本發(fā)明涉及電子電路的技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種負(fù)載電流檢測(cè)電路及電能表外置斷路器。
背景技術(shù):
現(xiàn)有技術(shù)中,為了提高用電信息采集系統(tǒng)費(fèi)控可靠性,確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,通常在電能表上設(shè)置外置斷路器。其中,電能表外置斷路器在具有斷路器的所有性能的前提下,能夠通過(guò)一根控制線實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的欠費(fèi)分閘和付費(fèi)合閘控制。如圖1所示,當(dāng)電能表判斷欠費(fèi)時(shí),通過(guò)控制線發(fā)送一分閘控制信號(hào)至控制模塊,以控制模塊通過(guò)遠(yuǎn)程控制斷路器單元進(jìn)行分閘;在斷路器單元處于分閘狀態(tài)時(shí),若電能表判斷付費(fèi),則通過(guò)控制線發(fā)送一合閘控制信號(hào)至控制模塊,以通過(guò)控制模塊遠(yuǎn)程控制斷路器單元進(jìn)行合閘。
然而,若在用戶(hù)欠費(fèi)時(shí),斷路器單元直接分閘以切斷用電供給的話,無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)緊急用電和照明等基本生活用電的需求,導(dǎo)致用戶(hù)體驗(yàn)不佳。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn),本發(fā)明的目的在于提供一種負(fù)載電流檢測(cè)電路及電能表外置斷路器,在電能表判斷欠費(fèi)時(shí),根據(jù)檢測(cè)到負(fù)載電流大小判斷是否進(jìn)行分閘,以在欠費(fèi)狀態(tài)下仍然滿(mǎn)足用戶(hù)緊急用電和照明燈基本生活用電等需求,從而提高用戶(hù)體驗(yàn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的,本發(fā)明提供一種負(fù)載電流檢測(cè)電路,包括:負(fù)載電流放大模塊,包括電流分流器和電壓放大模塊;所述電流分流器用于獲取流經(jīng)負(fù)載的負(fù)載電流,所述電壓放大模塊用于將所述負(fù)載電流在所述電流分流器上產(chǎn)生的電壓信號(hào)進(jìn)行放大,輸出與所述負(fù)載電流相對(duì)應(yīng)的放大電壓;負(fù)載電流比較模塊,用于比較所述放大電壓與參考電壓的大小,并將所述放大電壓與所述參考電壓的比較結(jié)果作為負(fù)載電流與預(yù)設(shè)參考電流的比較結(jié)果,并輸出所述比較結(jié)果。
于本發(fā)明一實(shí)施例中,所述電流分流器和負(fù)載串聯(lián)在火線端和零線端之間。
于本發(fā)明一實(shí)施例中,所述電流分流器采用錳銅分流器。
于本發(fā)明一實(shí)施例中,所述電壓放大模塊包括一級(jí)放大模塊和二級(jí)放大模塊;
所述一級(jí)放大模塊包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第一電容、第二電容和第一運(yùn)算放大器;所述第一電阻的一端與所述電流分流器的電流流出端相連,另一端與所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端相連;所述第一電容的一端與所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端相連,另一端接地;所述第三電阻的一端與所述電流分流器的電流流入端相連,另一端與所述第一運(yùn)算放大器的正輸入端相連;所述第四電阻的一端與所述第一運(yùn)算放大器的正輸入端相連,另一端接地;所述第二電容的一端與所述第一運(yùn)算放大器的正輸入端相連,另一端接地;所述第二電阻的一端與所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端相連,另一端與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端相連;
所述二級(jí)放大模塊包括第五電阻、第六電阻、第七電阻和第二運(yùn)算放大器;所述第五電阻的一端與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端相連,另一端與所述第二運(yùn)算放大器的正輸入端相連,所述第六電阻的一端接地,另一端與所述第二運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端相連,所述第七電阻的一端與所述第二運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端相連,另一端與所述第二運(yùn)算放大器的輸出端相連,所述第二運(yùn)算放大器的輸出端的電壓即為所述放大電壓。
