專利名稱：一種低壓配電領(lǐng)域多回路電能計量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型一般地涉及一種電能計量裝置，特別地涉及一種低壓配電領(lǐng)域 多回路電能計量裝置。
背景技術(shù)：
如圖1所示， 一種多回路電能計量裝置，其采用1個多路切換開關(guān)、1個A/D轉(zhuǎn)換芯片和一控制CPU,多路負載的電流信號經(jīng)多路電子開關(guān)后流入A/D 轉(zhuǎn)換芯片，A/D轉(zhuǎn)換后的信號流入CPU，由CPU對信號進行計算處理，算出 各路負載的電參量。此方案的優(yōu)點是成本較低；缺點是軟件實現(xiàn)比較困難，開 發(fā)周期長，不利于產(chǎn)品的快速投產(chǎn)運行。如圖2所示，另多回路電能計量裝置，其采用多個A/D轉(zhuǎn)換芯片和一控制 CPU,多路負載的電流信號分別流入A/D轉(zhuǎn)換芯片，A/D轉(zhuǎn)換后的信號流入 CPU，由CPU對信號進行計算處理，算出各路負載的電參量。此方案的優(yōu)點 是計量精度高；缺點是成本高，軟件實現(xiàn)困難，開發(fā)周期長，同樣不利于產(chǎn)品 的快速投產(chǎn)運行。如圖3所示，另多回路電能計量裝置，其采用多個電能計量芯片和一控制 CPU，多路負載的信號分別流入電能計量芯片，由電能芯片計算出各路負載的 電參量，再傳給CPU，由CPU對信號進行處理。此方案的優(yōu)點是計量精度高， 軟件實現(xiàn)較易，開發(fā)周期較短；缺點是成本高，因此不利于大規(guī)模生產(chǎn)。中國專利申請CN 02139693.0提供了一種智能電能計量控制集成電表，采 用一個微處理器CPU和多個電子元器件，用塑料外殼包裝，外殼上設(shè)計有面 板，其特征在于多個用戶回路的計量、控制器件高度集成，構(gòu)成電能取樣計數(shù) 模塊、中心微處理器(CPU)模塊、串行數(shù)據(jù)讀寫存儲器模塊、串行通訊模塊、 拉合閘控制模塊、工作電源模塊、顯示模塊和按鍵電路模塊；電能取樣計數(shù)模 塊的大部分元器件集成在計數(shù)器板上，中心微處理器(CPU)模塊、串行數(shù)據(jù)讀 寫存儲器模塊、串行通訊模塊集成在CPU板上，拉合閘控制模塊集成在拉閘
電路板上，工作電源模塊集成在開關(guān)電源板上，顯示模塊和按鍵電路模塊集成 在顯示板上；其工作過程是集成電表初始化后，由電能取樣計數(shù)模塊采集用 戶的用電數(shù)據(jù)，用電數(shù)據(jù)送至CPU進行計算后保存到串行數(shù)據(jù)讀寫存儲器模 塊，并通過串行通訊模塊上報到供電局和抄表員，用戶也可通過顯示電路隨時 査看用電情況，同時設(shè)置拉合閘控制模塊控制用戶的超功率用電和欠費拉閘斷 電催交，這個過程可分為集成電表初始化、電能取樣計數(shù)、用電數(shù)據(jù)存貯、超 功率處理、報錯處理、對外通訊、遠程拉、合閘處理、顯示和校表。但其并未 解決通過單一模塊式的裝置實現(xiàn)對多個回路的電能計量。實用新型內(nèi)容本實用新型所要提供一種高性能、低成本、簡潔實用的低壓配電領(lǐng)域多回 路電能計量裝置，主要應(yīng)用于監(jiān)控要求較簡單的配電出線回路中。一種低壓配電領(lǐng)域多回路電能計量裝置，包括復數(shù)個回路電流輸入端、復 數(shù)個高速信號切換開關(guān)、電能計量芯片和微處理器，其特征在于所述回路電 流輸入端連接高速信號切換開關(guān)的信號輸入端，高速信號切換開關(guān)的控制腳連 接微處理器的控制腳，其信號輸出端與電能計量芯片的電流通道相連，母線電 壓進入電能計量芯片的電壓通道端，電能計量芯片和微處理器的SPI通訊端口 連接在一起。本實用新型中，所述低壓配電領(lǐng)域多回路電能計量裝置設(shè)有一路開關(guān)量可 編程越限報警輸出接口，使用者可自由設(shè)置，對電網(wǎng)和負載中一些異常情況進 行監(jiān)測并可報警輸出。