出，所述的脉沖信号输出单元13可以 为 一 电压/频率转换分频电路。其次，请参阅图4所示，其为本实用新型通过模块化组装而成的电能表模块 化电能计量器的电源单元的功能框图，其包括 一电源变换电路141,其将电力线电压进行变压处理，用以提供工作电力，所述的电源变换电路141与所述的相线输入端112和零线输入端111相连接； 一充电电路142,其设置于所述的电源 转换电路141的输出端与所述的备用电源143之间，用以向所述的备用电源143 供电； 一侦测切换电路144，其用以侦测所述的电源转换电路141是否有电压输 出，在所述的电源转换电路141无电压输出时，启动所述的备用电源143为所述 的模块化电能计量器1的用电器件提供工作电力，由于所述的备用电源143的储 电容量有限，因此一但发生电源变换电路141故障的情况，就必须告知用户，或 者通过一电力线切断电3各942 (断路器)切断用户线路以防止由于所述电源单元 141出现故障对用电管理部门造成电力资源的浪费和流失，当然也可以采用一声 光报警装置941与所述的侦测切换电路144相连接，在所述的电源转换电路141 无电压输出时，触发所述的声光报警装置941的声光报警功能。对于本实用新型通过模块化组装而成的电能表而言，每一个模块化电能计量器1都代表一个独立用户用电管理的基础，为了安全起见，应设置盒体将其封装 起来，首先，请参阅图5A所示，其为本实用新型通过模块化组装而成的电能表 模块化电能计量器的盒体结构一较佳实施例的主视图，其和图1的功能图相对应， 其包括 一底板，用以承载盒体内部装设的器件； 一封装盖152,其罩设在所述 的底板150上，对所述的器件进行保护，在所述模块化电能计量器的下端(同侧) 设有相线4妄入端112,相线输出端113,零线4姿入端112，和零线输出端113，，在 所述的封装盖152上表面设有锁紧孔155，用以通过螺钉与所述的底板150螺接 在一起，在所述的封装盖152上还开有显示屏视窗158、脉沖校准孔156以及一 脉沖指示灯孔157这些都为与本实用新型核心模块——模块化电能计量器的功能 结构扩展提供相应的才几械结构接口 。其次，请参阅图5B所示，其为本实用新型通过模块化组装而成的电能表模 块化电能计量器的盒体结构另一较佳实施例的主视图，与上述的图2的功能结构 图相对应，本图盒体的结构与上述图5A所示的结构的差异在于，在所述模块化 电能计量器的上端设有相线接入端112,零线接入端112，，在所述的模块化电能 计量器下端设有相线输出端113和零线输出端113，，需要强调的是对于上述的两 个模块化电能计量器的结构而言，所述的脉冲信号输出单元13的输出端都为一串 行插头设置于所述的底板上(图中未示)，通过插拔实现在所述的模块化电能计 量器的基础上进行功能扩展，形成本实用新型通过模块化组装而成的电能表的首先需要说明的是对于本实用新型通过模块化组装而成的电能表的电力线接 入模块中相线接入组件和所述的零线接入组件的位置关系，主要根据模块化电能 计量器相线接入端和零线接入端以及零线输出端和相线输出端的位置决定的，所 述的相线接入组件和所述的零线接入组件都位于所述的模块化电能计量器的顶部 或者底部(同侧)；或者所述的相线接入组件和所述的零线接入组件分别位于所 述的模块化电能计量器的顶部和底部(异侧)，其中，所述的相线接入组件和零 线接入组件错位或层叠。请参阅图6A所示，其为本实用新型通过模块化组装而成的电能表的相线接 入组件一较佳实施例的结构分解图；所述的相线接入组件21包括至少一相线分户结构件211,其为导电材料制得，并具有一接入端2111，所 述的接入端2111与所述的电力线中的相线相连接，还具有至少一个相线输出端 2114，其与所述的模块化电能计量器1的相线接入端112对应相连接；还包括 一上防护罩212和一下防护罩213，其为绝缘隔热材料制得，将所述的相线分户 结构件的棵露部分包覆起来，用以防止触电；若干螺孔2115用以与所述的箱体3 的底板相连接，由于所述下防护罩213的存在防止了因电力线发热对箱体3的影 响。