專利名稱：遠(yuǎn)程多相費控電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電能計量儀表儀器領(lǐng)域，更特定言之，本實用新型涉及一種對電網(wǎng)用戶用電量進(jìn)行精確計量的遠(yuǎn)程費控多相智能電能表及其新穎低耗電源配置。
背景技術(shù)：
符合以下技術(shù)要求GB/T17215. 301-2007多功能電能表特殊要求GB/T17215. 211-2006交流電測量設(shè)備通用要求試驗和試驗條件——第11部分
測量設(shè)備當(dāng)前，智能電能表越來越廣泛地應(yīng)用于工業(yè)和生活用電現(xiàn)場計量。但是針對用電類型日益復(fù)雜的情況，目前使用的費控電能表多數(shù)功能簡單，而增加功能和穩(wěn)定性則勢必造成電能表成本增加，對產(chǎn)品使用造成一定限制。另外，在用電計量、通訊傳輸和數(shù)據(jù)處理方面，仍沒有一種低成本、高效率的費控智能電能表能夠得以推廣。

實用新型內(nèi)容本實用新型旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提出一種遠(yuǎn)程多相費控電能表，具有低功耗、高速度、可靠性高，生產(chǎn)方便等特點。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案，一種遠(yuǎn)程多相費控電能表，包括電源配置和電能表功能單元，其特征在于所述電能表功能單元包括處理器、RTC芯片和ESAM，電源配置連接至處理器和ESAM并為之提供工作電源，RTC芯片和ESAM分別通信連接至處理器。作為優(yōu)選，電源配置包括第一級供電電源、第二級供電電源、第三級供電電源和第四級供電電源。第一級供電電源通過電壓監(jiān)測電路連接至處理器的APWRCH端，第二級供電電源依次通過電壓監(jiān)測電路和DC/DC電路連接至處理器的VCC端，第三級供電電源依次通過假負(fù)載電路和MOSFET管連接至處理器的VCC端，第四級供電電源連接至處理器的RTCBATCHK 端。作為優(yōu)選，電壓監(jiān)測電路進(jìn)一步連接至處理器的PWR_CH端，并通過MOSFET管連接至處理器的VCC端。作為優(yōu)選，第四級供電電源進(jìn)一步通過MOSFET管連接至處理器的VCC端。作為優(yōu)選，處理器VCC端的運行電流介于20mA至80mA之間。作為優(yōu)選，第三級供電電源進(jìn)一步通過假負(fù)載電路連接至處理器的BTlTST端。作為優(yōu)選，在第一級供電電源與第二級供電電源間進(jìn)一步連接有線性整流電路。作為優(yōu)選，處理器中設(shè)有計量模塊和停電模塊，所述ESAM中設(shè)有事件處理模塊。作為優(yōu)選，RTC芯片以IIC總線方式通信連接至處理器。本實用新型的有益效果是顯而易見的采用比較成熟的處理器和多級電源組合平臺進(jìn)行設(shè)計，具有低功耗、高速度等特點；用大容量存儲器實現(xiàn)電量需量、事件記錄及負(fù)荷、曲線功能，可靠性高，生產(chǎn)方便。

以下將參照附圖來進(jìn)一步詳盡描述本實用新型電能表的優(yōu)選實施方式，圖中的相同或相似標(biāo)記指代相同元件或功能模塊，其中圖I為本實用新型遠(yuǎn)程費控多相智能電能表的結(jié)構(gòu)原理圖。圖2為本實用新型電源配置對處理器的供電工作模式的控制過程示意圖。圖3為本實用新型停電模塊的電路原理圖。
具體實施方式
參照圖1，本實用新型遠(yuǎn)程多相費控電能表的優(yōu)選實施例包括電源配置I和電能 表功能單元2，其中電能表功能單元2包括處理器50、RTC芯片60和ESAM70。電源配置I連接至處理器50和ESAM 70并為之提供工作電源，RTC芯片60和ESAM 70分別通信連接至處理器50。由于有時區(qū)時段及費率要求，對時鐘要求較高，故采用低功耗、高精度的RTC芯片 DS3231SN，作為優(yōu)選，電源配置I包括第一級供電電源10、第二級供電電源20、第三級供電電源30和第四級供電電源40。第一級供電電源10通過電壓監(jiān)測電路15連接至處理器50的APffRCH端，第二級供電電源20依次通過電壓監(jiān)測電路25和DC/DC電路26連接至處理器50的VCC端，第三級供電電源30依次通過假負(fù)載電路35和MOSFET管36連接至處理器50的VCC端，第四級供電電源40連接至處理器50的RTCBATCHK端。作為優(yōu)選，電壓監(jiān)測電路25進(jìn)一步連接至處理器50的PWR_CH端，并通過MOSFET管45連接至處理器50的VCC端。作為優(yōu)選，第四級供電電源40進(jìn)一步通過MOSFET管45連接至處理器50的VCC端。