所述低壓配電領(lǐng)域多回路電能計量裝置還有對多個回路開關(guān)狀態(tài)的監(jiān)測 功能。所述低壓配電領(lǐng)域多回路電能計量裝置具有標準RS485接口，采用 MODBUS-RTU協(xié)議，完成配電回路中智能"遙測"、"遙信"、"遙控"功能和故 障報警輸出的智能配電管理要求。本實用新型中，所述回路電流輸入端包括一個電流互感器、兩個取樣電阻 和RC濾波電路，電流互感器的信號輸出端通過取樣電阻和RC濾波后接高速200720068729.8說明書第3/ll頁信號切換開關(guān)的信號輸入端。本實用新型中，母線電壓通過電流型電壓互感器、取樣電阻和RC濾波電路接入電能計量芯片的電壓監(jiān)測端。本實用新型的低壓配電領(lǐng)域多回路電能計量裝置可監(jiān)控母線電壓和多個 配出回路中的回路電流，同時還可以對配出回路的功率、電能進行測量，實現(xiàn) 電能計量管理，配出回路中的開關(guān)狀態(tài)信號也可以輸入到該監(jiān)控制裝置中，并 可本地監(jiān)測和遠程遙信負載回路的開關(guān)信號，將眾多配出回路的測量、計量、 開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測、控制和數(shù)字通訊等功能集于一體，大大簡化了系統(tǒng)的設(shè)計、降 低了設(shè)備成本、減少了使用者投資，方便了使用者的使用和檢修，必將引領(lǐng)國 內(nèi)外智能配電領(lǐng)域的發(fā)展方向，成為智能配電中出線回路監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展主流。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的一種多回路電能計量裝置的原理圖。圖2為現(xiàn)有技術(shù)的另一種多回路電能計量裝置的原理圖。圖3為現(xiàn)有技術(shù)的另一種多回路電能計量裝置的原理圖。圖4為本實用新型多回路電能計量裝置的原理圖。圖5為本實用新型實施例1的接線圖。圖6為本實用新型實施例1的電路原理圖。圖7為高速信號切換開關(guān)CD4052的原理圖。圖8為開關(guān)量輸入原理圖。圖9為開關(guān)量越限輸出原理圖。圖10為本實用新型實施例1的采樣過程圖。圖11為本實用新型實施例2的接線圖。圖12為本實用新型實施例2的電路原理圖。圖13為本實用新型實施例2的采樣過程圖。
具體實施方式
為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白 了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本實用新型。 實施例l如圖4所示，本實用新型為實現(xiàn)多回路電能計量采用了多個電子切換開關(guān)、 一個電能計量芯片和一個控制CPU，多路負載的電流信號流入電子開關(guān)，電子 開關(guān)在CPU的控制下，按順序控制導通，信號流入電能芯片，由電能芯片計 算出各路負載的電參量，再傳給CPU，由CPU對信號進行處理。本實用新型 相比背景技術(shù)中的3種實現(xiàn)方案，解決了成本高和軟件開發(fā)周期長的缺點；并 保證了相當?shù)挠嬃烤龋貏e適合對計量精度要求不高，實時性要求不高的一 般配電出線回路。