请参阅图6B所示，其为本实用新型通过模块化组装而成的电能表的零线接 入组件一较佳实施例的结构分解图；所述的零线接入组件22包括一零线构件本体221，其为导电材料制得的一长条形结构，并具有一接入端 2211,所述的接入端2211与所述的电力线的零线相连接；还包括 一上防护罩 222和一下防护罩223,其为绝缘隔热材料制得，将所述的零线接入组件22的棵 露部分包覆起来，用以防止漏电和漏电，由于所述的相线4妄入组件21与零线接入 组件22可能存在相互的交叠，因此通过防护罩的存在，使所述相线接入组件21 和零线接入组件22之间相互绝缘。请参阅图7A、图7B所示，其为本实用新型通过模块化组装而成的电能表一 较佳实施例的结构简图一、结构简图二，可清楚的发现，所述的电力线接入模块 以及九个模块化电能计量器1设置于所述的箱体3内，所述的箱体3具有一电力 线输入接口 31,以及零线输出线和相线输出线的输出接口 32，所述的箱体3具有 一封装盖(图中未示)，其中，图7A中的模块化电能计量器为图 的模块化电能计量器结构，因此就决定了所述的相线接入组件21和零线接入组件22要位于所述的模块化电能计量器的同侧；反观，图7B中的模块化电能计量器为图5B的 模块化电能计量器结构所示，因此就决定了所述的相线接入组件21和零线接入组 件22要位于所述的模块化电能计量器的异侧，但仍然存在空间的交叠，在箱体3 内除了上述部件外，还包括一模块化电能计量器前端断电模块，其设置于所述的相线接入组件21与所述 的模块化电能计量器1之间，用以切断进入某一指定用电户模块化电能计量器1 的一组所述的相线输入线，所述的模块化电能计量器前端断电模块为至少一个断 路器或继电器，其数量与所述的模块化电能计量器1的数量相一致，此处应设置 了九组继电器或断路器(图中未示)；一入户端断电模块72,其设置于本箱体3的底端，用以切断进入某一指定用 电户使用区域的一组所述的相线输出线，或一组所述的相线输出线和零线输出线， 所述的入户端断电模块为至少一个断路器或继电器，其数量与所述的模块化电能 计量器的数量相一致，此处设置了九组断路器或继电器；需要说明的是，在实际的设置过程中，根据需要所述的模块化电能计量器前 端断电模块以及所述的入户端断电模块，其可以全部设置在箱体内，也可以其中 之 一 设置于所述的箱体内。此外还包括 一压线块组件6,设置于所述模块化电能计量器1的相线输出 端113相连接的相线输出线以及零线接入组件22的零线输出线上，设置的目的是 为了使走线规范；多组电流检测才莫块5,其包括 一电流检测元件和比较器，用以检测电流是 否平衡或发生过载，所述的电流检测元件设置在所述的零线接入组件22下端，所 述的比较器的输出端与所述的控制模块8状态信号输入端相连接；还包括 一整体显示模块4,其设置于所述箱体3的左侧，用以显示各用户 的用电量，预付费充值显示以及历史实现查询显示。为了适应本实用新型通过模块化组装而成的电能表功能扩展需要，本实用新 型提供一独立的控制模块8,用以接收相应单元或电路的状态信号，并向相应的 单元和电路发出控制信号，从而协调所述的通过模块化组装而成的电能表各功能 的实现同时也能够进行状态监控，所述的控制模块8为单片机、嵌入式系统或可 编程逻辑控件，选择哪种器件是根据数据处理总量要求、对本实用新型通过模块化组装而成的电能表的功能要求以及对本实用新型终极产品体积要求决定的。