于本發(fā)明一實(shí)施例中,負(fù)載電流放大模塊還包括低通濾波模塊,所述低通濾波器的輸入端與所述電壓放大模塊的輸出端相連,輸出端輸出低通濾波后的所述放大電壓。
于本發(fā)明一實(shí)施例中,所述低通濾波模塊包括第八電阻和第三電容;所述第八電阻的一端與所述電壓放大模塊的輸出端相連;另一端與所述第三電容和所述低通濾波模塊的輸出端相連,所述第三電容的另一端接地。
于本發(fā)明一實(shí)施例中,所述負(fù)載電流比較模塊包括參考電壓生成模塊和比較器;所述參考電壓生成模塊用于生成參考電壓,其輸出端與所述比較器的負(fù)輸入端相連,所述負(fù)載電流放大模塊的輸出端與所述比較器的正輸入端相連,所述比較器的輸出端輸出所述比較結(jié)果。
于本發(fā)明一實(shí)施例中,所述參考電壓生成模塊包括第九電阻和第十電阻;所述第九電阻的一端與基準(zhǔn)電壓相連,另一端作為所述參考電壓生成模塊的輸出端;所述第十電阻一端與所述參考電壓生成模塊的輸出端相連,另一端接地。
于本發(fā)明一實(shí)施例中,根據(jù)
同時(shí),本發(fā)明還提供一種電能表外置斷路器,包括上述任一所述的負(fù)載電流檢測(cè)電路、斷路器單元和控制模塊;
所述控制模塊與電能表、斷路器單元和所述負(fù)載電流檢測(cè)電路相連,用于在接收到所述電能表發(fā)送來(lái)的欠費(fèi)信息時(shí),控制所述負(fù)載電流檢測(cè)電路獲取所述放大電壓與所述參考電壓的比較結(jié)果,并在所述比較結(jié)果為所述放大電壓大于所述參考電壓時(shí),控制所述斷路器單元分閘。
如上所述,本發(fā)明的負(fù)載電流檢測(cè)電路及電能表外置斷路器,具有以下有益效果:
(1)在電能表判斷欠費(fèi)時(shí),根據(jù)檢測(cè)到負(fù)載電流大小判斷是否進(jìn)行分閘,以在欠費(fèi)狀態(tài)下仍然滿(mǎn)足用戶(hù)緊急用電和照明等基本生活用電的需求;
(2)使得用電管理更加人性化和科學(xué)化,提高了用戶(hù)體驗(yàn)。
附圖說(shuō)明
圖1顯示為現(xiàn)有技術(shù)中電能表外置斷路器于一實(shí)施例中的應(yīng)用示意圖;
圖2顯示為本發(fā)明的負(fù)載電流檢測(cè)電路于一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3顯示為本發(fā)明的負(fù)載電流放大電路于一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4顯示為本發(fā)明的負(fù)載電流比較電路于一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖5顯示為本發(fā)明的電能表外置斷路器于一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖6顯示為本發(fā)明的電能表外置斷路器于一實(shí)施例中的應(yīng)用示意圖。
元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
1負(fù)載電流檢測(cè)電路
11負(fù)載電流放大模塊
111電流分流器
112電壓放大模塊
1121一級(jí)放大模塊
1122二級(jí)放大模塊
113低通濾波模塊
12負(fù)載電流比較模塊
121參考電壓生成模塊
122比較器
2斷路器單元
3控制模塊
4電能表
具體實(shí)施方式
以下由特定的具體實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式,熟悉此技術(shù)的人士可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