以下結(jié)合附圖，詳細闡述本實用新型。如圖6所示， 一種低壓配電領(lǐng)域多回路電能計量裝置，本實施例為三相多 回路電能計量裝置，其中設(shè)有9個回路電流輸入端，因此可以監(jiān)測三相母線 UA、 UB、 UC和3個三相回路的9個電流，本監(jiān)控裝置還設(shè)有標準RS485接口，可采用MODBUS-RTU協(xié)議，完成配電回路中智能"遙測"、"遙信"、"遙 控"功能和故障報警輸出的智能配電管理；設(shè)置開關(guān)量輸入和開關(guān)量輸出接口， 對9個回路開關(guān)狀態(tài)進行監(jiān)測。參見圖6，回路電流輸入端包含電流互感器，監(jiān)測的回路電流通過電流互感器、取樣電阻和RC濾波網(wǎng)絡(luò)進入監(jiān)測裝置，電流互感器、兩個取樣電阻和兩個濾波電容為常規(guī)接法。本實施例中，如圖7所示，高速信號切換開關(guān)IC3、 IC4、 IC5采用CD4502，該電子開關(guān)為雙四選一，即輸入有4個雙路信號(12、 l腳為第l路輸入，14、5腳為第2路輸入，15、 2腳為第3路輸入，11、 4腳為第4路輸入)，輸出為l個雙路(13、 3腳為輸出)，其由微處理器來控制其通道的導通和關(guān)閉(10、9腳為控制腳)，控制時序見表如下所示BACD4052B00OX， OY011X, 1Y102X， 2Y113X， 3Y當A、 B兩個腳都為低電平時，13、 3腳輸出的信號為12、 l腳輸入的信 號；當A腳為高電平，B腳為低電平時，13、 3腳輸出的信號為14、 5腳輸入 的信號；當A腳為低電平，B腳為高電平時，13、 3腳輸出的信號為15、 2腳 輸入的信號；當A、 B兩個腳都為高電平時，13、 3腳輸出的信號為11、 4腳 輸入的信號。配合3個回路的9個電流，設(shè)置了 3個高速信號切換開關(guān)IC3、IC4和IC5， 9個電流輸入端分別與高速信號切換開關(guān)的輸入端連接在一起。9個電流輸入 端(為標識清晰，9個電流分為A、 B、 C三組，每組3路)，自上而下分別為 第1個三相負載的A相電流IA1+、 IA卜分別流入高速信號切換開關(guān)IC3的Y0、 X0腳，第1個三相負載的B相電流IB1+、 IB卜分別流入高速信號切換開關(guān)IC4 的YO、 X0腳，第1個三相負載的C相電流Id+、 IC卜分別流入高速信號切換 開關(guān)IC5的Y0、 X0腳；第2個三相負載的A相電流IA2+、 IA2—分別流入高速 信號切換開關(guān)IC3的Yl、 XI腳，第2個三相負載的B相電流IB2+、 IB2—分別 流入高速信號切換開關(guān)IC4的Y1、 XI腳，第2個三相負載的C相電流IC2+、 IC2-分別流入高速信號切換開關(guān)IC5的Y1、 XI腳；第3個三相負載的A相電 流IA3+、 IA3—分別流入高速信號切換開關(guān)IC3的Y2、 X2腳，第3個三相負載 B相電流IB3+、 IB3-分別流入高速信號切換開關(guān)IC4的Y2、 X2腳，第3個三 相負載的C相電流IC3+、 IC3-分別流入高速信號切換開關(guān)IC5的Y2、 X2腳。高速信號切換開關(guān)IC3、 IC4、 IC5開關(guān)控制腳A連接在一起并與微控制 器IC6/MC9S08AW32的10 口 PTC2 口相連、控制腳B連接在一起并與微控制 器IC6/MC9S08AW32的IO 口 PTC4 口相連，高速信號切換開關(guān)IC3的輸出口 YOUT、 XOUT分別與電能計量芯片ICl/ADE7758的IAP、 IAN 口連接，高速 信號切換開關(guān)IC4的輸出口 YOUT、XOUT分別與電能計量芯片IC1/ADE7758 的IBP、 IBN 口連接，高速信號切換開關(guān)IC5的輸出口 YOUT、 XOUT分別與 電能計量芯片IC1/ADE7758的ICP、 ICN 口連接。