对于上述提到的整体显示模块而言，其是与个体用电户的电能消耗的历史累 计值相关的，为此需要计数单元42，对电能的消耗进行累计，请参阅图8所示， 其为本实用新型通过模块化组装而成的电能表的计数单元42功能结构框图，所述的计数单元42包括 一数据处理电路421,其接收所述的脉沖信号输出单元13 输出的脉冲信号，并进行电能值累积计数，也可以直接获得所述计量单元12的电 能值信号； 一内部通讯电路423，其将所述的数据处理电路421与所述的控制模 块8连接在一起，其传输给所述控制模块8—状态信号，从而使所述的控制模块 8产生相应的控制信号，发送至相应的接收单元或电路；还包括 一存储电路422, 其与所述的数据计数电路421相连接，当停电时，将所述的数据计数电路421累 计的电能值，存储到所述的存储电路422中；当恢复供电时，由所述的数据计数 电路421读取存储到所述的存储电路422中的电能值，并在该值的基础上继续累 计电能值。请参阅图9所示，其为本实用新型通过模块化组装而成的电能表的整体显示 模块的功能结构框图，所述整体显示模块，包括 一显示屏411,其嵌设在所述 的箱体3上； 一驱动电路412,其根据接收到所述计数单元42输出的数据信号， 驱动所述显示屏411显示用电量； 一读卡器431,其与所述的控制模块8相连接， 通过读取射频识别卡432的信息，向所述的控制模块8发出数据信号，由所述的 控制模块8产生一控制信号，使所述的计数单元42输出的数据信号给所述的驱动 电路412;这里所述的射频识别卡432为购电卡和/或查询卡，其中，所述的购电卡向所述的读卡器431发射射频识别指令信息，将所述的购电量 数据传输至所述的控制模块8,由所述的控制模块8向所述的计数单元42发出状 态信号，所述的计数单元42的存储电路422存储用户购电量数据后，所述的数据 计数电路421的用电量数据与用户购电量数据进行比较，获得差值，通过所述的 整体显示单元显示出；在所述差值低于某一阈值时，所述的模块化电能计量器前端断电模块的继电 器和或断路器断开，向用户停止供电，通过所述的购电卡向所述的读卡器431发 射射频识指令信息，并由所述的控制模块8发出控制命令使所述的模块化电能计 量器前端断电模块中的继电器和/或断路器复位；所述的查询卡向所述的读卡器431发射射频识别指令信息，并由所述的控制18模块8向所述的计数单元42发出控制信号，将所述的计数单元42的存储电路422 存储的用户历史用电量数据通过所述的整体显示单元显示出；为了便于继电器和/或断路器的复位控制，本模块还包括一无线控制单元，其 包括一无线信号发送装置444,用以发送无线控制信号； 一无线信号接收电路443,用以接收外部的无线控制信号； 一解码电路442,其与所述的无线信号接收电路443相连接，获得对应的数 字控制信号；一译码电路441,将所述的数字控制信号解析并转换为指令信息，控制所述 的继电器和/或断路器的复位或断开。当然对于每一个用电户也可以拥有自己的独立显示模块，这样就不需要具有 区分功能的识别卡才能看到自己的用电数据，请参阅图IO所示，其为本实用新型 通过模块化组装而成的电能表的独立显示模块的功能结构框图；在所述的模块化 电能计量器1中增加了一计数单元42以及一显示单元，所述的计数单元42与所 述的计量单元12的输出端相连接，并对其产生的信号进行累加从而产生一数据信 号，所述的显示单元接收所述的数据信号，将通过相应模块化电能计量器1而被 用电户消耗的电能累计值显示出来，也就是说本实施例已经具备了 一个基本的电 能表的功能，其中，所述的单户显示单元包括 一显示屏413，其嵌设在每一所 述的模块化电能计量器的盒体15上； 一驱动电路414，其根据接收到的所述计数 单元42输出的数据信号，驱动所述显示屏413显示用电量；请参阅图ll所示， 其为本实用新型通过模块化组装而成的电能表中一具有独立显示模块的模块化电 能计量器1的立体结构示意图，其具有显示屏413。