專利名稱：三相四線電子式有無功組合電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種三相四線制供電線路電能計量儀表。
背景技術(shù)：
目前，在三相四線制供電線路電能計量儀表中，有三相有功電能表、三相無功電能表、三相有功和無功電能表。而在三相四線制供電線路有的用戶要求計量A、B、C分相的有功電能和三相總無功電能。這時用戶在市場上就找不到適合他們所用的電能表，不得不采用三個單相電能表或其他方式來達(dá)到他們的要求，給用戶的安裝和經(jīng)濟方面都帶來很多麻煩。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種三相四線電子式有無功組合電能表，它能夠分別計量和顯示有功及合相無功于一體的電能表，滿足用戶的要求，避免用戶安裝多塊單相電能表的弊端。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的一種三相四線電子有無功組合電能表，它是由殼體、A、B、C三相電能采集電路、三片單相計量芯片、微處理器、液晶顯示器和電源供電部分組成，A、B、C三相電源的電壓、電流經(jīng)降壓、整流、濾波后分別接入三片單相計量芯片上，微處理器通過計量芯片接口相聯(lián)，再通過液晶顯示器顯示。三相四線的電壓、電流信號經(jīng)接線端子進入表內(nèi)。三相電壓信號通過壓敏電阻保護，防止電網(wǎng)的各種過電壓進入表內(nèi)，通過鐵氧體磁珠、瓷片電容濾波，對電網(wǎng)的高次諧波進行過濾，消除高頻噪聲對電路的干擾。經(jīng)過上述措施處理過的電壓信號，通過電阻網(wǎng)絡(luò)的分壓，電阻網(wǎng)絡(luò)由三個固定電阻、九個二進制的可短接的電阻、一個采樣電阻(并聯(lián)一個電容用來補償電壓信號相位的變化)。通過三個電阻網(wǎng)絡(luò)，電壓降為三個采樣電阻上的幾十毫伏的電壓信號，進入電能各自的計量芯片。三相電網(wǎng)電流信號通過三個專用的電能表電流互感器，在電流互感器的二次側(cè)串接二個電阻，在二個電阻連接點接電路的模擬地。兩個電阻取得電壓再經(jīng)過電阻，電容對信號濾波，每路電流采樣信號進入各自計量芯片。
A、B、C相對應(yīng)的計量芯片ADE7753分別獲取了電壓、電流采樣信號。ADE7753對電網(wǎng)消耗的有功及無功電能進行計量，同時將計量數(shù)據(jù)存儲在本身的寄存器中，等待微處理器讀取。ADE7753帶SPT接口和校準(zhǔn)脈沖輸出，微處理器通過ADE7753的SPT接口將有功、無功電能讀出并存儲在自身的EEPROM中，對電量數(shù)據(jù)保存。A、B、C每相的有功電能、三相無功總電能通過液晶顯示器每間隔一段時間輪顯，用戶也可通過儀表面板上的按鈕，在液切換顯示A、B、C每相的有功電能、三相無功總電能。
電源供電部分，通過三個變壓器將各相電源分別整流濾波后接在一起，穩(wěn)壓輸出供線路使用。這樣可以保證任一相有電時，線路都能正常工作。有兩路直流電源數(shù)字電源和模擬電源。線路將數(shù)字電源和模擬電源分開工作，防止數(shù)字信號和模擬信號互相干擾。另外備有電源，采用電池供電，電網(wǎng)的三相電壓全部不供電時，備用電源工作，可從液晶顯示器上讀取各種數(shù)據(jù)，因為此時電網(wǎng)不消耗電能，故電池只給數(shù)字電源供電，以便延長電池的壽命。
主要元器件、電子器件說明1、計量芯片ADE7753電能計量芯片，采用AnalogDevices公司專用電能計量芯片ADE7753，高精度，支持IEC687/1036標(biāo)準(zhǔn)的精度要求，在1000∶1的動態(tài)范圍內(nèi)誤差小于0.1％，帶SPI接口和脈沖輸出高精度有功和視在能量計量的集成電路。本實用新型利用此芯片的有功、無功計量功能，采用三片ADE7753。一個芯片對應(yīng)計量一相有功和無功電能。并將電能存儲在內(nèi)部寄存器中。
