本實用新型涉及電力測量與通信技術領域，是一種8路電能計量裝置。

背景技術：

近年來，隨著我國經濟的增長，電能消耗越來越大，對電能的計量已經基本完成了由模擬式到數字式的轉變，但是在電能計量結構上仍未發生改變，在結構上仍然采用一戶一表的傳統計量方式。此外，計量裝置的類型也未發生改變，依然是單相表，三相表兩部分。這種方式占地面積大，硬件重疊部分多且利用率低，成本高，特別是在面向各個院校學生宿舍，部隊營房，工廠生產線時，在這種最小用電單位多而且集中的情況時，采用傳統的計量方式與計量裝置，上述問題尤為突出。

技術實現要素：

本實用新型提供了一種8路電能計量裝置，克服了上述現有技術之不足，其能有效解決傳統計量裝置計量結構分散以及計量路數少造成成本高的問題。

本實用新型的技術方案是通過以下措施來實現的：一種8路電能計量裝置，包括信號調理模塊、ADC模塊、MCU管理單元模塊、通信模塊及電源模塊，所述ADC模塊和MCU管理單元模塊之間雙向通信連接，MCU管理單元模塊和通信模塊之間雙向通信連接，電源模塊和信號調理模塊之間電連接，電源模塊和ADC模塊之間電連接，電源模塊和MCU管理單元模塊之間電連接，電源模塊和通信模塊之間電連接；信號調理模塊包括8組電流調理電路和8組電壓調理電路；ADC模塊包括8組電流采樣電路、8組電壓采樣電路和AD轉換器，8組電流調理電路的8個輸出端分別與8組電流采樣電路的8個輸入端電連接，8組電壓調理電路的8個輸出端分別與8組電壓采樣電路的8個輸入端電連接，8組電流采樣電路的8個輸出端分別與AD轉換器電連接，8組電壓采樣電路的8個輸出端分別與AD轉換器電連接。

下面是對上述實用新型技術方案的進一步優化或/和改進：

上述MCU管理單元模塊可包括核心管理單元、LCD單元和存儲單元，LCD單元與核心管理單元之間雙向通信連接，存儲單元與核心管理單元之間雙向通信連接。

上述通信模塊可包括基于IEC62056標準協的RS-485通信單元、無線通信單元和北斗衛星定位通信單元。

上述AD轉換器可為模數轉換芯片ADS7953，核心管理單元為芯片MSP430F149。

上述LCD單元為串口觸摸屏。

本實用新型結構合理而緊湊，采用信號調理模塊、ADC模塊、MCU管理單元模塊、通信模塊和電源模塊的架構，可同時記錄8路電能值以及發生的用電事件，可將上述信息與電能計量結果進行存儲和顯示，并通過基于IEC62056標準的RS-485通信方式實現計量裝置與數據采集終端之間的雙向通信，進而實現與信息主站之間的雙向互動計量，在有線鏈路出現故障時，還能將電表的數據經過北斗通信模塊以無線通信的方式將數據送到主站，解決了最小用電單位多且集中與傳統計量結構分散的問題，8路電能同步計量，提高了裝置利用率，降低了成本，同時使得電表的管理維護工作更加集中便捷。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖2為本實用新型的體硬件框圖。

圖3為本實用新型的電流調理電路電路圖。

圖4為本實用新型的電壓調理電路電路圖。

圖5為本實用新型的電源模塊12V轉5V電路電路圖。

圖6為本實用新型的電源模塊RS-485通信供電電路電路圖。

圖7為本實用新型的電源模塊5V轉3.3V電路電路圖。

圖8為本實用新型的電源模塊5V轉2.5VADC參考電壓電路電路圖。

圖9為本實用新型的電源模塊5V轉2.5V電路電路圖。

圖10為本實用新型的電源模塊5V轉-5V電路電路圖。

圖11為本實用新型的RS-485通信單元電路圖。

具體實施方式

本實用新型不受下述實施例的限制，可根據本實用新型的技術方案與實際情況來確定具體的實施方式。

下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步描述：

如附圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10所示，該8路電能計量裝置，包括信號調理模塊、ADC模塊、MCU管理單元模塊、通信模塊和電源模塊，所述ADC模塊和MCU管理單元模塊之間雙向通信連接，MCU管理單元模塊和通信模塊之間雙向通信連接，電源模塊和信號調理模塊之間電連接，電源模塊和ADC模塊之間電連接，電源模塊和MCU管理單元模塊之間電連接，電源模塊和通信模塊之間電連接；信號調理模塊包括8組電流調理電路和8組電壓調理電路；ADC模塊包括8組電流采樣電路、8組電壓采樣電路和AD轉換器，電流調理電路的8個輸出端分別與電流采樣電路的8個輸入端電連接，電壓調理電路的8個輸出端分別與電壓采樣電路的8個輸入端電連接，電流采樣電路的8個輸出端和電壓采樣電路的8個輸出端分別與AD轉換器電連接。

如附圖5、6、7、8、9、10所示，其中電源模塊主要分為6個部分，分別為12V轉5V、5V轉3.3V、5V轉2.5V、5V轉5V、5V轉-5V、RS-485通信電源，12V線性電源輸入后經過TPS62163轉換為5V電壓，為ADC模塊的AD轉換器以及MCU管理單元模塊的LDC單元供電；5V電源經過AMS117后轉換為3.3V，為MCU管理單元模塊的核心管理單元提供電源；5V電源經過REF5025后轉換為2.5V電壓，用于ADC模塊的參考電壓供電；同時為了盡可能的減少信號在進行ADC前所受到的干擾，保證信號經調理模塊后不失真，在對信號進行抬高時，單獨使用了一塊高精度的基準電源芯片ADR03；為了保證通信的可靠性，采用了B0505-1W隔離電源模塊進行隔離設置，單獨給通信模塊進行供電；由于在后續的信號調理電路中，放大器采用了雙電源供電模式，因此增加了專用負電荷泵TPS60400提供負5V電壓。