对于现在的技术发展趋势而言，自检测功能是一个趋势，作为趋向高端的产 品，也是据有自检测能力的，请参阅图12所示，其为本实用新型通过模块化组装 而成的电能表中模块化电能计量器故障检测单元的功能结构框图，其包括一电流检测电路911 ，在用电时监测所述模块化电能计量器的相线输入端112 是否有电流流过； 一脉冲检测电路912,用以监测所述的脉冲信号输出单元13是 否有脉冲信号输出； 一监测判断电路913，当所述的模块化电能计量器相线输入 端112有电流流过，而所述的脉冲信号输出单元13无脉沖信号输出，则判定所述 模块化电能计量器1出现故障；当然如果仅仅进行故障检测，而不给与相应指示和动作显然仍然是达不到自 检测功能欲达到的最佳效果，因此所述的模块化电能计量器故障检测单元还用于一故障执行电路94相结合，所述的故障执行电路94包括声光报警装置941, 在发现上述故障存在时进行声光报警，用以提醒用电户模块化电能计量器1存在 故障，如采用不同颜色的指示灯或不同的声音指示产生故障的原因； 一电力线断 路电路942，其釆用断路器，设置于所述的电力线上，当发生非停电故障时，切 断输送给用电户的电力供应；需要说明的是所述的电源侦测切换电路114及其对 应的故障执行机构94，事实上其都可以是所述的入户端断电模块，其已经在上述 电源单元14的结构中阐述了，这里仅是对其功能特征进行归类，不再对其结构进 行赘述，同时上述的各项检测可以根据实际的需要组合和取舍，成为产品的自检 测单元。请参阅图12A所示，其分别为本实用新型模块化电能计量器故障检测电路的 电路示意图；所述的电流检测电路C4包括 一电感线圈5L1,其套设在所述的 相线A上； 一比较器5IC1，其一反相输入端设有一基准电压，其同相端与所述的 电感线圈5L1的输出端相连接，当所述的相线A上有电流流过，感应出电压信号 与比较器5IC1反相输入端的基准电压相比较，从而使所述的比较器5IC1的输出 端输出 一电压信号，通过该电压信号判断电力线上是否有电流流过。所述的脉冲检测电路C3包括 一比较器5IC2,其一反相端设有一基准电压， 其同相端与所述的脉沖信号输出单元4的输出端相连接；所述的比较器5IC2的输 出端与所述的检测判断电路相连接，所述的检测判断电路为所述的控制模块，其 一输入接口与所述的电流;险测电路C4的输出端相连， 一输入接口与所述的脉沖 检测电路C3输出端相连，当所述的脉沖检测电路的比较器5IC2的同相端接受到 脉冲信号，则其输出 一 高电位，所述的电流检测电路的比较器5IC1输出 一 高电位 至所述的控制模块，所述的控制模块内部预定一时间段，当所述的电流检测电路 输入高电位信号进入所述的控制模块，在所述的预定时间内如果没有脉沖检测电 路的高电位信号输入，则认为本实用新型模块化电能计量器出现故障。请参阅图13A所示，其为本实用新型通过模块化组装而成的电能表中电流检 测模块较佳实施例一的电路简图；对于单相电流而言，为了检测电流是否平衡， 防止对人员造成伤害以及电能流失，所述的电流检测元件为互感线圈L,其套设 在火线输出线A和所述的零线输出线N上，将获得的感应信号经过一整流电路20C5传输至所述比较器ICl的同相输入端，所述比较器ICl的反相输入端设定一基 准电压，当所述的电流失去平衡时，所述的比较器ICl的输出端输出一高电位信号，说明电流失衡，则可以向继电器和/或发送切断用户线的指令；请参阅图13B所示，其为本实用新型通过模块化组装而成的电能表中电流检 测模块较佳实施例二的电路简图；对于单相电流而言，为了检测电流是否平衡， 防止对人员造成的伤害以及电能流失，所述的电流检测元件为一组锰铜片，其包 