須知,本說(shuō)明書(shū)所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等,均僅用以配合說(shuō)明書(shū)所揭示的內(nèi)容,以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀,并非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件,故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義,任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整,在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下,均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí),本說(shuō)明書(shū)中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語(yǔ),亦僅為便于敘述的明了,而非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍,其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整,在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下,當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。
本發(fā)明的負(fù)載電流檢測(cè)電路及電能表外置斷路器通過(guò)進(jìn)行負(fù)載上的電流檢測(cè),在欠費(fèi)情況下,可以根據(jù)用戶(hù)用電的電流大小情況,確定是否分閘。具體地,當(dāng)負(fù)載電流小于預(yù)設(shè)電流閾值時(shí),即使在欠費(fèi)狀態(tài)下,也不分閘,給用戶(hù)繼續(xù)提供緊急用電和照明等基本生活用電。當(dāng)負(fù)載電流大于預(yù)設(shè)電流閾值時(shí),則進(jìn)行分閘。
如圖2所示,于一實(shí)施例中,本發(fā)明的負(fù)載電流檢測(cè)電路1包括負(fù)載電流放大模塊11和負(fù)載電流比較模塊12。
負(fù)載電流放大模塊11包括相連的電流分流器111和電壓放大模塊112。其中,電流分流器111用于獲取流經(jīng)負(fù)載的負(fù)載電流,電壓放大模塊112用于將所述負(fù)載電流在電流分流器111上產(chǎn)生的電壓信號(hào)進(jìn)行放大,輸出與所述負(fù)載電流相對(duì)應(yīng)的放大電壓。
如圖3所示,于一實(shí)施例中,負(fù)載電流放大模塊11中,電流分流器111和負(fù)載串聯(lián)在火線端和零線端之間,從而獲取流經(jīng)負(fù)載的負(fù)載電流。由于電流分流器111的阻值很小,故對(duì)負(fù)載電流的影響可忽略不計(jì)。優(yōu)選地,電流分離器111采用錳銅分流器。
如圖3所示,電壓放大模塊112包括一級(jí)放大模塊1121和二級(jí)放大模塊1122。通過(guò)對(duì)電流分流器111上的電壓信號(hào)進(jìn)行兩次放大,以得到與所述負(fù)載電流相對(duì)應(yīng)的放大電壓。
具體地,一級(jí)放大模塊1121包括第一電阻r1、第二電阻r2、第三電阻r3、第四電阻r4、第一電容c1、第二電容c2和第一運(yùn)算放大器u1a;第一電阻r1的一端與電流分流器111的電流流出端相連,另一端與第一運(yùn)算放大器u1a的負(fù)輸入端相連;第一電容c1的一端與第一運(yùn)算放大器u1a的負(fù)輸入端相連,另一端接地;第三電阻r3的一端與電流分流器111的電流流入端相連,另一端與第一運(yùn)算放大器u1a的正輸入端相連;第四電阻r4的一端與第一運(yùn)算放大器u1a的正輸入端相連,另一端接地;第二電容c2的一端與第一運(yùn)算放大器u1a的正輸入端相連,另一端接地;r2第二電阻的一端與第一運(yùn)算放大器u1a的負(fù)輸入端相連,另一端與第一運(yùn)算放大器u1a的輸出端相連。其中,第一電容c1和第二電容c2為濾波電容。
設(shè)定電流分離器111兩端的電壓值為v0,則通過(guò)一級(jí)放大模塊1121得到的一級(jí)放大電壓v1=v0*(r2/r1)。
二級(jí)放大模塊1122包括第五電阻r5、第六電阻r6、第七電阻r7和第二運(yùn)算放大器u1b;第五電阻r5的一端與第一運(yùn)算放大器u1a的輸出端相連,另一端與第二運(yùn)算放大器u1b的正輸入端相連,第六電阻r6的一端接地,另一端與第二運(yùn)算放大器u1b的負(fù)輸入端相連,第七電阻r7的一端與第二運(yùn)算放大器u1b的負(fù)輸入端相連,另一端與第二運(yùn)算放大器u1b的輸出端相連,第二運(yùn)算放大器u1b的輸出端的電壓即為所述放大電壓。
具體地,通過(guò)二級(jí)放大模塊1122得到的二級(jí)放大電壓,即所述放大電壓v2=v1*(r7/r6)=v0*(r2/r1)**(r7/r6)=v0*a。其中,a為電壓放大模塊112的放大系統(tǒng)。
于本發(fā)明一實(shí)施例中,負(fù)載電流放大模塊11還包括低通濾波模塊113,低通濾波器113的輸入端與電壓放大模塊112的輸出端相連,輸出端輸出低通濾波后的所述放大電壓。