電能計量芯片IC1/ADE7758是一種高精確度三相電能測量IC，集成了數(shù) 字積分、參考基準電壓源、溫度敏感元件等，有可用于有功功率、復功率、視 在功率、有效值的測量以及以數(shù)字方式校正系統(tǒng)誤差(增益、相位和失調(diào)等)所 必須的信號處理電路。該芯片適用于各種三相電路(不論三線制或者四線制) 中測量有功功率、復功率、視在功率。其中電流通道由三對差分電壓輸入，分 別是IAP腳、IAN腳，IBP腳、IBN腳，ICP腳、ICN腳。電壓通道具有三路 單端電壓輸入通道，分別為VAP腳、VBP腳、VCP腳、VN腳。DOUT腳、 SCLK腳、DIN腳、CS腳為SPI通訊管腳，用于和微處理器通訊傳輸數(shù)據(jù)。三相母線電壓UA、 UB、 UC通過電壓互感器、取樣電阻和RC濾波電路 采樣分別進入電能計量芯片IC1/ADE7758的VAP腳、VBP腳、VCP腳和VN 腳；電能計量芯片IC1/ADE7758的IQR腳、CS腳、DIN腳、SCK腳和DOUT 腳接成總線連接微處理器MC9S08AW32的PTE5/MISO腳、PTE6/MOSI腳和 PTE7/SPSCK腳進行數(shù)據(jù)通訊。微處理器IC6/MC9S08AW32的PTC1/SDA腳和PTC0/SCL腳連接非易失 性鐵電隨機存儲器IC2/FM24C16A，進行數(shù)據(jù)存儲。參見圖8，以U2那一路為例，輸入端為DI-1，即外部的開關(guān)量信號由DI-1 輸入。當外部的開關(guān)信號為合閘，則DI-1與地連通，電流信號經(jīng)限流電阻R4 (R22為分流電阻)后流入光耦U2，此時光耦內(nèi)部的A、 K腳導通發(fā)光，使 光耦內(nèi)部的C、 E腳也導通，使輸入DI1為低電平，DI1與微處理器 IC6/MC9S08AW32的開關(guān)量輸入接口相連，微處理器IC6/MC98S08AW32通過 讀取DIl的低電平來判斷輸入開關(guān)量為合閘狀態(tài)。若當外部的開關(guān)信號為分閘，則DI-1與地不連通，光耦內(nèi)部也未導通， 則DIl為高電平，單片機通過讀取DIl的高電平來判斷輸入開關(guān)量為分閘狀態(tài)。 微處理器IC6/MC9S08AW32上的PTD0/AD8腳、PTD1/AD9腳、PTD2/KBI5 腳、PTD3/KBI6腳、PTD4/AD12腳、PTD5/AD13腳、PTD6/AD14腳、 PTD7/KBI7/AD15腳、PTF0/TP12腳、PTF1/TP13腳、PTF2/TP14腳、PTF3/TP15 腳、PTF4/TP20腳、PTF5/TP21腳、PTF6腳、PTF7腳、PTE3/TP11腳、PTE2/TP10 腳皆為開關(guān)量輸入接口。微處理器IC6/MC9S08AW32的PTG4/KBI4為可編程越限報警輸出接口 ，
進行開關(guān)量輸出；其原理如圖9所示。當檢測到外部某種設(shè)定的信號超過允許 范圍時，微處理器IC6/MC9S08AW32輸出一個高電平信號，此高電平信號經(jīng) DOl傳給三極管Ql，此時三極管Q1導通，繼電器U1內(nèi)部線圈有電流經(jīng)過， 使觸點吸合，由D01+、 DOl-輸出一個報警的信號。當外部未超限，貝ij DOl 輸出低電平信號，繼電器U1斷開，沒有報警信號輸出。微處理器IC6/MC9S08AW32的PTE1/RXD1和PTE0/TXD1腳為RS485通 信接口，可對外進行數(shù)據(jù)通訊。微處理器IC6/MC9S08AW32分時切換選擇高速信號切換開關(guān)IC3、 IC4和 IC5的輸入信號，使不同回路的電流分時切換的輸入到電能計量芯片 IC1/ADE7758的電流輸入端，這樣電能計量芯片IC1/ADE7758監(jiān)測的電壓、 電流、功率和電能就是對應(yīng)的母線電壓、開關(guān)選擇的回路電流、功率和電能， 微處理器IC6/MC9S08AW32不斷切換不同回路的電流就可以實現(xiàn)監(jiān)測所有的 不同回路的多電量參數(shù)，具體過程如下所述。系統(tǒng)上電后，初始化電能計量芯片IC1/ADE7758，將電能計量芯片 IC1/ADE7758定義為周期計量，采用中斷方式。程序定義一個變量loop=l， 2， 3 (loop=l則表示計量的為第1路三相負載，loop=2則表示計量的為第2路 三相負載，loop = 3則表示計量的為第3路三相負載)。