括第 一锰铜片Rl和第二锰铜片Rl 1 ，其分别与火线输出线L和零线输出线N相 连接，所述的第一锰铜片Rl的两端产生第一电压，所述的第二锰铜片Rll产生 第二电压，其分别通过各自的信号放大电路C7、 C10光耦隔离电路C8，隔离传 输至所述比较电路C9的比较器IC4同相输入端和反相输入端，在两者不相等时 所述的比较器IC4的输出端输出高电位信号，说明电流失衡，则可以向继电器J 发送切断用户线的指令；请参阅图13C所示，其为本实用新型通过模块化组装而成的电能表中电流检 测模块较佳实施例三的电路简图；对于单相电流而言，为了检测电压是否过载， 防止由其造成的火突事故，所述的电流检测元件为互感线圈L2，其套设在火线输 出线B上，并将获得的感应信号经过一整流电路C6传输至所述比较器IC2的同 相输入端，所述比较器IC2的反相输入端设定一基准电压，当负载过大时，所述 的比较器IC2的输出端输出一高电位信号，说明使用的电器超过额定负荷，则可 以向继电器和/或断路器发送切断用户线的指令；请参阅图13D所示，其为本实用新型通过模块化组装而成的电能表中电流检 测模块较佳实施例四的电路简图；所述的电流检测元件为 一锰铜片1 Rl,其与火 线输出线L相连接，所述的锰铜片1R1的两端产生一电压，通过信号放大电路 Cll、光耦隔离电路C12而隔离传输至比较电路C13的比较器IC4的同相输入端， 所述比较器IC4的反相输入端设定一基准电压，在所述电压高于基准电压时，所 述的比较器IC4的输出端输出一高电位信号说明使用的电器超过额定负荷，则可 以向继电器J发送切断用户线的指令；请参阅图14所示，其为本实用新型通过模块化组装而成的电能表中防止箱体 和/或盒体非正常开启模块的功能结构框图；所述的防止箱体和/或盒体非正常开启 模块在所述的盒体15和/或箱体3发生非正常开启的时，产生报警或切断用户线 的动作，其主要目的是防止不良人员非法窃电，或者避免非专业人员打开盒体造成触电的不良后果，其包括 一开启检测电路01和一执行电路(故障执行电路 94)，其中，
所述的开启检测电路01用以检测盒体15和/或箱体3是否开启，在开启时发 出检测信号给所述的处理器8并生成一控制信号；
所述的执行电路(故障执行电路94)接收所述的控制信号，并产生报警或切 断所在线路的用户线连接的动作。
请参阅图15A所示，其为本实用新型通过模块化组装而成的电能表中电流检 测模块防止箱体和/或盒体非正常开启模块中开启检测电路实施例一的结构示意 图，所述的开启检测电路包括 一压力传感器012，其中，所述的压力传感器012 与一 A/D转换器013相连接，并与所述的处理器8的状态信号端口相连，压力传 感器012设置于所述盒体152和/或箱体封装盖3处，由于螺钉Oll的挤压产生所 述的检测信号，并被传送到所述的状态信号端口，通过与在所述的处理器8中预 设的一阈值进行比较，如果小于此阈值则输出控制信号给所述的执行电路，所述 的执行电路(故障执行电路94 )可以为自检测单元的故障执行电路94,通过声光 报警和切断用户线实现防止盒体非正常开启。
请参阅图15B所示，其为本实用新型通过模块化组装而成的电能表中防止箱 体和/或盒体非正常开启模块中开启检测电路实施例二的结构示意图，所述的开启 检测电路包括 一行程开关014或常闭开关，这里以行程开关014为例进行说明， 所述的行程开关014设置于所述盒体152和/或箱体封装盖3的封装处，当封装处 没有空隙时，所述的行程开关014无信号输出，反之，当螺钉011被旋起，所述 行程开关014由于弹簧015作用而闭合，从而输出控制信号给所述的执行电路(故 障执行电路94 ),所述的执行电路(故障执行电路94 )可以为自检测单元的故障 执行电路94，通过声光才艮警和切断用户线实现防止盒体非正常开启。
