本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01410617908.7、申請(qǐng)日為2014年11月5日、發(fā)明創(chuàng)造名稱為“可測(cè)量剩余電流的電能表”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

本發(fā)明涉及智能電能表，具體涉及一種可測(cè)量剩余電流的電能表。

背景技術(shù)：

剩余電流是指配電線路中各相電流矢量和不為零的電流，大部分情況下是由設(shè)備或線路的漏電引起的，漏電嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀電氣設(shè)備或線路，引起火災(zāi)。因此在低壓電網(wǎng)中進(jìn)行剩余電流檢測(cè)和安裝剩余電流動(dòng)作保護(hù)器是防止人身觸電、電氣火災(zāi)及電氣設(shè)備損壞的一種有效的防護(hù)措施。世界各國(guó)和國(guó)際電工委員會(huì)通過(guò)制訂相應(yīng)的電氣安裝規(guī)程和用電規(guī)程在低壓電網(wǎng)中大力推廣使用剩余電流動(dòng)作保護(hù)器。但是剩余電流保護(hù)器只能在剩余電流發(fā)生超限故障時(shí)進(jìn)行跳閘保護(hù)，無(wú)法進(jìn)行預(yù)警及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

現(xiàn)在的電能表雖然可以進(jìn)行相線電流、零線電流測(cè)量，但都沒(méi)有剩余電流的測(cè)量功能。申請(qǐng)?zhí)枮?00420018274.5、名稱為“單相電子式漏電檢測(cè)智能電能表”的中國(guó)專利文獻(xiàn)，其公開了一種可以對(duì)漏電流進(jìn)行檢測(cè)識(shí)別的電能表，但該電能表卻無(wú)法對(duì)漏電流值進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，且無(wú)法對(duì)用戶線路中的漏電流進(jìn)行記錄。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：為解決用戶線路中剩余電流的實(shí)時(shí)測(cè)量問(wèn)題，本發(fā)明提供一種可以對(duì)用戶側(cè)的剩余電流進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量、預(yù)警和報(bào)警功能的電能表，并且具有節(jié)省成本、安裝方便、可以大面積推廣等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：本發(fā)明的可測(cè)量剩余電流的電能表，包括殼體、接線端子座、相線、零線；上述的接線端子座包括第一接線端子、第二接線端子、第三接線端子和第四接線端子；接線端子座固定安裝在殼體上；相線和零線安裝在殼體內(nèi)；零線的一端與第三接線端子電連接；零線的另一端與第四接線端子電連接；其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：還包括繼電器、相線電流采樣電阻、剩余電流互感器和電路裝置；

上述的繼電器、相線電流采樣電阻和剩余電流互感器均設(shè)置在殼體內(nèi)；

相線電流采樣電阻的一端與第一接線端子電連接；相線電流采樣電阻的另一端與繼電器電連接；相線的一端與第二接線端子電連接；相線的另一端與繼電器電連接；零線與相線相靠近，且零線與相線相靠近處折彎成口字形；剩余電流互感器設(shè)置于相線和零線相靠近處，且相線和零線穿過(guò)剩余電流互感器；

上述的電路裝置包括電壓采樣模塊、信號(hào)處理模塊、a/d轉(zhuǎn)換模塊、電能計(jì)量模塊、單片機(jī)處理模塊、繼電器控制模塊、通信模塊、lcd顯示模塊、按鍵模塊和電源模塊；

電路裝置的電壓采樣模塊、信號(hào)處理模塊、a/d轉(zhuǎn)換模塊、電能計(jì)量模塊、單片機(jī)處理模塊、繼電器控制模塊、通信模塊和電源模塊設(shè)置在殼體內(nèi)；

