專(zhuān)利名稱(chēng)：一種全失壓測(cè)量裝置及智能電表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電能計(jì)量領(lǐng)域，尤其涉及一種全失壓測(cè)量裝置及智能電表。
背景技術(shù)：
在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于人員操作失誤、竊電、設(shè)備故障等原因會(huì)造成全失壓狀況。當(dāng)發(fā)生全失壓時(shí)，用電設(shè)備有可能仍然在用電，而電能表由于欠壓或者沒(méi)有電壓不能準(zhǔn)確計(jì)量。電網(wǎng)公司要求智能電表能夠在全失壓狀況下對(duì)電量進(jìn)行追補(bǔ)，追補(bǔ)的方法有計(jì)算方式和推算方式兩種，計(jì)算方式優(yōu)于推算方式。限于電池功耗、現(xiàn)有技術(shù)限制等因素，國(guó)家電網(wǎng)智能電表標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的計(jì)算方法為記錄最近10次全失壓發(fā)生時(shí)刻、結(jié)束時(shí)刻及對(duì)應(yīng)電流值，但是這種方法沒(méi)有記錄全失壓發(fā)生后電池供電期間的電流值，據(jù)此追補(bǔ)電量存在很大的偏差。 為了彌補(bǔ)這種偏差，業(yè)界已有企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求停電后每60S提供一次全失壓測(cè)量。單相智能電表采用的電池要求大于1. 2Ah，在電能表壽命周期無(wú)需更換，斷電后可維持電表正常運(yùn)行時(shí)間累計(jì)不少于五年，一般要求電表在電池供電情況下整表功耗小于10uW。全失壓測(cè)量的新需求對(duì)整表電池供電下的功耗提出了更高的要求。目前的單相智能電表如圖1所示，包括計(jì)量芯片，完成電能計(jì)量、電壓電流有效值計(jì)算、功率計(jì)算等，在目前智能電表中一般采用專(zhuān)用計(jì)量芯片完成；實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片為智能電表提供實(shí)時(shí)時(shí)間信息；CPU芯片智能電表的主控，負(fù)責(zé)對(duì)用電信息進(jìn)行管理、存儲(chǔ)和上傳；存儲(chǔ)芯片對(duì)用電信息進(jìn)行存儲(chǔ)，一般采用EEPROM ；供電系統(tǒng)包含市電供電單元和電池供電單元，在有市電時(shí)由市電給電表供電；在沒(méi)有市電時(shí)由電池對(duì)智能電表進(jìn)行供電，用于保證時(shí)間信息不丟失、停電顯示等。計(jì)量單元對(duì)于電流有效值計(jì)算的過(guò)程如下1. ADC采樣得到電流瞬時(shí)值，表達(dá)式為山⑴=I*cos (cot)+1。3，其中Ios為ADC直流偏置，i*cOS(on)為輸入的瞬時(shí)電流值。2.高通濾波濾除直流偏置Ios，該濾波器穩(wěn)定時(shí)間一般需要數(shù)百毫秒，經(jīng)濾波后得到I2(t) = I*cos (ω t)3.自乘后得到/.(/) = I * cos(o/) * I * cos(狀)=-(I + cos(2rj/))4.低通濾波器濾除I3(t)中的交流成分，該濾波器的穩(wěn)定時(shí)間需要數(shù)百毫秒，經(jīng)濾波后得到/4(/) = ￥5.經(jīng)過(guò)求平均以及開(kāi)根號(hào)后得到電流有效值為-卩勺了得到小于0.1%的誤
差，一般需要多個(gè)周期的平均，計(jì)算時(shí)間需要數(shù)百毫秒。實(shí)用新型內(nèi)容[0016]本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種全失壓測(cè)量裝置，旨在解決現(xiàn)有全失壓測(cè)量裝置在電 池供電條件下功耗較高的問(wèn)題。[0017]本實(shí)用新型實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種全失壓測(cè)量裝置，包括[0018]計(jì)量單元；[0019]與所述計(jì)量單元連接的全失壓測(cè)量單元；[0020]與所述全失壓測(cè)量單元連接的自動(dòng)全失壓控制單元；[0021]與所述自動(dòng)全失壓控制單元連接的CPU單元；[0022]分別與所述自動(dòng)全失壓控制單元和所述CPU單元連接的實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元；[0023]分別與所述自動(dòng)全失壓控制單元和所述CPU單元連接的實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元；[0024]以及[0025]為所述裝置供電的供電系統(tǒng)。