事实本实用新型具有将针对电力线所发生的异常状况进行记录的功能，其是 将相应的历史信息存储在所述计数单元42的存储电路422中，所述的存储电路 422分别与所述的数据处理电路421以及所述开启检测电路01相相连接，当停电 时，将所述的数据处理电路421累积的电能值，存储到所述的存储电路422中； 当恢复供电时，由所述的数据处理电路421读取存储到所述的存储电路422中的 电能值；并会在盒体15发生非正常开启时记录这一事件信息。
需要说明的是为了便于和更多的功能结合而是本实用新型通过模块化组装而成的电能表的功能得到提升，还应包括一扩展接口，其与至少一扩展模块相连接， 其用于本实用新型的功能扩展，所述的扩展模块通过一标准接口与所述的控制模
块相连接，实现即插即用；以下给出一种实施例所述的扩展模块包括 一通讯单
元用以实现将所述通过模块化组装而成的电能表出现的异常状况或电能值发送给
远端的管理控制中心或用户本人的信息接收终端，实现异常监控和远程抄表；所 述的通讯单元以载波传输、以太网传输、PSNT(公共电话交换)网络传输、GPRS 传输、GSM传输或CDMA传输其中之一方式进行传输；
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，对本实用新型而言仅仅是说明性的， 而非限制性的。本专业技术人员理解，在本实用新型权利要求所限定的精神和范 围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本实用新型的保护范围 内。
权利要求1、一种通过模块化组装而成的电能表，其包括一箱体，其特征在于，还包括一电力线接入模块，其包括相线接入组件和零线接入组件，其分别具有接入端和输出端，所述的相线接入组件的接入端与电力线中的相线相连接，所述的零线接入组件的接入端与所述的电力线中的零线相连接；至少一个模块化电能计量器，所述的每一模块化电能计量器具有相线接入端和零线接入端以及相线输出端和零线输出端，用以计量每一用户电力线的相线接出端和零线接出端输出的电能值；所述的相线接入组件的输出端与所述的模块化电能计量器相线接入端相连接，所述的模块化电能计量器相线输出端与相线输出线相连；所述的零线接入组件的输出端与零线输入线相连接，所述的模块化电能计量器零线输出端与零线输出线相连；所述的电力线接入模块与所述的模块化电能计量器以模块化特征设置在所述的箱体内，进行排布。
2、 根据权利要求1所述的通过模块化组装而成的电能表，其特征在于，所述 的箱体具有一电力线输入接口 ，以及零线输出线和相线输出线的输出接口，所述 的箱体具有一封装盖。
3、 根据权利要求1所述的通过模块化组装而成的电能表，其特征在于，所述 的模块化电能计量器还包括一电源单元，用以提供工作电力；一电能计量单元，计算经由所述的相线接入端和零线接入端进入，而被用户 消耗的电能值；一脉冲信号输出单元，将所述的电能计量单元计算的电能值转化为与所述的 电能值成正比的脉冲信号输出；一盒体，所述的电源单元、电能计量单元以及脉冲信号输出单元设置于所述 的盒体内，并通过一封装盖进行封装，所述的相线接入端和相线输出端设置于所 述的盒体的两端。
4、 根据权利要求3所述的通过模块化组装而成的电能表，其特征在于，所述 的电能计量单元，其包括一电流信号采集电路，用以实时采集电力线上的电流信号；一电压信号采集电路，用以实时采集电力线上的电压信号；一运算和处理电路，用以将所述的电流信号与所述的电压信号相乘得到瞬时 功率值，并通过积分器获得一确定时间段的电能值。