微處理器 IC6/MC9S08AW32開始工作，對電子開關(guān)進行控制，當外部中斷到來時，微處 理器IC6/MC9S08AW32對電能計量芯片IC1/ADE7758讀取上個loop的電流， 電壓、功率、電能值，并將電子開關(guān)切換到下路通道。整個采樣過程見圖10。在一個完整的采樣計量周期T內(nèi)，分為3個相同 的時間段tl、 t2、 t3，分別對應(yīng)loopl、 loop2、 loop3。在loopl的時間段內(nèi)， 微處理器IC6/MC9S08AW32控制電子開關(guān)導通第1路三相負載的A、 B、 C三 相電流II，使電能計量芯片IC1/ADE7758對第1路三相負載進行電參量的測 量，并將電能計量芯片IC1/ADE7758測得的電參量傳給微處理器 IC6/MC98S08AW32,讓微處理器IC6/MC98S08AW32對loopl時間段內(nèi)的電參 量進行處理，在loop2的時間段內(nèi)，微處理器IC6/MC98S08AW32控制電子開 關(guān)導通第2路三相負載的A、 B、 C三相電流12，使電能計量芯片IC1/ADE7758 對第2路三相負載進行電參量的測量，并將電能計量芯片IC1/ADE7758測得
的電參量傳給微處理器IC6/MC9S08AW32，讓微處理器IC6/MC9S08AW32對 loop2時間段內(nèi)的電參量進行處理，在loop3的時間段內(nèi)，微處理器 IC6/MC9S08AW32控制電子開關(guān)導通第3路三相負載的A、 B、 C三相電流13， 使電能計量芯片IC1/ADE7758對第3路三相負載進行電參量的測量，并將電 能計量芯片IC1/ADE7758測得的電參量傳給微處理器IC6/MC9S08AW32，讓 微處理器IC6/MC9S08AW32對bop3時間段內(nèi)的電參量進行處理。這樣，在 整個采樣周期T內(nèi)，分別有1/3的時間對每路三相負載進行測量。由圖10可 以看出在整個采樣周期T中，對于3路負載中的每路來說，有效的采樣計量時 間為T/3，其余2T/3的時間段內(nèi)是空白的，即未對電流信號采樣。故在計量電 能時，整個周期T內(nèi)，3路負載每路只是計量了T/3時間內(nèi)的電能，因此要計 量每路負載在總的周期T內(nèi)的電能值，我們采用將T/3時間內(nèi)計量得到的電能 值乘以3倍，即第1路三相負載在T時間內(nèi)總的電能為SPlXtlX3，第2路 三相負載在T時間內(nèi)總的電能為ZP2Xt2X3，第3路三相負載在T時間內(nèi)總 的電能為2P3Xt3X3， tl=t2=t3。每個周期T內(nèi)，每路的電能都按照以上方 式計量，然后再將各個周期T內(nèi)的電能累加，則可以得到每路負載長時間的電能值。實施例2本實施例為單相多回路電能計量裝置，其中設(shè)有9個回路電流輸入端，因 此可以監(jiān)測母線電壓UL和9個回路電流，本監(jiān)控裝置還設(shè)有標準RS485接 口，可采用MODBUS-RTU協(xié)議，完成配電回路中智能"遙測"、"遙信"、"遙 控"功能和故障報警輸出的智能配電管理；設(shè)置開關(guān)量輸入和開關(guān)量輸出接口， 對9個回路開關(guān)狀態(tài)進行監(jiān)測。參見圖12，回路電流輸入端包含電流互感器，監(jiān)測的回路電流通過電流 互感器、取樣電阻和RC濾波網(wǎng)絡(luò)進入監(jiān)測裝置，電流互感器、兩個取樣電阻 和兩個濾波電容為常規(guī)接法。本實施例中，如圖7所示，高速信號切換開關(guān)IC3'、 IC4'、 IC5'采用 CD4502，其工作原理與實施例l中所述是相同的，在此不再累述。配合單相回路的9個電流，設(shè)置了3個高速信號切換開關(guān)IC3'、 IC4'和 IC5'， 9個電流輸入端分別與高速信號切換開關(guān)的輸入端連接在一起。