如附圖3、4所示，信號調理模塊中有8組電壓調理電路，均采用I-V轉換電路的方式，包括限流電阻、采樣電阻、高精度電壓互感器、運算放大器、限幅二極管、低通濾波器等部件。在電壓調理電路中R7和R11將電壓信號轉化為電流信號；PT為2mA/2mA的高精度電流型電壓互感器；PT二次側電流信號經過I-V轉換電路后變成可直接輸入ADC模塊的電壓信號；其中R2、R3將1mA左右的輸入電流信號轉換為1.1V左右的正弦電壓信號，R2起到微調作用，C1起高頻濾波作用，串聯R1和C2主要是為了對其相位進行補償；C8、C9、R10構成了抗混疊低通濾波器器，能有效濾除采樣信號中的高頻部分，減少頻譜混疊；D1與D2的作用是為了防止互感器二次側某些高頻信號經線圈后產生大電壓，當電壓大于D1與D2導通電壓時，D1或D2導通，起到保護的作用。信號調理模塊中有8組電流調理電路，均采用I-V轉換電路的方式，包括限流電阻、采樣電阻、高精度電流互感器、運算放大器、限幅二極管、低通濾波器等部件。在電流調理電路中CT為高精度電流互感器，CT二次側電流信號經過I-V轉換電路后變成可直接輸入ADC模塊的電流信號，其中R8、R9將輸入電流信號轉換為1.1V左右的正弦電流信號，R8起到微調作用，C3起高頻濾波作用，串聯R4和C5主要是為了對其相位進行補償；C11、C12、R13構成了抗混疊低通濾波器器，能有效濾除采樣信號中的高頻部分，減少頻譜混疊；D3與D4的作用是為了防止互感器二次側某些高頻信號經線圈后產生大電壓，當電壓大于D3與D4導通電壓時，D3或D4導通，起到保護的作用，其余各路的電壓調理電路、電流調理電路與該電路參數一致。

可根據實際需要，對上述8路電能計量裝置作進一步優化或/和改進：

如附圖1、2所示，MCU管理單元模塊包括核心管理單元、LCD單元和存儲單元，LCD單元與核心管理單元之間雙向通信連接，存儲單元與核心管理單元之間雙向通信連接。

如附圖1、2、11所示，通信模塊包括基于IEC62056標準協的RS-485通信單元、無線通信單元和北斗衛星定位通信單元。

如附圖11所示，基于IEC62056標準協的RS-485通信單元的電路中，RS-485通信電路采用SPRS485EN芯片，PS2501L芯片用于電源隔離，用于保護前段電路；RT1與RT2為熱敏電阻器，與TVS管儀器對后端起到保護作用。其中SPRS485EN芯片的電源由專門的RS-485電源提供，該RS-485電源采用B0505-1W隔離電源模塊進行隔離設置單獨供電。基于IEC62056標準協的RS-485通信單元中RS-485總線一般最大支持32個節點，如果使用特制的485芯片，可以達到128個或者256個節點，最大的可以支持到400個節點，即保障了使用一個終端可以最多滿足對400路電能計量數據進行傳輸，從而實現8路電能計量裝置與數據采集終端之間的雙向通信，并以此實現電能計量裝置與信息主站之間的雙向互動計量通訊；在基本通信模塊出現故障時，電表的數據可經過北斗衛星定位通信單元將數據通過無線鏈路送到主站，北斗衛星定位通信單元作為輔助通信方式，在光纖通信出現故障時，能夠實現數據的超長距離的傳輸。

如附圖1、2所示，該8路電能計量裝置中，AD轉換器為模數轉換芯片ADS7953，核心管理單元為芯片MSP430F149。模數轉換芯片ADS7953具有最高1MHZ的采樣率，12位分辨率，16路傳輸通道，同時具備低功耗特性與串行傳輸功能，并且兩種芯片均為同時帶有多路UART，多路SPI接口的芯片，故ADC模塊和MCU管理單元模塊之間的雙向通信連接、MCU管理單元模塊和通信模塊之間的雙向通信連接均可通過控制CS和SCLK引腳采用SPI方式的雙向通信連接進行數據交換, MCU管理單元模塊中核心管理芯片和顯示單元之間的雙向通信連接采用UART方式的雙向通信連接進行數據交換，核心管理芯片和存儲單元之間的雙向通信連接采用GPIO口模擬IIC的方式的雙向通信連接進行數據交換。

如附圖1、2所示，該8路電能計量裝置中，LCD單元是串口觸摸屏。

如附圖2所示，LCD單元為串口觸摸屏，通過串口觸摸屏用于數據的顯示和按鍵輸入，代替傳統按鍵輸入，可通過編寫MCU管理程序，實時響應用戶按鍵操作，通過觸摸屏接線電路簡單，抗干擾性強等優點，保障該裝置在工業生產環境下的正常使用；存儲單元為2片外部存儲器（EEPROM），一片用于存放系統的配置參數，校表參數及用電數據，另一片用于存放負荷曲線參數，在數據讀寫的過程中，使用了核心管理芯片的兩個GPIO口模擬IIC總線進行讀取操作，同時兩片存儲器共用時鐘線與數據線。

以上技術特征構成了本實用新型的最佳實施例，其具有較強的適應性和最佳實施效果，可根據實際需要增減非必要的技術特征，來滿足不同情況的需求。