電壓采樣模塊設(shè)有信號(hào)輸出端；信號(hào)處理模塊設(shè)有電壓采樣信號(hào)輸入端、相線電流采樣信號(hào)輸入端、剩余電流信號(hào)輸入端和信號(hào)輸出端；a/d轉(zhuǎn)換模塊設(shè)有信號(hào)輸入端、第一信號(hào)輸出端和第二信號(hào)輸出端；電能計(jì)量模塊設(shè)有信號(hào)輸入端和信號(hào)輸出端；單片機(jī)處理模塊設(shè)有采樣信號(hào)輸入端、用電量信號(hào)輸入端、繼電器控制信號(hào)輸出端、通信端、顯示信號(hào)輸出端和按鍵信號(hào)輸入端；繼電器控制模塊設(shè)有信號(hào)輸入端和控制信號(hào)輸出端；通信模塊設(shè)有對(duì)內(nèi)通信端和對(duì)外通信端；lcd顯示模塊設(shè)有信號(hào)輸入端；按鍵模塊設(shè)有信號(hào)輸出端；

信號(hào)處理模塊的電壓采樣信號(hào)輸入端、相線電流采樣信號(hào)輸入端和剩余電流信號(hào)輸入端分別與電壓采樣模塊的信號(hào)輸出端、相線電流采樣電阻和剩余電流互感器對(duì)應(yīng)電連接；a/d轉(zhuǎn)換模塊的信號(hào)輸入端與信號(hào)處理模塊的信號(hào)輸出端電連接；電能計(jì)量模塊的信號(hào)輸入端與a/d轉(zhuǎn)換模塊的第一信號(hào)輸出端信號(hào)電連接；單片機(jī)處理模塊的采樣信號(hào)輸入端與a/d轉(zhuǎn)換模塊的第二信號(hào)輸出端信號(hào)電連接；單片機(jī)處理模塊的用電量信號(hào)輸入端與電能計(jì)量模塊信號(hào)輸出端信號(hào)電連接；繼電器控制模塊的信號(hào)輸入端與單片機(jī)處理模塊的繼電器控制信號(hào)輸出端信號(hào)電連接；繼電器控制模塊的控制信號(hào)輸出端與繼電器的控制端電連接；通信模塊的對(duì)內(nèi)通信端與單片機(jī)處理模塊的通信端雙向信號(hào)電連接；lcd顯示模塊的信號(hào)輸入端與單片機(jī)處理模塊的顯示信號(hào)輸出端信號(hào)電連接；按鍵模塊的信號(hào)輸出端與單片機(jī)處理模塊的按鍵信號(hào)輸入端信號(hào)電連接；電源模塊提供工作電源；

使用時(shí)，所述的單片機(jī)處理模塊實(shí)時(shí)接收a/d轉(zhuǎn)換模塊和電能計(jì)量模塊上傳的電網(wǎng)電壓值、相線電流值、剩余電流值、電網(wǎng)頻率、功率因素、用電量信息，計(jì)算出零線電流值，并發(fā)送給監(jiān)控后臺(tái)用于判斷用戶是否正常用電及是否存在竊電行為；

所述的單片機(jī)處理模塊將用戶線路上的實(shí)時(shí)剩余電流值主動(dòng)上報(bào)給監(jiān)控后臺(tái)；監(jiān)控后臺(tái)通過(guò)對(duì)剩余電流超限報(bào)警事件的統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)用戶電路中可能發(fā)生的剩余電流超限進(jìn)行預(yù)測(cè)，向用戶電能表發(fā)出信息，由電能表向用戶進(jìn)行提前預(yù)警；監(jiān)控后臺(tái)通過(guò)電路裝置和繼電器可遠(yuǎn)程控制切斷用戶電源；

上述的電路裝置的通信模塊包括紅外通信接口、rs485通信接口和載波通信接口；紅外通信接口、rs485通信接口和載波通信接口分別設(shè)有對(duì)內(nèi)通信端和對(duì)外通信端；紅外通信接口、rs485通信接口和載波通信接口的對(duì)內(nèi)通信端共同構(gòu)成上述的通信模塊的對(duì)內(nèi)通信端；紅外通信接口、rs485通信接口和載波通信接口的對(duì)外通信端共同構(gòu)成上述的通信模塊的對(duì)外通信端。

上述的電路裝置的lcd顯示模塊包括安裝在殼體上用于顯示用電量、實(shí)時(shí)剩余電流值以及剩余電流超限時(shí)報(bào)警信息的lcd顯示屏；按鍵模塊包括安裝在殼體上供用戶查閱信息交互用的按鍵。