[0026]進(jìn)一步地,所述全失壓測(cè)量單元包括[0027]電流采樣模塊；[0028]與所述電流采樣模塊連接的直流偏置校正電路；[0029]與所述直流偏置校正電路連接的電流計(jì)算模塊。[0030]進(jìn)一步地，所述供電系統(tǒng)包括市電供電單元和電池供電單元。[0031]本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了一種智能電表，所述智能電表包括上述全失壓測(cè)量裝置。[0032]本實(shí)用新型實(shí)施例通過(guò)在現(xiàn)有技術(shù)上增加全失壓測(cè)量單元和自動(dòng)全失壓控制單 元，可以極大的降低全失壓測(cè)量的功耗，提高整表壽命，降低能源浪費(fèi)，并可提供更多次數(shù) 的全失壓測(cè)量，進(jìn)而提高電量追補(bǔ)的準(zhǔn)確度，維護(hù)合法用電的公平和公正。


[0033]圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的現(xiàn)有單相智能電表結(jié)構(gòu)圖；[0034]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的全失壓測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)圖；具體實(shí)施方式
[0035]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施 例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋 本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。[0036]圖2示出了本實(shí)用新型提供的全失壓測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)，為了便于說(shuō)明，僅示出了 與本實(shí)用新型實(shí)施例相關(guān)的部分。[0037]該全失壓測(cè)量裝置可以應(yīng)用于各種智能電表中，包括計(jì)量單元1，與計(jì)量單元I連 接的全失壓測(cè)量單元2,與全失壓測(cè)量單元2連接的自動(dòng)全失壓控制單元6,與自動(dòng)全失壓 控制單元6連接的CPU單元5，分別與自動(dòng)全失壓控制單元6和CPU單元5連接的實(shí)時(shí)時(shí) 鐘單元3，分別與自動(dòng)全失壓控制單元6和CPU單元5連接的存儲(chǔ)單元4，以及為該全失壓 測(cè)量裝置供電的供電系統(tǒng)7。[0038]計(jì)量單元I完成電能計(jì)量、電壓電流有效值計(jì)算、功率計(jì)算等功能，一般采用專(zhuān)用計(jì)量芯片完成。計(jì)量單元I帶有電源開(kāi)關(guān)，方便CPU單元5對(duì)其進(jìn)行電源管理，在電池供電模式下該模塊可被CPU單元5完全關(guān)閉，從而節(jié)省電池功耗。全失壓測(cè)量單元2包括電流采樣模塊21，與電流采樣模塊21連接的直流偏置校正電路22，與直流偏置校正電路22連接的電流計(jì)算模塊23。電流采樣模塊21用于對(duì)電流的采樣，同時(shí)具有輸入短接功能，用于直流偏置自動(dòng)校正。直流偏置校正電路22用于取代傳統(tǒng)設(shè)備中的高通濾波器，在智能電表校表過(guò)程中將采樣電路輸入短接，然后自動(dòng)計(jì)算出直流偏置并將該偏置減去。使用該電路，雖然增加了一個(gè)校表環(huán)節(jié)，但是可將高通濾波器的穩(wěn)定時(shí)間省去，可以大大加快電流有效值的計(jì)算時(shí)間，進(jìn)而節(jié)省電池功耗。電流計(jì)算模塊23用于計(jì)算電流的有效值，取代傳統(tǒng)設(shè)備中低通濾波和求電流有效值電路，采用整周期累加方式，不需要低通濾波器即可將交流分量抵消掉。由于全失壓應(yīng)用不需要O. 1%以?xún)?nèi)的誤差，因此可將累加周期減少到4個(gè)周期左右，這樣可以保證1%左右 的誤差。計(jì)算時(shí)間也從I秒左右縮減到80毫秒左右。實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元3為智能電表提供實(shí)時(shí)時(shí)間信息，在全失壓應(yīng)用時(shí)將時(shí)鐘信息輸入給自動(dòng)全失壓控制單元6，用于不需要CPU單元5參與的自動(dòng)喚醒測(cè)量，自動(dòng)全失壓控制單元6可依據(jù)喚醒信號(hào)將全失壓測(cè)量單元2喚醒進(jìn)行測(cè)量。存儲(chǔ)單元4對(duì)用電信息進(jìn)行存儲(chǔ)，采用EEPR0M，在全失壓應(yīng)用時(shí)可由自動(dòng)全失壓控制單元6直接寫(xiě)入數(shù)據(jù)，不需要CPU單元5參與。