单相宽量程预付费智能电能表的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种能满足宽电流量程计量的单相宽量程预付费智能电能表，包括MCU模块，所述MCU模块与载波模块和RS485通信口连接，与载波模块和RS485通信口连接的电源电路；所述MCU模块还连接有电能计量芯片电路、LCD显示器、红外通信口、时钟模块和ESAM费控加密模块，所述电能计量芯片电路连接有电流采样模块和电压采样模块。本实用新型的单相宽量程预付费智能电能表，有功精度可达到1.0级；电流量程可达1(80)A，实现了电流范围内计量误差优于±0.2%，在温度系数低于±150ppm/℃的情况下，电流测量的精确度维持不变。可实现预付费电能表与非预付费电能表间的转换；实现了电能数据记录、远程通信等诸多功能，且整个电表体积小，操作方便。
【专利说明】单相宽量程预付费智能电能表
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电能表，尤其是一种单相宽量程预付费智能电能表。
【背景技术】
[0002]电流规格是电能计量表的一个重要参数,通过此参数可以反映出一块电能表可以度量用户用电负载所消耗电功率的精确程度，一般以基本电流Ib/额定电流In和最大电流Imax来表示。如常见的5(60)A、10(40)A、20(80)A等。国家电网公司企业标准Q/GDW364-2009中规定，电能表采用直接介入式，最大电流宜为基本电流4倍以上。由于电能表的使用寿命一般为10年，在这段时间内，但居民的用电需求可能在电能表安装几年后出现较大的增长，尤其在每年都出现的高峰用电时段，使得最大用电负荷可能接近甚至超过电能表的最大电流。为了用电安全需要，电力公司不得不进行更换大量处于使用寿命初、中期的电能表，导致大量的资源浪费。
[0003]一般的电流规格的范围与计量部分A/D采样的动态范围相关。对于电力公司而言，受已投放市场的计量芯片动态范围限制，不得不对电能表规定较多的电流规格，以适应不同用电负荷用户的需求。目前电流规格较多的电能表，加大了电力公司和电能表生产企业的资源投入，增加了检测设备的品种和数量以及产品备品备件的库存，已制约电力公司核生产企业的标准化管理进程。
[0004]因此，需要一种电流规格满足所有用户对用电负荷的需求，是电力公司和电能表企业的共同诉求。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是提供一种能满足宽电流量程计量的单相宽量程预付费智能电能表。
[0006]实现本实用新型目的的单相宽量程预付费智能电能表，包括MCU模块，所述MCU模块与载波模块和RS485通信口连接，与载波模块和RS485通信口连接的电源电路；所述MCU模块还连接有电能计量芯片电路、IXD显示器、红外通信口、CPU卡和ESAM费控加密模块，所述电能计量芯片电路连接有电流采样模块和电压采样模块。
[0007]电能表的电流量程可达1(80) A，且电流范围内计量误差优于±0.2%，在温度系数低于±150ppm/°C的情况下，电流测量的精确度维持不变。
[0008]所述电能计量芯片电路采用具备宽电流计量功能的IDT90E23。
[0009]所述MCU模块还连接有电池检测电路。
[0010]所述MCU模块还连接有系统掉电监测电路。
[0011 ] 所述MCU模块还连接有ICP电路。
[0012]所述ESAM费控加密模块包括设于MCU模块上的费控CPU卡接口，以及安装于所述费控CPU卡接口内的安全加密芯片ESAM。
[0013]所述MCU模块还连接有存储器。[0014]所述MCU模块还连接有指示灯。
[0015]本实用新型的有益效果如下:本实用新型的单相宽量程预付费智能电能表，有功精度可达到1.0级；电流量程可达I (80) A，实现了电流范围内计量误差优于±0.2%，在温度系数低于±150ppm/°C的情况下，电流测量的精确度维持不变。可实现预付费电能表与非预付费电能表间的转换；设置了与MCU模块连接的红外通信口和存储器，实现了电能数据记录、远程通信等诸多功能，且整个电表体积小，操作方便，为电能计量提供强大的防护能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的单相宽量程预付费智能电能表的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]本实用新型的实施例如下:如图1所示，本实用新型的单相宽量程预付费智能电能表，包括MCU模块1，所述MCU模块I与载波模块3和RS485通信口 4连接，与载波模块3和RS485通信口 4连接的电源电路2，为整个电能表硬件系统正常工作供电；所述MCU模块I还连接有电能计量芯片电路5、IXD显示器8、红外通信口 9、CPU卡10、时钟模块15和ESAM费控加密模块11，所述电能计量芯片电路5连接有电流采样模块6和电压采样模块7。所述ESAM费控加密模块11包括设于MCU模块I上的费控CPU卡接口，以及安装于所述费控CPU卡接口内的安全加密芯片ESAM。