2、微處理器PIC18F252采用美國Microchip公司的高速、低功耗的高檔的8位微處理器PIC18F252。
3、液晶驅(qū)動芯片DF3566DF3566是一種能與任意具有低復(fù)用速率LCD接口液晶驅(qū)動芯片，對任意靜態(tài)或復(fù)合態(tài)的LCD，都能產(chǎn)生高達(dá)4背極和24段的驅(qū)動信號。DF3566能與大多數(shù)的微處理器兼容，并通過兩線雙向的二向一串行通訊總線協(xié)議。通過帶自動地址增量的顯示RAM使得通訊開銷減少到更小，通過硬件地址和顯示存儲器切換。
4、電解電容本實用新型所有的電解電容均采用日本紅寶石YXF系列。具有長壽命、高可靠性的優(yōu)點。
5、晶振計量芯片的晶振采用軍品級的10MHz。
6、LCD顯示器液晶顯示器選用大連東顯電子有限公司的DEC5185DTC1P30型號。顯示模式為正顯、驅(qū)動電壓5V、操作溫度-40-+85度，使用壽命不低于100,000小時。
7、電源變壓器電源變壓器滿足如下技術(shù)要求正常工作電壓范圍220V±20％，頻率50Hz。
極限工作電壓范圍175V-418V(交流)，418V工作四小時溫升不應(yīng)超過40度。
絕緣要求交流2000V。
效率大于70％。
8、電流互感器采用哈爾濱三達(dá)德電度表專用電流互感器，0.1級的精密電能表專用電流互感器。
本實用新型的有益效果是用戶需要計量三相四線分相有功、合相無功電能時，使用本實用新型便可滿足用戶的要求，避免用戶安裝多塊單相電能表的弊端。


圖1是三相四線電子式有無功組合電能表框圖；圖2是電能采集電流信號采樣線路圖；圖3是計量芯片ADE7753接線圖；圖4是電能采集電阻網(wǎng)絡(luò)分壓線路圖；圖5是電源部分降壓濾波整流線路圖；圖6是電源部分高頻濾波線路圖；圖7是三相四線電子式有無功組合電能表結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明圖1三相四線電子式有無功組合電能表框圖，A、B、C三相電能采集電流電壓信號分別進入各自的電能計量單元，本實用新型利用三片ADE7753，對三相四線制電網(wǎng)的分相有功及無功電能計量；高可靠低功耗PIC18F252單片機對三相有功電能進行存儲，無功電能進行累加存儲；電源部分提供兩套相互獨立的電源，嚴(yán)格區(qū)分線路中的模擬和數(shù)字電源；微處理器PIC18F252對電能數(shù)據(jù)處理和保護，并通過LCD液晶顯示器顯示出有功和無功，顯示直觀方便，同時使線路成為高可靠低功耗。
圖2～圖4電能采集單元，三相四線(A相、B相、C相、N相，3×220/380)的電壓、電流信號經(jīng)接線端子進入表內(nèi)，三相電壓信號(對N相電壓為AC220V)通過壓敏電阻(14K681)保護，防止電網(wǎng)的各種過電壓進入表內(nèi)，通過鐵氧體磁珠、瓷片電容(103/3KV)濾波，對電網(wǎng)的高次諧波進行過濾，消除高頻噪聲對電路的干擾。經(jīng)過上述措施處理過的電壓信號，通過電阻網(wǎng)絡(luò)的分壓，電阻網(wǎng)絡(luò)由三個固定電阻(470K、470K、200K)、九個二進制的可短接電阻(220K、100K、51K、27K、13K、6.2K、3.3K、1.6K、0.82K)、一個采樣電阻(1K)、采樣電阻并聯(lián)一個電容(33nF，用來補償電壓信號相位的變化)。通過三個電阻網(wǎng)絡(luò)，三相電網(wǎng)電壓(Ua、Ub、Uc)降為三個1k采樣電阻上的幾十毫伏的電壓信號，進入電能各自的計量芯片。
三相電網(wǎng)電流信號通過三個專用的電能表電流互感器(精度0.1)，在電流互感器的二次側(cè)串接二個4.3Ω電阻，在二個電阻連接點接電路的模擬地。兩個4.3Ω電阻取得電壓再經(jīng)過1K電阻，33nF電容對信號濾波，每路電流采樣信號進入各自計量芯片。