如圖3所示,低通濾波模塊113包括第八電阻r8和第三電容c3;第八電阻r8的一端與電壓放大模塊112的輸出端相連;另一端與第三電容c3和低通濾波模塊113的輸出端相連,第三電容c3的另一端接地。另外,比較器122的驅(qū)動(dòng)電壓和輸出端之間還連接有電阻r11,以保證電路的穩(wěn)定性。
負(fù)載電流比較模塊12與負(fù)載電流放大模塊11相連,用于比較所述放大電壓與參考電壓的大小,并將所述放大電壓與所述參考電壓的比較結(jié)果作為負(fù)載電流與預(yù)設(shè)參考電流的比較結(jié)果,并輸出所述比較結(jié)果。
如圖4所示,負(fù)載電流比較模塊12包括參考電壓生成模塊121和比較器122(u2a)。
參考電壓生成模塊121用于生成參考電壓,其輸出端與比較器122的負(fù)輸入端相連,負(fù)載電流放大模塊11的輸出端與比較器122的正輸入端相連,比較器122的輸出端輸出所述比較結(jié)果。
于本發(fā)明一實(shí)施例中,參考電壓生成模塊121包括第九電阻r9和第十電阻r10;第九電阻r9的一端與基準(zhǔn)電壓(該實(shí)施例中為3.3v)相連,另一端作為參考電壓生成模塊121的輸出端;第十電阻r10一端與參考電壓生成模塊121的輸出端相連,另一端接地。
在本發(fā)明的電能表外置斷路器中,通過(guò)比較負(fù)載電流和預(yù)設(shè)參考電流的大小來(lái)決定欠費(fèi)時(shí)是否進(jìn)行分閘。由于負(fù)載電流與所述放大電壓相對(duì)應(yīng),故需要將預(yù)設(shè)參考電流轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的參考電壓,從而根據(jù)放大電壓和參考電壓的大小關(guān)系,確定負(fù)載電流和預(yù)設(shè)參考電流之間的大小關(guān)系,以確定是否在欠費(fèi)時(shí)分閘。在該實(shí)施例中,根據(jù)
具體地,當(dāng)放大電壓v2大于r9和r10的分壓電壓時(shí),輸出i_over為高電平1;當(dāng)放大電壓v2小于r9和r10的分壓電壓時(shí),輸出i_over為低電平0。
因此,通過(guò)上述負(fù)載電流檢測(cè)電路能夠通過(guò)放大電壓和參考電壓之間的大小關(guān)系,獲取負(fù)載電流和預(yù)設(shè)參考電流之間的大小關(guān)系,即所述比較結(jié)果。
如圖5和圖6所示,于一實(shí)施例中,本發(fā)明的電能表外置斷路器包括上述負(fù)載電流檢測(cè)電路1、斷路器單元2和控制模塊3。
控制模塊3與電能表4、斷路器單元2和負(fù)載電流檢測(cè)電路1相連,用于在接收到電能表4發(fā)送來(lái)的欠費(fèi)信息時(shí),控制負(fù)載電流檢測(cè)電路1獲取所述負(fù)載電流與所述預(yù)設(shè)參考電流的比較結(jié)果,并在比較結(jié)果為負(fù)載電流大于預(yù)設(shè)參考電流時(shí),控制斷路器單元2分閘。
具體地,將i_over信號(hào)輸入控制模塊3,進(jìn)行采集判斷。當(dāng)i_over=1時(shí),判斷負(fù)載電流大于預(yù)設(shè)參考電路,控制模塊3控制斷路器單元2在欠費(fèi)時(shí)分閘。當(dāng)i_over=0時(shí),判斷負(fù)載電流小于設(shè)定閾值,控制模塊3控制斷路器單元2在欠費(fèi)時(shí)不分閘,從而達(dá)到了根據(jù)負(fù)載電流大小進(jìn)行欠費(fèi)分閘控制功能。
優(yōu)選地,控制模塊3采用cpu。綜上所述,本發(fā)明的負(fù)載電流檢測(cè)電路及電能表外置斷路器在電能表判斷欠費(fèi)時(shí),根據(jù)檢測(cè)到負(fù)載電流大小判斷是否進(jìn)行分閘,以在欠費(fèi)狀態(tài)下仍然滿(mǎn)足用戶(hù)緊急用電和照明等基本生活用電的需求;使得用電管理更加人性化和科學(xué)化,提高了用戶(hù)體驗(yàn)。所以,本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效,而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下,對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此,舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變,仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。