專利名稱：隔離型整點凍結單相載波電能表的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種隔離型整點凍結單相載波電能表。
技術背景電子式電能表應用已很普及，其結構幾乎都使用錳銅合金電流 分流片作為電流測量傳感器，電阻分壓作為電壓測量信號；但這種結構的電能 表接入互感器使用時電流電壓不能分開，接線不方便也不安全。
為實現電流電壓隔離的目的，傳統的做法是使用電流互感器進行隔離。然 而電流互感器有兩個缺點小信號時激勵不足出現失真，大信號時出現鐵心飽 和而失真，作為電能測量，要求電流的變化范圍達2000倍，如1.5A量程的電 能表，要求3mA-6000mA的范圍內保持足夠的精度，這對電流互感器提出苛刻的 要求，鐵心要用超導磁材料，穿芯繞線高達上千匝，往往造成成本高居不下， 性能還不能保證。
申請號為CN200720115687.9的實用新型專利公開了一種電腦控制抄表斷 送電的電能表，但該專利存在以下不足
電能計量芯片使用ADE7755，該芯片只能計量有功電能，不能計量無功電 量，對于電壓、電流、功率等參數的測量更是無能為力；
載波處理電路復雜，成本高，不利于規模生產；
沒有實時日歷時鐘，不能保存正點電能量數據，無法提供同一時間點的電 能數據，因而無法實現小時電量的分析功能；
電壓電流回路不能分開，對于使用互感器的大負荷用電戶接線不方便。
發明內容本實用新型的目的就是要提出一種具有整點小時數據保存功 能、載波通信功能、遠程送電遠程斷電功能和電壓電流回路相互隔離的單相電 能表，即隔離型整點凍結單相載波電能表，以克服現有技術的不足。
本實用新型提出的這種隔離型整點凍結單相載波電能表，其組成包括表殼、 連接外電路的端子，安裝在所述表殼中的電源電路模塊，其特征是所述的電 源電路模塊與繼電器、電能計量處理單元和電力線載波通信單元相連接。
電能表使用直接連接的錳銅分流器進行分流檢測電流，使用電壓互感器進 行隔離的電壓檢測，使用變壓器進行電源的隔離。所述的電能計量和載波通信單元使用專用的SOC芯片PL3201。 所述整點小時數據保存使用的是美國的鐵電存儲器FM24C64。 整點電能數據凍結存儲功能，具有創新的電壓電流隔離技術，具有多達7
級的載波中繼通信能力，具有有功電能、無功能電能計量和電壓電流等多項參
數的檢測能力。
本實用新型很好的解決了電能表使用錳銅合金電流分流片作為電流測量 時，電壓和電流不能理想地分離的問題，同時使電能表具有整點電能數據凍結 存儲功能，具有多達7級的載波中繼通信能力，具有有功電能、無功能電能計 量和電壓電流等多項參數的檢測能力。

圖1是載波表電原理圖。
圖2是電能表原理簡圖。
圖3是電能計量SOC芯片電路圖。
圖4是電源電路及掉電監測電路圖。
圖5是載波收發及耦合電路圖。
圖6是有線通信隔離接口電路圖。
圖7是多功能液晶顯示屏電路圖。
圖8是串行鐵電存儲器電路圖。
圖9是液晶屏顯示內容。
圖IO是載波表外形尺寸圖。
圖ll是載波表安裝尺寸圖。
圖12是電能表端子定義圖。
圖13是標準接線圖。配電源互感器。
圖14是直接接入應用圖。
圖15是與本地抄表裝置連接應用圖。
圖16是與遠方抄表裝置連接組網通信示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，電能計量、實時時鐘、LCD驅動、載波通信、 有線通信等功能都由S0C芯片PL3201完成，芯片內含有8052微處理器內核， 通過下載自有產權的控制軟件，完成數據的處理、保存和通信功能。
如圖2所示，電流測量通過端子A1、 A2輸入，MT350為350微歐的錳銅電流片，產生1-3150微伏的信號供S0C芯片U1放大檢測。電壓測量通過A3、 A4 輸入，經過電壓互感器PT轉換成2伏的信號供SOC芯片Ul的電壓檢測端Un， Up。載波信號通過高壓電容器C24和高頻變壓器T2耦合到220V電源端A3、 A4。 載波功放和接收濾波電路為SOC芯片，其與載波耦合電路的關聯部分已在圖中 注明。
如圖4所示，雙繞組電源變壓器Tl，提供17V交流經DB整流后形成+24V 直流電源供載波放大器，經U10穩壓后形成5V電源VCC，提供所述SOC芯片Ul 及外圍電路工作電源；9V交流經DS整流后形成14V直流電源，經US1穩壓后形 成+5V輔助電源為數據接口提供隔離的電源。交流電源經D10整流后經小電容 El平滑濾波后再經R1、R2分壓形成PWD信號，該信號能快速跟隨交流電源變化， 以便為所述SOC芯片提供電源掉電信號，在主電源消失之前保存重要數據。