作為優(yōu)選，第三級供電電源30進(jìn)一步通過假負(fù)載電路35連接至處理器50的BTlTST 端。作為優(yōu)選，在第一級供電電源10與第二級供電電源20間進(jìn)一步連接有線性整流電路12。作為優(yōu)選，RTC芯片60以IIC總線方式通信連接至處理器50。根據(jù)本實用新型的優(yōu)選實施例，本實用新型電能表內(nèi)部主系統(tǒng)電源供電具有下列次序①第一級供電電源10作為輔助電源，其實現(xiàn)方法是輔助電源的輸出電壓明顯比線性電源整流獲得的電壓要高，從而電源功率主要從輔助電源輸出，即處理器50的VCC端作為主系統(tǒng)電源，而第一級供電電源10與第二級供電電源20之間串接有一個線性整流電路，并優(yōu)選地包括一個雙通電路，當(dāng)輔助電源輸出電壓高于第二級供電電源20時，直接由輔助電源進(jìn)行供電。當(dāng)另外輔助電源供電時，提供給處理器50輔助電源供電的邏輯信號APWRCH，即輔助電源供電情況下此APWRCH信號為高電平，否則為低電平。②第二級供電電源20作為系統(tǒng)進(jìn)線的線路電源，即主系統(tǒng)電源，在輔助電源停電情況下，電源將自動切換至此系統(tǒng)電源加以供電。該功能由電壓監(jiān)測電路25來實現(xiàn)。當(dāng)輔助電源或者系統(tǒng)電源供電時，均會提供給處理器50 —個非電池供電的信號PWR.CH,在輔助電源或者系統(tǒng)電源任一電源供電情況下，PWR.CH為高電平，而兩者均不供電情況下PWR_CH為低電平。在PWR_CH為高電平情況下，處理器50可以工作在全速模式下，正常接受并處理一切事件。③第三級供電電源30作為外接可更換的6V —次性電池(或稱之為停抄電池)，即在輔助電源、系統(tǒng)電源均停止供電情況下，電源將自動切換到此電源30加以供電，按照前述，此時PWR_CH為低電平。
提供給處理器50此停抄電池是否有電的狀態(tài)信號RTCBATCHK，RTCBATCHK為高電平時說明停抄電池電壓高于4. 6V，否則可以視為無停抄電池信號輸入。在PWR_CH為低電平情況下，處理器50系統(tǒng)立即處理相關(guān)接口配置并進(jìn)入一個低功耗模式。④第四級供電電源40作為處理器50的備用電池(或稱之為時鐘電池)。在所述輔助電源10、系統(tǒng)電源20、停抄電池30均停止供電的情況下，電源配置I將自動切換至?xí)r鐘電池供電，主要是用來確保處理器50的內(nèi)置時鐘系統(tǒng)可靠運行。圖2繪示出電源配置I對處理器50的供電工作模式的控制過程示意圖。I)系統(tǒng)上電輔助電源或系統(tǒng)電源供電導(dǎo)致PWR_CH呈高電平狀態(tài)，均視為系統(tǒng)上電狀態(tài)，此時處理器(50)工作在全速模式。2)系統(tǒng)上電與線路掉電(包括A、B、C三相電)由于輔助電源10和硬件電路的原因，PWR_CH呈高電平狀態(tài)也可能出現(xiàn)線路掉電，即PWR_CH為高電平時不一定表示線路就未掉電。所以針對線路掉電情況的判斷(包括斷相、失壓、全失壓等)，固件需要采取單獨的處理機制，硬件并沒有提供相關(guān)信號。3)處理器50的低功耗模式PWR_CH為低電平時，處理器50工作在低功耗模式。A、停抄電池有電情況停抄電池有電允許停電激活。處理器50每隔一定的時間進(jìn)線按鍵掃描及紅外信號檢測，當(dāng)捕獲到有效的激活條件時，開始激活操作。如果被停電激活，過程中需要進(jìn)行停抄電池的電壓分析1.激活后，BTlTST為低電平，表現(xiàn)為停抄電池欠壓，應(yīng)立即終止激活相關(guān)操作；2.激活后，BTlTST為高電平，則啟動停抄電池的假負(fù)載電路35，繼續(xù)判斷BTlTST的電平，如果仍為高則繼續(xù)激活操作，否則立即終止激活相關(guān)操作。作為優(yōu)選，停抄電池40的假負(fù)載為模擬的激活后操作的最大負(fù)載。B、停抄電池?zé)o電情況BT1TST為低電平，此時處理器50由時鐘電池供電。停抄電池?zé)o電禁止停電激活。按照前述，本實用新型電能表的全速運行電流為20mA至80mA,處理器50的VCC端電流優(yōu)選為27mA。低功耗模式下，停抄電池電流約為14. 3 ii A至20 ii A。按照圖2所示，處理器50的停電激活電流為7. 4mA至9. 8mA。作為優(yōu)選，在本實用新型的優(yōu)選實施例中，處理器50中設(shè)有計量模塊51和停電模塊52，ESAM 70中設(shè)有事件處理模塊71。事件處理模塊71優(yōu)選為一個數(shù)字信號處理器(DSP)，其根據(jù)處理器50的瞬時參數(shù)判斷事件(例如預(yù)付費的費率發(fā)生、線路掉電)是否發(fā)生，如果發(fā)生則通過控制電能表繼電器、聲光報警器等進(jìn)行相應(yīng)的報警和顯示。計量模塊51主要選用低功耗計量芯片，例如ADI公司的ADE7858，在1000 I動態(tài)范圍內(nèi)誤差能達(dá)到