9個電　流輸入端(為標識清晰，9個電流分為A、 B、 C三組，每組3路，A組為第1、 4、 7路單相負載，B組為第2、 5、 8路單相負載，C組為第3、 6、 9路單相負 載)，自上而下分別為第1路單相負載的電流IAH、 IA卜分別流入高速信號切 換開關(guān)IC3'的Y0、 X0腳，第4路單相負載的電流IB，+、 IB,—分別流入高速 信號切換開關(guān)IC4'的YO、 X0腳，第7路單相負載的電流IQ+、 IC卜分別流 入高速信號切換開關(guān)IC5'的YO、 XO腳；第2路單相負載的電流IA2+、 IA2-分別流入高速信號切換開關(guān)IC3'的Y1、X1腳，第5路單相負載的電流IB2+、 IBh分別流入高速信號切換開關(guān)IC4'的Y1、 XI腳，第8路單相負載的電流 IC2+、 IC2—分別流入高速信號切換開關(guān)IC5'的Y1、 XI腳；第3路單相負載的 電流1八3+、 IA3—分別流入高速信號切換開關(guān)IC3'的Y2、 X2腳，第6路單相 負載的電流IB3+、 IB3-分別流入高速信號切換開關(guān)IC4'的Y2、 X2腳，第9 路單相負載的電流IC3+、 IC3-分別流入高速信號切換開關(guān)IC5'的Y2、 X2腳。 高速信號切換開關(guān)IC3'、 IC4'、 IC5'開關(guān)控制腳A連接在一起并與微處 理器IC6' /MC9S08AW32的10 口 PTC2 口相連、控制腳B連接在一起并與微 處理器IC6' /MC9S08AW32的IO口PTC4口相連，高速信號切換開關(guān)IC3' 的輸出口 YOUT、 XOUT分別與電能計量芯片IC1' /ADE7758的IAP、 IAN 口連接，高速信號切換開關(guān)IC4'的輸出口YOUT、 XOUT分別與電能計量芯 片IC1' /ADE7758的IBP、 IBN 口連接，高速信號切換開關(guān)IC5'的輸出口 YOUT、 X0UT分別與電能計量芯片IC1' /ADE7758的ICP、 ICN 口連接。為 提高測量精度，在本實例中釆用三相電能芯片來計量單相負載的電參量，在每 個采樣時間段內(nèi)，可同時測量三路單相負載的電參量。電能計量芯片IC1' /ADE7758的工作原理與實施例1中所述是相同的， 在此也不再累述。單相母線電壓UL、 UN通過電壓互感器、取樣電阻和RC濾 波電路采樣進入電能計量芯片IC1' /ADE7758的VAP腳、VN腳，VBP腳、 VCP腳與VAP腳連一起；電能計量芯片IC1' /ADE7758的IQR腳、CS腳、 DIN腳、SCK腳和DOUT腳接成總線連接微處理器IC6' /MC9S08AW32的 PTE5/MISO腳、PTE6/MOSI腳和PTE7/SPSCK腳進行數(shù)據(jù)通訊。微處理器IC6' /MC9S08AW32的PTC1' /SDA腳和PTC0/SCL腳連接非 易失性鐵電隨機存儲器IC2' /FM24C16A，進行數(shù)據(jù)存儲。
本實施例中，開關(guān)量的輸入輸出原理同實施例1，在此不再累述。微處理器IC6' /MC9S08AW32的PTC1/SDA腳和PTCO/SCL腳連接非易 失性鐵電隨機存儲器IC2' /FM24C16A，進行數(shù)據(jù)存儲。工作時，微處理器IC6' /MC9S08AW32同時控制高速信號切換開關(guān)IC3'、 IC4'、IC5'的輸入信號，使不同回路的電流分時切換輸入到電能計量芯片IC1' /ADE7758的電流通道，這樣電能計量芯片IC1' /ADE7758監(jiān)測的電壓、電流、 功率和電能就是對應(yīng)的母線電壓、開關(guān)選擇的回路電流、功率和電能，微處理 器IC6' /MC9S08AW32不斷切換不同回路的電流就可以實現(xiàn)監(jiān)測所有的不同回路的多電量參數(shù)，具體過程如下所述。系統(tǒng)上電后，初始化電能計量芯片IC1' /ADE7758，將電能計量芯片IC1' /ADE7758定義為周期計量，采用中斷方式。