如圖7所示，通過所述SOC芯片內裝載的程序，可以驅動LCD液晶顯示屏 進行電能量等相關數據的顯示。LCD驅動電路包含在SOC芯片內，簡化電路結構 并有效降低成本。所能顯示的信息如圖9。
通過光電隔離器輸出秒校準、有功校準、無功校準3路校準脈沖，用于對 電能表進行校準。
如圖8所示，所述存儲器U2用于保存電能表的出廠序列號、通信地址等永 久性參數以及測量到的電參數、電能數據和最近256組凍結電能數據，即十天 多的整點電能數據，在通信不好時數據不致缺損。
如圖6所示，所屬有線接口電路由US2為接口芯片，通過JK7A、 JK8B與外 電路連接，所述光電隔離電路由U4、 U5和U6構成，用于隔離收發轉換、數據 接收和數據發送。
所述SOC芯片內含實時時鐘，須有電池維持，配置的電池可以保證時鐘運 行2年，所述載波電能表在運行時，電池將得到充電。
如圖3所示，所述SOC芯片支持在板編程，有利于硬件生產裝配后再下載 程序或以后需要時程序的升級。
如圖5所示，所述載波信號使用高壓電容C24和高頻變壓器T2實現偶合和 高壓隔離，后級信號接收使用兩級LC諧振回路C23、 L1和C21、 L2，起到很好 的選頻特性，同時使用二極管D5、 D6雙向限幅，限制強信號進入系統，N5、 C19、C20、 R16、 R17和R18組成的寬頻帶限幅放大器，提高裝置接收載波信號的性能。 所述載波電能表有三個安裝孔，底部兩個5x8mm的腰子孔，上部有一個
7mm+12mm的孔，可以掛裝。如圖10和圖11。
如圖12所示，所述載波電能表有4個電源端子和8個輔助端子，11、 12
為秒校準接線端子；13、 14為有功電能校準端子；15、 16為功電能校準端子；
17、 18為RS485通信端子；
1、 2為電流端于，l端輸入，2端輸出；3、 4為電壓端子；3端接相線，4
端接零線。
如圖13所示，所述載波電能表的結構為電壓電流分離設計，特別適合與互 感器配合應用。
如圖14所示。按普通表使用時，接線稍有不同。直接接入應用時l、 3端 子應相連接作為電表電源接入端，2端接負載，4端公共端。 本地抄表裝置連接如圖15。
所述電能表除了通過載波通信進行遠方抄表的功能外，還可以在本地進行 有線連接抄表。
遠方抄表裝置與電能表的通信示意圖16。
所述電能表與遠方抄表裝置的通信不需要額外布置通信線路，其優點在于 通信線路與供電電源線復用，節省架設通信線路的費用、免除對通信線路的后 期維護成本。
權利要求1、一種隔離型整點凍結單相載波電能表，其組成包括表殼、連接外電路的端子，安裝在所述表殼中的電源電路模塊，其特征是所述的電源電路模塊與繼電器、電能計量處理單元和電力線載波通信單元相連接。
2、 根據權利要求1所述隔離型整點凍結單相載波電能表，其特征在于電 能表使用直接連接的錳銅分流器進行分流檢測電流，使用電壓互感器進行隔離 的電壓檢測，使用變壓器進行電源的隔離。
3、 根據權利要求1所述的隔離型整點凍結單相載波電能表，其特征在于所述的電能計量和載波通信單元使用專用的SOC芯片PL3201。
4、 根據權利要求1所述的隔離型整點凍結單相載波電能表，其特征在于 所述整點小時數據保存使用的是美國的鐵電存儲器特點FM24C64。
5、 根據權利要求1-4之一所述的隔離型整點凍結單相載波電能表，其,寺 征在于其中繼通信級數為1-7級。
專利摘要本實用新型是一種隔離型整點凍結單相載波電能表，其組成包括表殼、連接外電路的端子，安裝在所述表殼中的電源電路模塊，所述的電源電路模塊與繼電器、電能計量處理單元、電力線載波通信單元相連接，電能表使用直接連接的錳銅分流器進行分流檢測電流，使用電壓互感器進行隔離的電壓檢測，使用變壓器進行電源的隔離，電能計量和載波通信單元使用專用的SOC芯片PL3201，整點小時數據保存使用的是美國的鐵電存儲器FM24C64。本實用新型解決了電能表使用錳銅合金電流分流片作為電流測量時電壓和電流不能理想分離的問題，使電能表具有整點電能數據凍結存儲功能、7級的載波中繼通信能力、有功和無功能電能計量和電壓電流等的檢測能力。
文檔編號G08C19/00GK201359615SQ200820228980
公開日2009年12月9日 申請日期2008年12月30日 優先權日2008年12月30日
發明者龍 張 申請人:昆明天龍經緯電子科技有限公司