上述的繼電器為jml82型磁保持的繼電器；剩余電流互感器為hlty1型電流互感器；相線電流采樣電阻為錳銅采樣電阻。

本發(fā)明具有積極的效果：（1）本發(fā)明的可測(cè)量剩余電流的電能表，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶線路中的剩余電流進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量、記錄，當(dāng)檢測(cè)的剩余電流超過(guò)預(yù)置的報(bào)警閥值時(shí)能夠自動(dòng)報(bào)警，并形成剩余電流超限報(bào)警事件記錄；所有的剩余電流測(cè)量數(shù)據(jù)和記錄可通過(guò)rs485、載波等通信接口上傳到監(jiān)控后臺(tái)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由監(jiān)控后臺(tái)對(duì)所有用戶的剩余電流事件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并最終對(duì)用戶的剩余電流事件進(jìn)行預(yù)警。（2）本發(fā)明的可測(cè)量剩余電流的電能表，在現(xiàn)有的智能電表上進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)成本不高，且不影響現(xiàn)有電能表的功能和外形尺寸，便于大面積推廣。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中殼體省略了前蓋未畫出；

圖2為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意框圖。

上述附圖中的附圖標(biāo)記如下：

殼體1，

接線端子座2，第一接線端子21，第二接線端子22，第三接線端子23，第四接線端子24，

繼電器3，

相線電流采樣電阻4，

相線5，

零線6，

剩余電流互感器7，

電路裝置8，電壓采樣模塊81，信號(hào)處理模塊82，a/d轉(zhuǎn)換模塊83，電能計(jì)量模塊84，單片機(jī)處理模塊85，繼電器控制模塊86，通信模塊87，lcd顯示模塊88，按鍵模塊89，電源模塊80。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

（實(shí)施例1）

見(jiàn)圖1，本實(shí)施例的可測(cè)量剩余電流的電能表，殼體1、接線端子座2、繼電器3、相線電流采樣電阻4、相線5、零線6、剩余電流互感器7和電路裝置8組成。

接線端子座2包括第一接線端子21、第二接線端子22、第三接線端子23和第四接線端子24，接線端子座2固定安裝在殼體1上，且位于殼體1的下端。

繼電器3固定設(shè)置在殼體1內(nèi)。本實(shí)施例中，繼電器3優(yōu)選采用jml82型磁保持繼電器。

相線電流采樣電阻4設(shè)置在殼體1內(nèi)。相線電流采樣電阻4本實(shí)施例中優(yōu)選采用錳銅采樣電阻。相線電流采樣電阻4的一端與第一接線端子21電連接；相線電流采樣電阻4的另一端與繼電器3電連接。

相線5、零線6和剩余電流互感器7均設(shè)置在殼體1內(nèi)。

相線5的一端與第二接線端子22電連接；相線5的另一端與繼電器3電連接。

零線6的一端與第三接線端子23電連接；零線6的另一端與第四接線端子24電連接。零線6在殼體1內(nèi)與相線5相靠近，且零線6與相線5相靠近處折彎成口字形，用于確保剩余電流互感器7在電表正常接線時(shí)能正確采樣用戶線路中的剩余電流。

剩余電流互感器7設(shè)置于相線5和零線6相靠近處，相線5和零線6穿過(guò)剩余電流互感器7。本實(shí)施例中，剩余電流互感器7優(yōu)選采用hlty1型電流互感器。

參見(jiàn)圖2，電路裝置8主要由電壓采樣模塊81、信號(hào)處理模塊82、a/d轉(zhuǎn)換模塊83、電能計(jì)量模塊84、單片機(jī)處理模塊85、繼電器控制模塊86、通信模塊87、lcd顯示模塊88、按鍵模塊89和電源模塊80組成。

電路裝置8的電壓采樣模塊81、信號(hào)處理模塊82、a/d轉(zhuǎn)換模塊83、電能計(jì)量模塊84、單片機(jī)處理模塊85、繼電器控制模塊86、通信模塊87和電源模塊80設(shè)置在殼體1內(nèi)。