0.1%，并具有諧波測量功能。停電模塊51優(yōu)選為一個電源切換控制電路，如圖3所示。當(dāng)輔助電源10或系統(tǒng)電源20有電時，處理器50通過4V電壓經(jīng)二極管D3后供電。在停電后4V變成0V，此后如果需要進(jìn)行全失壓操作，則 通過處理器50控制ADE_PC信號輸出高電平驅(qū)動Q12、Q10導(dǎo)通，讓停抄電池40給處理器50供電。ADE_PC信號可在正常時設(shè)置為輸入狀態(tài)，只有需要時才設(shè)置為輸出狀態(tài)控制電能表電路工作。以上僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并非是對本實用新型技術(shù)方案的限制，本實用新型所主張系統(tǒng)模塊的組件數(shù)量可為多個不同組合。應(yīng)當(dāng)了解，一切基于本實用新型技術(shù)原理的修改和變化均應(yīng)涵蓋于本實用新型所主張的技術(shù)精神中。
權(quán)利要求1.遠(yuǎn)程多相費控電能表，包括電源配置(I)和電能表功能單元(2)，其特征在于所述電能表功能單元⑵包括處理器(50)、RTC芯片(60)和ESAM (70)，所述電源配置⑴連接至處理器(50)和ESAM(70)并為之提供工作電源，所述RTC芯片(60)和ESAM(70)分別通信連接至處理器(50)。
2.如權(quán)利要求I所述的遠(yuǎn)程多相費控電能表，其特征在于所述電源配置(I)包括第一級供電電源(10)、第二級供電電源(20)、第三級供電電源(30)和第四級供電電源(40)，所述第一級供電電源(10)通過電壓監(jiān)測電路(15)連接至處理器(50)的APWRCH端，所述第二級供電電源(20)依次通過電壓監(jiān)測電路(25)和DC/DC電路(26)連接至處理器(50)的VCC端，所述第三級供電電源(30)依次通過假負(fù)載電路(35)和MOSFET管(36)連接至處理器(50)的VCC端，所述第四級供電電源(40)連接至處理器(50)的RTCBATCHK端。
3.如權(quán)利要求I或2所述的遠(yuǎn)程多相費控電能表，其特征在于所述電壓監(jiān)測電路(25)進(jìn)一步連接至處理器(50)的PWR_CH端，并通過MOSFET管(45)連接至處理器(50)的 VCC 端。
4.如前述權(quán)利要求I或2所述的遠(yuǎn)程多相費控電能表，其特征在于所述第四級供電電源(40)進(jìn)一步通過MOSFET管(45)連接至處理器(50)的VCC端。
5.如前述權(quán)利要求3所述的遠(yuǎn)程多相費控電能表，其特征在于所述第四級供電電源(40)進(jìn)一步通過MOSFET管(45)連接至處理器(50)的VCC端。
6.如前述權(quán)利要求I或2所述的遠(yuǎn)程多相費控電能表，其特征在于所述處理器(50)的VCC端的運行電流介于20mA至80mA之間。
7.如權(quán)利要求I或2所述的遠(yuǎn)程多相費控電能表，其特征在于所述第三級供電電源(30)進(jìn)一步通過假負(fù)載電路(35)連接至處理器(50)的BTlTST端。
8.如權(quán)利要求I或2所述的遠(yuǎn)程多相費控電能表，其特征在于在所述第一級供電電源(10)與第二級供電電源(20)間進(jìn)一步連接有線性整流電路(12)。
9.如權(quán)利要求I所述的遠(yuǎn)程多相費控電能表，其特征在于所述處理器(50)中設(shè)有計量模塊(51)和停電模塊(52)，所述ESAM(70)中設(shè)有事件處理模塊(71)。
10.如權(quán)利要求I所述的遠(yuǎn)程多相費控電能表，其特征在于所述RTC芯片(60)以IIC總線方式通信連接至處理器(50)。
專利摘要本實用新型公開了一種遠(yuǎn)程多相費控電能表，包括電源配置和電能表功能單元，其特征在于所述電能表功能單元包括處理器、RTC芯片和ESAM，電源配置連接至處理器和ESAM并為之提供工作電源，RTC芯片和ESAM分別通信連接至處理器。本實用新型具有低功耗、高速度、可靠性高，生產(chǎn)方便等特點。
文檔編號G01R22/06GK202494721SQ20122006472
公開日2012年10月17日 申請日期2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月27日
發(fā)明者姚徐旭, 張榮升, 肖伍生, 顧曉峰 申請人:華立儀表集團股份有限公司