圖5三相四線(A相、B相、C相、N相，3×220/380)的電壓、電流信號經(jīng)接線端子進入表內(nèi)。三相電壓信號(對N相電壓為AC220V)通過壓敏電阻保護，防止電網(wǎng)的各種過電壓進入表內(nèi)，通過鐵氧體磁珠、瓷片電容(103/3KV)濾波，對電網(wǎng)的高次諧波進行過濾，消除高頻噪聲對電路的干擾。通過三個變壓器將各相電源分別經(jīng)過整流橋后接在一起，得到兩路直流電壓。
圖6直流電壓分別經(jīng)電容高頻濾波，再經(jīng)過電感磁環(huán)、電容濾波，過穩(wěn)壓輸出供線路用。這樣可以保證任一相有電時，線路都能正常工作。線路將數(shù)字電源和模擬電源獨立分開工作，防止數(shù)字信號和模擬信號互相干擾。另外線路有備用電源，采用電池供電，電網(wǎng)的三相電壓全部不供電時，備用電源工作，可從液晶顯示器上讀取各種數(shù)據(jù)，因為此時電網(wǎng)不消耗電能，故電池只給數(shù)字電源供電，以便延長電池的壽命。
圖7三相四線電子式有無功組合電能表結(jié)構(gòu)示意圖1、三相四線電子式無功組合電能表殼體；2、備用電池；3、電源板；4、主板；5、液晶顯示器；6、計量芯片；7、微處理器；8、按鈕；9、電流互感器；10、校表脈沖端子；11、接線端子。本實用新型實現(xiàn)了分別計量和顯示有功及合相無功一體的電能表，滿足了用戶的要求，給用戶的安裝和使用帶來了極大的方便。
權(quán)利要求1.三相四線電子式有無功組合電能表，它是由殼體，A、B、C三相電能采集電路、三片單相計量芯片、一片微處理器、液晶顯示器和電源供電部分組成，其特征在于A、B、C三相電源的電壓、電流經(jīng)降壓、整流、濾波后分別接入三片單相計量芯片上，微處理器通過計量芯片接口相聯(lián)，再通過液晶顯示器顯示。
2.按照權(quán)利要求1所述的三相四線電子式有無功組合電能表，其特征在于三相電能采集電路的電壓信號，是通過三個電阻網(wǎng)絡(luò)的分壓，再經(jīng)過電容的相位補償接入計量芯片；電流信號是通過三個電流互感器，在電流互感器的二次側(cè)串接二個電阻，兩個電阻取得電壓再經(jīng)過電阻、電容對信號濾波，每路電流信號接入各自計量芯片。
3.按照權(quán)利要求1所述的三相四線電子式有無功組合電能表，其特征在于電源供電部分是通過三個變壓器后，將各相電源分別整流、濾波后接在一起，穩(wěn)壓輸出供線路用，線路還具有備用電源，采用電池供電。
4.按照權(quán)利要求1所述的三相四線電子式有無功組合電能表，其特征在于單相計量芯片是采用AD7753芯片。
5.按照權(quán)利要求1所述的三相四線電子式有無功組合電能表，其特征在于所述的微處理器是采用PTC18F252型微處理器。
6.按照權(quán)利要求1所述的三相四線電子式有無功組合電能表，其特征在于液晶顯示器是采用LCD式顯示器。
專利摘要本實用新型涉及一種三相四線電子式有無功組合電能表。三相的電壓、電流信號經(jīng)接線端子進入表內(nèi)。電壓信號通過電阻網(wǎng)絡(luò)的分壓、變?yōu)橛嬃啃酒邮艿男⌒盘枺?jīng)電容進入計量芯片。電流信號通過電流互感器，經(jīng)取樣電阻，進入計量芯片，微處理器通過SPI接口對三個計量芯片的數(shù)據(jù)進行讀取，并將有功、無功數(shù)據(jù)保存在EEPROM中。用戶可通過儀表上的按鈕，在液晶屏上切換顯示A、B、C每相的有功電能、三相無功總電能。
文檔編號G01R11/54GK2689236SQ20042003114
公開日2005年3月30日 申請日期2004年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月12日
發(fā)明者吳沛峰 申請人:吳沛峰