電壓采樣模塊81設(shè)有信號(hào)輸出端；信號(hào)處理模塊82設(shè)有電壓采樣信號(hào)輸入端、相線電流采樣信號(hào)輸入端、剩余電流信號(hào)輸入端和信號(hào)輸出端；a/d轉(zhuǎn)換模塊83設(shè)有信號(hào)輸入端、第一信號(hào)輸出端和第二信號(hào)輸出端；電能計(jì)量模塊84設(shè)有信號(hào)輸入端和信號(hào)輸出端；單片機(jī)處理模塊85設(shè)有采樣信號(hào)輸入端、用電量信號(hào)輸入端、繼電器控制信號(hào)輸出端、通信端、顯示信號(hào)輸出端和按鍵信號(hào)輸入端；繼電器控制模塊86設(shè)有信號(hào)輸入端和控制信號(hào)輸出端；通信模塊87設(shè)有對(duì)內(nèi)通信端和對(duì)外通信端；lcd顯示模塊88設(shè)有信號(hào)輸入端；按鍵模塊89設(shè)有信號(hào)輸出端。

信號(hào)處理模塊82的電壓采樣信號(hào)輸入端、相線電流采樣信號(hào)輸入端和剩余電流信號(hào)輸入端分別與電壓采樣模塊81的信號(hào)輸出端、相線電流采樣電阻4和剩余電流互感器7對(duì)應(yīng)電連接；a/d轉(zhuǎn)換模塊83的信號(hào)輸入端與信號(hào)處理模塊82的信號(hào)輸出端電連接；電能計(jì)量模塊84的信號(hào)輸入端與a/d轉(zhuǎn)換模塊83的第一信號(hào)輸出端信號(hào)電連接；單片機(jī)處理模塊85的采樣信號(hào)輸入端與a/d轉(zhuǎn)換模塊83的第二信號(hào)輸出端信號(hào)電連接；單片機(jī)處理模塊85的用電量信號(hào)輸入端與電能計(jì)量模塊84信號(hào)輸出端信號(hào)電連接；繼電器控制模塊86的信號(hào)輸入端與單片機(jī)處理模塊85的繼電器控制信號(hào)輸出端信號(hào)電連接；繼電器控制模塊86的控制信號(hào)輸出端與繼電器3的控制端電連接；通信模塊87的對(duì)內(nèi)通信端與單片機(jī)處理模塊85的通信端雙向信號(hào)電連接；通信模塊87的對(duì)外通信端使用時(shí)與監(jiān)控后臺(tái)通信；lcd顯示模塊88的信號(hào)輸入端與單片機(jī)處理模塊85的顯示信號(hào)輸出端信號(hào)電連接；按鍵模塊89的信號(hào)輸出端與單片機(jī)處理模塊85的按鍵信號(hào)輸入端信號(hào)電連接；電源模塊80為電能表提供工作電源。

電路裝置8的lcd顯示模塊88包括安裝在殼體1上的lcd顯示屏；按鍵模塊89包括安裝在殼體1上的按鍵。lcd顯示模塊88的lcd顯示屏用于正常工作時(shí)顯示用戶的用電量以及剩余電流超限時(shí)的報(bào)警信息的顯示。按鍵模塊89上的按鍵用于電力用戶查閱用電量信息等與電能表的交互。

通信模塊87本實(shí)施例中，優(yōu)選包括紅外通信接口、rs485通信接口和載波通信接口。紅外通信接口、rs485通信接口和載波通信接口分別設(shè)有對(duì)內(nèi)通信端和對(duì)外通信端；紅外通信接口、rs485通信接口和載波通信接口的對(duì)內(nèi)通信端共同構(gòu)成前述的通信模塊87的對(duì)內(nèi)通信端；紅外通信接口、rs485通信接口和載波通信接口的對(duì)外通信端共同構(gòu)成前述的通信模塊87的對(duì)外通信端。通信模塊87的紅外通信接口用于工作人員現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置參數(shù)和讀取表內(nèi)數(shù)據(jù)。rs485通信接口和載波通信接口主要用于與供電部門的監(jiān)控后臺(tái)通信。