[0018]电能表的电流量程可达1(80) A，且电流范围内计量误差优于±0.2%，在温度系数低于±150ppm/°C的情况下，电流测量的精确度维持不变。
[0019]所述电能计量芯片电路5采用具备宽电流计量功能的IDT90E23。
[0020]所述MCU模块I还连接有电池检测电路12、系统掉电监测电路13、ICP电路14、存储器16和指示灯17。
[0021]电压电流采样模块将电能表硬件系统与主电网进行隔离，使强电和弱电分开，提供给计量模块进行信号处理。专用电能计量芯片包括数字处理模块、可编程增益放大器PGA和功率失调补偿电路，将模拟电能信息转化为MCU模块可读取并操作的数字电能信息，最终由IXD显示器显示给终端用户。
[0022]ESAM嵌入式费控加密模块在电能表中作为钱包使用，存储充值及消费金额以及其他一些重要的参数，同时具有身份识别功能，与外部卡片进行双向身份认证。还可以实现数据的安全存储、数据的加解密、终端身份的识别与认证等功能。
[0023]电能计量芯片电路的计量芯片采用的是美国IDT研制的90E23新型计量芯片，该芯片具有在5000:1的动态范围内计量误差优于±0.2%，在温度系数低于±150ppm/°C的情况下，电流测量的精确度维持不变。电压采样采用电阻网络分压式山线电流的采样采用锰铜分流器，考虑到大电流时锰铜的自热影响，90E32芯片内部集成了增益倍数可选(最大增益为24)和具有低噪声性的可编程增益放大器PGA，以减小选用的锰铜电阻阻值；考虑到隔离，N线电流的采样采用定制的I (80) A的电流互感器。
[0024]本实用新型的电能表具有正、反向有功电能计量功能，能存储其数据，并可以据此设置组合有功。具有分时计量功能，有功电能量按相应的时段分别累计，存储总、尖、峰、平、谷电能量。至少存储上12个月的总电能。能测量、记录、显示当前电能表的电压、电流(包括零线电流，互感式接入除外)、功率、功率因数等运行参数。根据管理需要能自行设置费率、时段及电价方案，并通过CPU卡实现表的预付费功能与非预付费功能的转换。
[0025]本实用新型的电能表的基本参数为:
[0026]①参比电压:AC220V ;
[0027]②电流规格:1(80) A ;
[0028]③参比频率:50HZ ；
[0029]④仪表常数:3200imp/kwh；
[0030]⑤准确度等级:有功I级；
[0031]⑥启动电流:0.4%Ib (4mA)；
[0032]⑦潜动电流:0mA。
[0033]本实用新型的单相宽量程预付费智能电能表，采用IDT90E32动态范围为5000:1电能表专用集成电路，实现了电流规格I(SO)A的宽量程电能表的设计，测试结果表明，电能表在20mA-80A的电流范围内，有功能电能的计量误差优于±0.2%。宽量程电能表有利于减少当前存在的多种电流规格电能表，从而简化电能表制造商的生产复杂度，亦可降低电力公司的备用库存表，简化用户管理。该表实现了正、反向有功电能计量以及远传实时电压、电流、零线电流、功率、功率因数，并能通过CPU卡实现预付费电能表与非预付费电能表的切换；还可灵活预置参数、自动断电、自动抄表等多种功能，通过红外、RS485、载波接口，方便电力部门实现计算机网络管理，是一款值得推广的新型电能表产品。
[0034]上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种单相宽量程预付费智能电能表，其特征在于:包括MCU模块，所述MCU模块与载波模块和RS485通信口连接，与载波模块和RS485通信口连接的电源电路；所述MCU模块还连接有电能计量芯片电路、IXD显示器、红外通信口、时钟模块和ESAM费控加密模块，所述电能计量芯片电路连接有电流采样模块和电压采样模块。
2.根据权利要求1所述的单相宽量程预付费智能电能表，其特征在于:所述电能计量芯片电路采用具备宽电流计量功能的IDT90E23。
3.根据权利要求1或2所述的单相宽量程预付费智能电能表，其特征在于:所述MCU模块还连接有电池检测电路。
4.根据权利要求1或2所述的单相宽量程预付费智能电能表，其特征在于:所述MCU模块还连接有系统掉电监测电路。
5.根据权利要求1或2所述的单相宽量程预付费智能电能表，其特征在于:所述MCU模块还连接有ICP电路。
6.根据权利要求1或2所述的单相宽量程预付费智能电能表，其特征在于:所述ESAM费控加密模块包括设于MCU模块上的费控CPU卡接口，以及安装于所述费控CPU卡接口内的安全加密芯片ESAM。
7.根据权利要求1或2所述的单相宽量程预付费智能电能表，其特征在于:所述MCU模块还连接有存储器。
8.根据权利要求1或2所述的单相宽量程预付费智能电能表，其特征在于:所述MCU模块还连接有指示灯。
【文档编号】G07F15/06GK203552355SQ201320645330
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年10月20日 优先权日:2013年10月20日
【发明者】刘静, 赵迪, 关翔飞, 傅青川 申请人:湖南龙之翔智能科技有限公司