一種三相高精度多功能電能表的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于三相電能表【技術領域】，涉及一種三相高精度多功能電能表，主控制器通過常規(guī)接口方式分別與通訊電路、存儲電路、時鐘電路、按鍵電路、計量模塊和顯示驅動電路電信息連通，實現(xiàn)主控制器對各電路單元的控制，計量模塊輸入端分別與電壓采樣電路、電流采樣電路和網卡電信息連通，網卡輸入端接有以太網接口，顯示驅動電路輸出端接有顯示器；通訊電路為帶RS485通信接口的電路單元，存儲電路中的存儲器集成電路選用FM24CL64，主控制器選用型號為STM32F207ZE系列單片機，計量模塊中的電能計量芯片為ADE7880；其結構簡單，成本低，體積小，功耗小，可靠性高，通用性好，抗干擾能力強，兼容性好，防靜電能力強，升級換代簡易。
【專利說明】一種三相高精度多功能電能表
【技術領域】:
[0001]本發(fā)明屬于三相電能表【技術領域】，涉及一種三相高精度多功能電能表，既能適用于傳統(tǒng)舊式電網系統(tǒng)，又可用于過程層具有電子式互感器的新型電網系統(tǒng)，最大程度適應市場需求。
【背景技術】:
[0002]關口電能表是指安裝在發(fā)電企業(yè)上網、跨區(qū)聯(lián)絡線、省網聯(lián)絡線及省內下網等關口電能計量裝置中的電能表，其采集數(shù)據(jù)用于貿易結算和內部經濟指標的考核，在整個電網的電能計量中起著重要作用，并為電網的調度、國家能源戰(zhàn)略、社會經濟發(fā)展、能源調配等提供關鍵詳盡的能源數(shù)據(jù)支撐，適用于關口的電能表一般選用進口或國產符合規(guī)程要求的多功能電能表，要求具備雙向計量，計量有功、無功電能、峰、平、谷尖峰電能、最大需量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?。目前，安裝運行在發(fā)電企業(yè)上網、跨區(qū)聯(lián)絡線、省網聯(lián)絡線及省內下網等關口電能計量裝置中的高端關口表，大多為進口的0.2S級、0.5S級或0.5級多功能電能表，常見運行在國內的高精度等級電能表主要有蘭吉爾公司的U/Q/D，EDMI公司的MK3，ION公司的10N8000等系列，價格較為昂貴；而國內的智能電能表由于受:到國網和南網統(tǒng)一招標的限制，沒有得到很好的發(fā)展，性能和質量都處于中低端水平，大都匹配性不好，數(shù)據(jù)通信不夠快速可靠，精度一般，EMC方面有諸多缺陷等，尤其是快速瞬變脈沖群兼容性不高。另一方面，傳統(tǒng)的關口表計量原理為電流經過互感器，高電壓高電流變?yōu)榈碗妷旱碗娏?，進入電能表經過表內的互感器轉換后進入計量模塊，得到相關的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)測量，由于需要經過專用的互感器才能進入電能表，所以每只電能表處理的對象有限，不能滿足大型智能電網系統(tǒng)的需求；例如有中國專利200720039181.4公開了一種三相多功能電能表，采用A/D轉換和DSP芯片代 替?zhèn)鹘y(tǒng)專用電能芯片來實現(xiàn)諧波分析功能，增加的USB接口模塊實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)傳輸；中國專利201320376970.2公開的一種抗強磁場、抗直流飽和三相多功能電能表，能夠防止外界磁場的影響和杜絕竊電問題發(fā)生；上述專利均存在性能不佳，精度不高，通信速度慢等缺點，因此本發(fā)明設計一種兼容性好、精度高、具有諧波分析功能的適用于各種規(guī)模用電網絡的三相多功能電能表。

【發(fā)明內容】