本實(shí)施例的可測(cè)量剩余電流的電能表，其工作原理和工作過(guò)程簡(jiǎn)述如下：

本實(shí)施例的可測(cè)量剩余電流的電能表，其使用時(shí)，相線電流回路由相線電流采樣電阻4、繼電器3和相線5組成；相線電流從接線端子座2的第一接線端子21流入、第二接線端子22流出；相線電流信號(hào)由相線電流采樣電阻4上取得。

零線電流回路由零線6構(gòu)成，零線電流從接線端子座2的第四接線端子24流入，第三接線端子23流出。

剩余電流信號(hào)由剩余電流采樣互感器7取得。

電網(wǎng)電壓采樣及用電量計(jì)算為現(xiàn)有電能表的現(xiàn)有技術(shù)。

電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)、相線電流采樣信號(hào)、剩余電流采樣信號(hào)送到電路裝置8的信號(hào)處理模塊82進(jìn)行放大處理后，經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換模塊83轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，一路送電能計(jì)量模塊84進(jìn)行實(shí)時(shí)電量計(jì)算。單片機(jī)處理模塊85實(shí)時(shí)接收a/d轉(zhuǎn)換模塊83和電能計(jì)量模塊84上傳的電網(wǎng)電壓值、相線電流值、剩余電流值、電網(wǎng)頻率、功率因素、用電量等信息；單片機(jī)處理模塊85通過(guò)相線電流值、剩余電流值、電網(wǎng)頻率、功率因素等參數(shù)，計(jì)算出零線電流值，供監(jiān)控后臺(tái)判斷用戶是否正常用電及是否存在竊電行為。單片機(jī)處理模塊85將電網(wǎng)電壓、相線電流、零線電流、剩余電流、用電量等信息進(jìn)行存儲(chǔ)并發(fā)給lcd顯示模塊88的lcd顯示屏進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，通過(guò)通信模塊87的載波通信接口或rs485接口發(fā)送到監(jiān)控后臺(tái)供用電信息采集系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；同時(shí)，單片機(jī)處理模塊85將用戶線路上的實(shí)時(shí)剩余電流值與預(yù)置的剩余電流報(bào)警閥值進(jìn)行比較：若實(shí)時(shí)剩余電流值超過(guò)預(yù)置的報(bào)警閥值，則通過(guò)lcd顯示模塊88的lcd顯示屏向用戶進(jìn)行報(bào)警，并通過(guò)載波通信接口或者rs485通信接口主動(dòng)上報(bào)給監(jiān)控后臺(tái)；同時(shí)對(duì)本次剩余電流超限報(bào)警事件進(jìn)行記錄，以監(jiān)控后臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)查詢。監(jiān)控后臺(tái)通過(guò)對(duì)剩余電流超限報(bào)警事件的統(tǒng)計(jì)分析，可以對(duì)用戶電路中可能發(fā)生的剩余電流超限進(jìn)行預(yù)測(cè)，并通過(guò)載波通信接口或rs485通信接口向本用戶電能表發(fā)出信息，由電能表向用戶進(jìn)行提前預(yù)警。必要時(shí)，監(jiān)控后臺(tái)通過(guò)電路裝置8可遠(yuǎn)程控制繼電器3切斷用戶的電源，以防火災(zāi)等惡性事件的發(fā)生。

綜上，本實(shí)施例的可測(cè)量剩余電流的電能表，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶線路中的剩余電流進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量、記錄，當(dāng)檢測(cè)的剩余電流超過(guò)預(yù)置的報(bào)警閥值時(shí)能夠自動(dòng)報(bào)警，并形成剩余電流超限報(bào)警事件記錄；所有的剩余電流測(cè)量數(shù)據(jù)和記錄可通過(guò)rs485、載波等通信接口上傳到監(jiān)控后臺(tái)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由監(jiān)控后臺(tái)對(duì)所有用戶的剩余電流事件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并最終對(duì)用戶的剩余電流事件進(jìn)行預(yù)警；而且，其只需要在現(xiàn)有的智能電表上進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)成本不高，且不影響現(xiàn)有電能表的功能和外形尺寸，便于大面積推廣。

以上實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式的說(shuō)明，而非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變換和變化而得到相對(duì)應(yīng)的等同的技術(shù)方案，因此所有等同的技術(shù)方案均應(yīng)該歸入本發(fā)明的專利保護(hù)范圍。