CPU單元5實(shí)現(xiàn)對(duì)智能電表的主控，負(fù)責(zé)對(duì)用電信息進(jìn)行管理、存儲(chǔ)和上傳。通過(guò)軟件管理，該功能降低了 CPU軟件管理的復(fù)雜度，不需要定時(shí)喚醒CPU參與全失壓測(cè)量，完全由全失壓測(cè)量單元2自動(dòng)喚醒、自動(dòng)測(cè)量，因此在全失壓應(yīng)用時(shí)不需要被喚醒，既節(jié)省了電池功耗，也降低了軟件的復(fù)雜性。供電系統(tǒng)7包括市電供電單元和電池供電單元，在有市電時(shí)由市電給電表供電，在沒(méi)有市電時(shí)對(duì)智能電表進(jìn)行供電，用于保證時(shí)間信息不丟失和停電顯示等。本實(shí)用新型實(shí)施例的全失壓測(cè)量過(guò)程如下所示1.電流采樣模塊21得到電流瞬時(shí)值，表達(dá)式為= 1處08(0^)+1。3其中I*COS(cot)為輸入的瞬時(shí)電流值，Ios為ADC直流偏置。2.經(jīng)過(guò)直流偏置校正電路22后，I2 (t) = I*cos (cot)3.自乘后得到/,(/) = I^COs(OJi) * 1*cos(oj/) =+cos(2co!))4.經(jīng)過(guò)電流計(jì)算模塊23計(jì)算后得到/4(0=^其中直流偏置校正電路22的工作過(guò)程如下1.校表環(huán)節(jié)在校表環(huán)節(jié)首先通過(guò)控制位將電流輸入短接，這樣I1 (t) = Itjs,然后直流偏置校正電路22對(duì)輸入進(jìn)行累加求平均得到一個(gè)reg_IoS值，該值與真實(shí)的Ios十分接近。2.測(cè)量環(huán)節(jié)直流偏置校正電路22將輸入信號(hào)減去校表環(huán)節(jié)得到的偏置值，得到I2 (t) = I1 (t)-reg_I0S = I*cos(cot)+Ios_reg_Ios ^ I*cos(cot)[0055]電流計(jì)算模塊23的工作過(guò)程如下[0056]1.對(duì)I3(t)進(jìn)行整周期累加，避免使用濾波器消除交流分量，經(jīng)累加后消除了
權(quán)利要求1.一種全失壓測(cè)量裝置，其特征在于，所述裝置包括 計(jì)量單元； 與所述計(jì)量單元連接的全失壓測(cè)量單元； 與所述全失壓測(cè)量單元連接的自動(dòng)全失壓控制單元； 與所述自動(dòng)全失壓控制單元連接的CPU單元； 分別與所述自動(dòng)全失壓控制單元和所述CPU單元連接的實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元； 以及 為所述裝置供電的供電系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的全失壓測(cè)量裝置，其特征在于，所述全失壓測(cè)量單元包括 電流采樣模塊； 與所述電流采樣模塊連接的直流偏置校正電路； 與所述直流偏置校正電路連接的電流計(jì)算模塊。
3.如權(quán)利要求1所述的全失壓測(cè)量裝置，其特征在于，所述供電系統(tǒng)包括市電供電單元和電池供電單元。
4.一種智能電表，其特征在于，所述智能電表包括權(quán)利要求1所述的全失壓測(cè)量裝置。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型適用于電能計(jì)量領(lǐng)域，提供了一種全失壓測(cè)量裝置及智能電表，所述裝置包括計(jì)量單元；與所述計(jì)量單元連接的全失壓測(cè)量單元；與所述全失壓測(cè)量單元連接的自動(dòng)全失壓控制單元；與所述自動(dòng)全失壓控制單元連接的CPU單元；分別與所述自動(dòng)全失壓控制單元和所述CPU單元連接的實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元；分別與所述自動(dòng)全失壓控制單元和所述CPU單元連接的實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元；以及與上述單元連接的供電系統(tǒng)。本實(shí)用新型通過(guò)在現(xiàn)有技術(shù)上增加全失壓測(cè)量單元和自動(dòng)全失壓控制單元，可以極大的降低全失壓測(cè)量的功耗，提高整表壽命，降低能源浪費(fèi)，并可提供更多次數(shù)的全失壓測(cè)量，進(jìn)而提高電量追補(bǔ)的準(zhǔn)確度，維護(hù)合法用電的公平和公正。
文檔編號(hào)G01R22/06GK202854214SQ20122036021
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
發(fā)明者苗書(shū)立, 劉凱 申請(qǐng)人:深圳市銳能微科技有限公司