5、 根据权利要求1所述的通过模块化组装而成的电能表，其特征在于，所述 的相线接入组件和所述的零线接入组件都位于所述的模块化电能计量器同侧；或者所述的相线接入组件和所述的零线接入组件位于所述的模块化电能计量 器的异侧；所述的相线接入组件和零线接入组件错位或层叠设置。
6、 根据权利要求5所述的通过模块化组装而成的电能表，其特征在于，所述 的相线-接入组件包括至少一相线分户结构件，其为导电材料制得，并具有一接入端，所述的接入 端与所述的电力线中的相线相连接，还具有至少一个相线输出端，其与所述的模 块化电能计量器的相线接入端对应相连接；所述的零线接入组件包括至少一零线分户结构件，其为导电材料制得，并 具有一接入端，所述的接入端与所述的电力线的零线相连接，还具有至少一个零 线输出端，其与所述的模块化电能计量器的零线接入端对应相连接，其中所述的 相线分户结构件和零线分户结构件的输出端个数相同；还包括两组上防护罩和下防护罩，其为绝缘隔热材料制得，将所述的相线 接入组件和零线接入组件的棵露部分分别包覆起来，并使所述相线分户结构件和 零线分户结构件相互绝缘。
7、 根据权利要求3所述的通过模块化组装而成的电能表，其特征在于，所述 的电源单元包括一电源转换电路，其将电力线电压进行变压处理，用以提供模块化电能计量 器的工作电力； 一备用电源；一充电电路，其与所述的电源转换电路的输出端相连接，并向所述的备用电 源充电；一侦测切换电路，其用以侦测所述的电源转换电路是否有电压输出，在所述 的电源转换电路无电压输出时，启动所述的备用电源提供工作电力。
8、 冲艮据权利要求1所述的通过模块化组装而成的电能表，其特征在于，还包括一入户端断电模块，用以切断进入某一指定用电户使用区域的一组所述的相 线输出线，或一组所述的相线输出线和零线输出线，所述的入户端断电模块为至少一个断路器或继电器，其数量与所述的模块化电能计量器的数量相一致；一压线块组件，设置于所述的相线输出线和零线输出线上，便于安装维修， 并使走线规范。
9、 根据权利要求1所述的通过模块化组装而成的电能表，其特征在于，还包括一模块化电能计量器前端断电模块，用以切断进入某一指定用电户模块化电 能计量器的 一 组所述的相线输入线，所述的模块化电能计量器前端断电模块为至 少一个断路器或继电器，其数量与所述的模块化电能计量器的数量相一致。
10、 根据权利要求3所述的通过模块化组装而成的电能表，其特征在于，还 包括 一计数单元，其包括一数据计数电路，其接收所述的脉冲信号输出单元输出的脉沖信号，并进行电能值的计数；一内部通讯电路，其将所述的数据计数电路与所述的控制模块连接在 一 起； 一存储电路，其与所述的数据计数电路相连接，当停电时，将所述的数据计数电路累计的电能值，存储到所述的存储电路中；当恢复供电时，由所述的数据计数电路读取存储到所述的存储电路中的电能值。
专利摘要本实用新型为一种通过模块化组装而成的电能表，其包括一电力线接入模块，其包括相线接入组件和零线接入组件，其分别具有接入端和输出端，所述的相线接入组件的接入端与电力线中的相线相连接，所述的零线接入组件的接入端与所述的电力线中的零线相连接；至少一个模块化电能计量器，所述的每一模块化电能计量器具有相线接入端和零线接入端以及相线输出端和零线输出端，用以计量每一用户电力线的相线接入端和零线接入端输出的电能值；相线接入组件的输出端与相线接入端相连接，相线输出端与相线输出线相连接；零线接入组件的输出端与零线接入端相连接，零线输出线的条数和所述的零线输出端相连，所述的电力线接入模块与所述的模块化电能计量器以模块化特征设置在所述的箱体上，进行排布。
文档编号G07F15/00GK201392353SQ20092014726
公开日2010年1月27日 申请日期2009年4月7日 优先权日2009年4月7日
发明者万家盛, 汪志强 申请人:湖北盛佳电器设备有限公司;万家盛