程序定義一個變量loop=l， 2， 3(loop二l表示計量的為第1、 2、 3路單相負載，10叩=2表示計量的為第4、 5、 6路單相負載，loop=3表示計量的為第7、 8、 9路單相負載)。微處理器 IC6' /MC9S08AW32開始工作，對電子開關(guān)進行控制，當外部中斷到來時，微 處理器IC6' /MC9S08AW32對電能計量芯片IC1' /ADE7758讀取上個loop的 電流，電壓、功率、電能值，并將電子開關(guān)切換到下路通道。整個采樣過程見圖13。在一個完整的采樣計量周期T內(nèi)，分為3個相同 的時間段tl、 t2、 t3，分別對應(yīng)loopl、 loop2、 loop3。在loopl的時間段內(nèi)， CPU控制電子開關(guān)導通第1、 2、 3路單相負載的電流I1、 12、 13，使電能計量 芯片IC1' /ADE7758對第1、 2、 3路單相負載進行電參量的測量，并將電能 計量芯片IC1' /ADE7758測得的電參量傳給微處理器IC6' /MC9S08AW32， 讓微處理器IC6'/MC9S08AW32對loopl時間段內(nèi)的電參量進行處理，在loop2 的時間段內(nèi)，微處理器IC6' /MC9S08AW32控制電子開關(guān)導通第4、 5、 6路 單相負載的電流I4、 15、 16，使電能計量芯片IC1' /ADE7758對第4、 5、 6路 單相負載進行電參量的測量，并將電能計量芯片IC1' /ADE7758測得的電參 量傳給微處理器IC6'/MC9S08AW32，讓微處理器IC6'/MC9S08AW32對loop2 時間段內(nèi)的電參量進行處理，在1o叩3的時間段內(nèi)，微處理器IC6' /MC9S08AW32控制電子開關(guān)導通第7、 8、 9路單相負載電流17、 18、 19，使 電能計量芯片IC1' /ADE7758對第7、 8、 9路單相負載進行電參量的測量， 并將電能計量芯片Id' /ADE7758測得的電參量傳給微處理器IC6' /MC9S08AW32,讓微處理器IC6' /MC9S08AW32對loop3時間段內(nèi)的電參量 進行處理。這樣，在整個采樣周期T內(nèi)，分別有1/3的時間對每路負載測量。 由圖13可以看出在整個采樣周期T中，對于9路負載中的每路來說，有效的 采樣計量時間為T/3，其余2T/3的時間段內(nèi)是空白的，即未對電流信號采樣。 故在計量電能時，整個周期T內(nèi)，9路負載每路只是計量了 T/3時間內(nèi)的電能， 因此要計量每路負載在總的周期T內(nèi)的電能值，我們采用將T/3時間內(nèi)計量得 到的電能值乘以3倍，即第1路負載在T時間內(nèi)總的電能為SPlxtlx3，第2 路負載在T時間內(nèi)總的電能為SP2xtlx3，第3路負載在T時間內(nèi)總的電能為 SP3xtlx3，第4路負載在T時間內(nèi)總的電能為SP4xt2x3，第5路負載在T時 間內(nèi)總的電能為SP5xt2x3,第6路負載在T時間內(nèi)總的電能為SP6xt2x3， 7 路負載在T時間內(nèi)總的電能為SP7xt3x3，第8路負載在T時間內(nèi)總的電能為 SP8xt3x3，第9路負載在T時間內(nèi)總的電能為SP9xt3x3。每個周期T內(nèi)，每 路的電能都按照以上方式計量，然后再將各個周期T內(nèi)的電能累加，則可以得 到每路負載長時間的電能值。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu) 點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實 施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神 和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入 要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書 及其等效物界定。