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[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的缺點，尋求設計提供一種三相高精度多功能電能表，用于各類電網系統(tǒng)的電能計量，最大程度適應工業(yè)用電的現(xiàn)場環(huán)境。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的高精度多功能電能表的主體器件包括通訊電路、存儲電路、電壓采樣電路、顯示器、顯示驅動電路、主控制器、計量模塊、網卡、以太網接口、時鐘電路、按鍵電路和電流米樣電路，各電路單兀按照電學原理電?目息連通構成二相聞精度多功能電能表的主體，主控制器通過常規(guī)接口方式分別與通訊電路、存儲電路、時鐘電路、按鍵電路、計量模塊和顯示驅動電路電信息連通，實現(xiàn)主控制器對各電路單元的控制，計量模塊輸入端分別與電壓采樣電路、電流采樣電路和網卡電信息連通，網卡輸入端接有以太網接口，顯示驅動電路輸出端接有顯示器；顯示器選用3.5寸1600萬色液晶顯示屏；通訊電路為帶RS485通信接口的電路單元，通訊電路中的RS485通訊接口采用獨立于主電路的電源進行供電，以保證電能表整體工作的穩(wěn)定可靠；存儲電路中的存儲器集成電路選用FM24CL64，電壓采樣電路中的電壓采樣電阻選用0.5%薄膜高精度精密貼片電阻，主控制器選用型號為STM32F207ZE系列單片機，計量模塊中的電能計量芯片為ADE7880，時鐘電路選用自帶晶振的時鐘芯片ISL12022M作為時鐘核心，時鐘電路采用CR2032紐扣電池作為備用電源，使得時鐘芯片在斷電時仍能正常工作以保證計時的準確性；電流采樣電路中的電流采樣電阻和電流互感器分別選用0.5%薄膜高精度精密貼片電阻和0.2級10A/5Ma的互感器。
[0005]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，增設了網卡與以太網接口，使得該電能表既能通過電壓電流采樣進行電能和其他相關參數(shù)的測量與計算，也能通過以太網接口利用實時的采樣信息，進行電能和其他相關參數(shù)的測量與計算；測量精度較高，其中電能計量精度達到0.2S，電壓和電流的測量誤差< ±0.1%，頻率測量誤差< ±0.1%，諧波測量精度達A級；其結構簡單，成本低，體積小，功耗小，可靠性高，通用性好，抗干擾能力強，兼容性好，防靜電能力強，升級換代簡易。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0006]圖1為本發(fā)明的設計框架主體結構原理示意圖。
【具體實施方式】:
[0007]下面結合附圖并通過實施例對本發(fā)明作出進一步詳細說明。
[0008]實施例:
[0009]本實施例包括通訊電路1、存儲電路2、電壓采樣電路3、顯示器4、顯示驅動電路5、主控制器6、計量模塊7、網卡8、以太網接口 9、時鐘電路10、按鍵電路11和電流采樣電路12，各電路單元按照電學原理電信息連通構成三相高精度多功能電能表的主體，主控制器6通過常規(guī)接口方式分別與通訊電路1、存儲電路2、時鐘電路3、按鍵電路4、計量模塊7和顯示驅動電路5電信息連通，實現(xiàn)主控制器6對各電路單元的控制，計量模塊7輸入端分別與電壓采樣電路3、電流采樣電路12和網卡8電信息連通，網卡8輸入端接有以太網接口 9，顯示驅動電路5輸出端接有顯示器4 ;通訊電路I為帶RS485通信接口的電路單元，存儲電路2中的存儲器集成電路選用FM24CL64，電壓采樣電路3中的電壓采樣電阻選用0.5%薄膜高精度精密貼片電阻，主控制器6選用型號為STM32F207ZE系列單片機，計量模塊7中的電能計量芯片為ADE7880，時鐘電路10中的時鐘芯片選用ISL12022M，電流采樣電路12中的電流采樣電阻和電流互感器分別選用0.5%薄膜高精度精密貼片電阻和0.2級10A/5Ma的互感器。
[0010]本實施例中所述通訊電路I中的RS485通訊接口采用獨立于主電路的電源進行供電，以保證電能表整體工作的穩(wěn)定可靠；所述顯示器4選用3.5寸1600萬色液晶顯示屏，能夠多方面、全方位實時顯示包括電壓有效值、電壓峰值、電流有效值、電流峰值、有功功率、無功功率和視在功率等信息；所述時鐘電路10采用自帶晶振的高精度時鐘芯片ISL12022M作為時鐘核心，時鐘電路10采用CR2032紐扣電池作為備用電源，使得時鐘芯片在斷電時仍能正常工作以保證計時的準確性。
[0011]實施例1:
[0012]本實施例以三相多功能電能表具體適用在傳統(tǒng)舊式電網中為例，進行工作原理的詳細說明:
[0013]電流采樣:外界電流進入電流采樣電路12中的電流互感器進行轉換后，通過0.5%薄膜高精度精密貼片電阻進行高精度采樣，同時所選用的104/16V無極性瓷片電容進行采樣保持，信號經采樣處理完畢后即進入計能模塊7中進行下一步的濾波和AD轉換；
[0014]電壓采樣:采用傳統(tǒng)的電阻分壓法進行，通過四個168K電阻和一個2.4K電阻串聯(lián)進行分壓，其中2.4K電阻并聯(lián)貼片電容進行采樣保持，信號經過采樣處理后輸入到計量模塊7中進行下一步的濾波和AD轉換；
[0015]電能計量:電流采樣的結果IAP、IAN、IBP、IBN、ICP、ICN、INP和INN以及電壓采樣的結果VAP、VBP、VCP和VNP經過計量模塊7中的電能計量芯片ADE7880進行轉化和計算，ADE7880芯片中內置了多個二階Σ - Λ型模數(shù)轉化電路(ADC)、數(shù)字積分電路、基準電壓源相關電路及所有需要的信號處理相關電路，能夠計算基波有功、無功、實在功率測量、電壓、電流和所有相位的各諧波上功率因數(shù)和諧波失真；
[0016]存儲與顯示:主控制器6接到計量模塊7傳送的數(shù)據(jù)后進行處理，利用存儲電路
2、顯示器4和顯示驅動電路5進行數(shù)據(jù)的存儲和顯示，最后輸出的通訊信號經光耦隔離后傳送至通訊電路I，通訊電路I中的RS485通訊接口進行協(xié)議轉換后輸送給外部端子。
[0017]實施例2:
[0018]本實施例以三相多功能電能表具體適用在新型電網系統(tǒng)中為例，進行工作原理的詳細說明:
[0019]信息采樣:以太網接口 9直接從全站共享的采樣值數(shù)據(jù)傳輸報中獲取模擬量的實時值，傳輸給計量模塊7進行分析計算，同時還能夠完成與主站的信息交換服務；
[0020]電能計量:計量模塊7通過對接收到的模擬量的實時值進行高速計算，得到電能量及其他測量值并傳送給主控制器6 ;
[0021]存儲與顯示:以STM32F207ZE為核心的主控制器6結合控制程序和其他功能部件對整體電能表的運行進行控制管理，通過與計量模塊7的通訊實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲，通過與顯示驅動電路6及顯示器5的配合連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示。
【權利要求】
1.一種三相高精度多功能電能表，其特征在于主體器件包括通訊電路、存儲電路、電壓采樣電路、顯示器、顯示驅動電路、主控制器、計量模塊、網卡、以太網接口、時鐘電路、按鍵電路和電流采樣電路，各電路單元按照電學原理電信息連通構成三相高精度多功能電能表的主體，主控制器通過常規(guī)接口方式分別與通訊電路、存儲電路、時鐘電路、按鍵電路、計量模塊和顯示驅動電路電信息連通，實現(xiàn)主控制器對各電路單元的控制，計量模塊輸入端分別與電壓采樣電路、電流采樣電路和網卡電信息連通，網卡輸入端接有以太網接口，顯示驅動電路輸出端接有顯示器；顯示器選用3.5寸1600萬色液晶顯示屏；通訊電路為帶RS485通信接口的電路單元，通訊電路中的RS485通訊接口采用獨立于主電路的電源進行供電，以保證電能表整體工作的穩(wěn)定可靠；存儲電路中的存儲器集成電路選用FM24CL64，電壓采樣電路中的電壓采樣電阻選用0.5%薄膜高精度精密貼片電阻，主控制器選用型號為STM32F207ZE系列單片機，計量模塊中的電能計量芯片為ADE7880，時鐘電路選用自帶晶振的時鐘芯片ISL12022M作為時鐘核心，時鐘電路采用CR2032紐扣電池作為備用電源，使得時鐘芯片在斷電時仍能正常工作以保證計時的準確性；電流采樣電路中的電流采樣電阻和電流互感器分別選用0.5%薄膜高精度精密貼片電阻和0.2級10A/5Ma的互感器。
【文檔編號】G01R11/00GK103869115SQ201410134897
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權日:2014年4月4日
【發(fā)明者】牟婷婷 申請人:杭州乾程弘泰電力科技有限公司