權(quán)利要求1、一種低壓配電領(lǐng)域多回路電能計量裝置，包括復數(shù)個回路電流輸入端、復數(shù)個高速信號切換開關(guān)、電能計量芯片和微處理器，其特征在于所述回路電流輸入端連接高速信號切換開關(guān)的信號輸入端，高速信號切換開關(guān)的控制腳連接微處理器的控制腳，其信號輸出端與電能計量芯片的電流通道相連，母線電壓進入電能計量芯片的電壓通道端，電能計量芯片和微處理器的SPI通訊端口連接在一起。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多回路電能計量裝置，其特征在于包括三相 多回路電能計量裝置和單相多回路電能計量裝置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多回路電能計量裝置，其特征在于，電能 計量裝置設(shè)有監(jiān)測開關(guān)狀態(tài)的開關(guān)狀態(tài)輸入接口 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多回路電能計量裝置，其特征在于，電能計量裝置設(shè)有一路開關(guān)量可編程越限報警輸出接口。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多回路電能計量裝置，其特征在于，電能 計量裝置具有標準RS485接口 ，采用MODBUS-RTU協(xié)議對外進行數(shù)據(jù)通訊。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多回路電能計量裝置，其特征在于，電能 計量裝置設(shè)有保證存儲安全的非易失性鐵電隨機存儲器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多回路電能計量裝置，其特征在于，所述 回路電流輸入端包括一個電流互感器、兩個取樣電阻和RC濾波電路，電流互 感器的信號輸出端通過取樣電阻和RC濾波后接高速信號切換開關(guān)的信號輸入 端。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多回路電能計量裝置，其特征在于，母線 電壓通過電流型電壓互感器、取樣電阻和RC濾波電路接入電能計量芯片的電 壓監(jiān)測端。
9、 如權(quán)利要求1或2所述的多回路電能計量裝置，其特征在于所述高 速信號切換開關(guān)的輸出端連接成總線連接電能計量芯片的電流通道。
專利摘要本實用新型提供了一種主要應(yīng)用于監(jiān)控要求較簡單的配電出線回路中的多回路電能計量裝置，其包括復數(shù)個回路電流輸入端、復數(shù)個高速信號切換開關(guān)、電能計量芯片和微處理器，其特征在于所述回路電流輸入端連接高速信號切換開關(guān)的信號輸入端，高速信號切換開關(guān)的控制腳連接微處理器的控制腳，其信號輸出端與電能計量芯片的電流通道相連，母線電壓進入電能計量芯片的電壓通道端，電能計量芯片和微處理器的SPI通訊端口連接在一起；微控制器定時控制復數(shù)個高速信號切換開關(guān)的開關(guān)切換順序，實現(xiàn)對多回路電量如母線電壓、回路電流、功率等的監(jiān)測。本實用新型大大簡化了系統(tǒng)的設(shè)計、降低了設(shè)備成本、簡化了使用者投資，方便了使用者的使用和檢修。
文檔編號G01R11/00GK201053976SQ200720068729
公開日2008年4月30日 申請日期2007年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月6日
發(fā)明者吳建明, 波 姚, 芳 朱, 湯建軍 申請人:上海安科瑞電氣有限公司