專利名稱：電能管理網用三相四線有功電能表的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及測量用電量的電表，特別指采用網絡管理的電能管理網用三相四線有功電能表。
背景技術：
電能是最優質的能源，也是應用最廣泛的能源。可是，目前在電能管理方面的技術和設備卻很落后。電能管理的一個重要方面是電能計量和電費收取，世界范圍的電能表(電度表)仍然以機電感應式為主。對于不正常損耗(電纜漏電、架空裸線掉地等)和偷竊電能的行為，無相應的技術手段監督管理。電能是商品，而且是時效很強的商品。可是，由于沒有分時計量設備，電費一直沒有分時計費，無法鼓勵在負荷低谷多用電，而在用電高峰少用電，甚至于不用電。近年出現的一些新型電能表如IC卡表，網絡電能表，雙費率表等，克服了上述的某些不足。由于技術尚不成熟，沒能完全解決問題，而且可靠性和穩定性也太差。
發明內容
本實用新型的目的是針對背景技術中存在的問題和缺點加以改進，提供一種可以進行網絡管理，功耗低，精度高，功能多，成本低，可靠性高的電能管理網用三相四線有功電能表。
本實用新型的技術方案是本實用新型由電源電路(SXB05)、單片微控制器電路(SXB01)、顯示電路(SXB02)、測量電路(SXB03)、載波電路(SXB04)組成，其中1)三相電源DWLIA、DWLIB、DWLIC接入互感器(T01、T02、T03)，且各分出一路接入測量電路和電源電路，另有一路接入載波電路，零線接入電源電路和互感器(T01、T02、T03)次級一端另一端接入測量電路；2)所述的測量電路(SXB03)對互感器輸出的信號(IA、IB、IC)輪流取樣，并與(DWLIA、DWLIB、DWLIC)端口電壓分壓、相乘，再接入電壓控制振蕩器產生脈沖信號，經(T1)端接入單片微控制器電路計數；3)所述的顯示電路(SXB02)，設有LED數碼管和LED二極管，LED數碼管顯示年、月、日、用電數據，LED二極管用透光彩方式指示用電數據種類；4)所述的載波電路(SXB04)由選頻放大器、二級鎖相鑒頻電路、數據信號互補施密特整形電路、控制邏輯及電平變換電路和三態互補功放電路組成，其中通過(ZBOVT、ZBIN、ZBG)端子與單片微控制器電路相連，通過(ZBG)電平信號控制載波電路收發轉換，并經(ZBOVT、ZBIN)端接收電路管理網主機發出的指令和交換數據。
本實用新型有以下優點1、網絡化本三相表可以作為電能管理網的組成部分；它也可以單獨使用，這時它是一只普通三相表。
2、微功耗本三相表的全系列表型幾乎都不耗電，設若全中國換用該系列表相當于新建半個三峽發電站卻不用額外投資；若與某些機電一體化的網絡表(功耗約6W以上)相比，則節電效果更好。
3、精度高本三相表的全系列表型全部為①級精度表，而且不全受到外磁場及安裝角度影響。
4、功能多本三相表的全系列表型全部都可以分時計費。即將每天分成4個時段，按高峰、平時、低谷三種電價計算電費。
5、成本低本三相表的全系列表型性能價格比高于現行各種電度表。包括老式機電感應式的；近幾年開始試用的各種磁卡表、IC卡式表；新近才出現的機電一體化的網絡電度表等。
6、可靠性高本三相表的全系列表型采用特殊設計的微功耗、低成本積分型乘法器與微功耗單片微處理器相結合的電路方案，因而可靠性高。
7、生產容易本三相表的全系列表型都是采用IC電路和電阻電容等電子元件焊接裝配而成，可以大批量自動化生產。
8、免維護設計本三相表的全系列表型采用免維護設計，只在生產中每個用戶調試一個電阻確定電表精度，使用時不需要再作任何調試，因而能保證計量的公正合理。
圖1是本實用新型方塊圖圖2是單片微控制器電原理圖圖3是顯示電路電原理圖圖4是測量電路電原理圖圖5是載波電路電原理圖圖6是電源電路電原理圖具體實施方式
由圖1可知，本實用新型由電源電路(SXB05)、單片微控制器電路(SXB01)、顯示電路(SXB02)、測量電路(SXB03)、載波電路(SXB04)組成，其中1)三相電源DWLIA、BWLIB、DWLIC接入互感器(T01、T02、T03)，且各分出一路接入測量電路和電源電路，另有一路接入載波電路，零線接入電源電路和互感器(T01、T02、T03)次級一端另一端接入測量電路；2)所述的測量電路(SXB03)對互感器輸出的信號(IA、IB、IC)輪流取樣，并與(DWLIA、DWLIB、DWLIC)端口電壓分壓、相乘，再接入電壓控制振蕩器產生脈沖信號，經(T1)端接入單片微控制器電路計數；3)所述的顯示電路(SXB02)，設有LED數碼管和LED二極管，LED數碼管顯示年、月、日、用電數據，LED二極管用透光彩方式指示用電數據種類；4)所述的載波電路(SXB04)由選頻放大器、二級鎖相鑒頻電路、數據信號互補施密特整形電路、控制邏輯及電平變換電路和三態互補功放電路組成，其中通過(ZBOVT、ZBIN、ZBG)端子與單片微控制器電路相連，通過(ZBG)電平信號控制載波電路收發轉換，并經(ZBOVT、ZBIN)端接收電路管理網主機發出的指令和交換數據。
由圖2可知，本實用新型所述的三相有功電能表單片微控制器電路(SXB01)是整個電能管理網主機的控制管理核心，單片微控制器(U101)通過(PA0-7)端口和(PC1-6)、(PD4-7)端口與顯示電路(SXB02)聯接，當“確認”按鈕(S101)或者“移位”按鈕(S102)中任何一個按下時，對話顯示程序啟動，用戶可以讀出各項有關數據，詳細內容參見顯示電路說明。
單片微控制器(U101)通過(PB2、3)端口與測量電路(SXB03)聯接，控制測量電路(SXB03)輪流對各相的有功功率進行測量，詳細內容參見測量電路說明。
單片微控制器(U101)通過(ZBOUT、ZBIN、ZBG)端子，與載波電路(SXB04)相連，通過(ZBG)的電平信號，控制載波電路的收發轉換，并且經過(ZBOUT、ZBIN)接收電能管理網和機發出的指令和交換數據，詳細內容參見載波電路說明。集成電路(U102、3、4、5)是EEPROM數據存貯器電路，在此作為數據庫使用。
由圖3可知，本實用新型所述的顯示電路(SXB02)中，設有兩排LED數碼管和8只LED二極管。上排4位LED數碼管用于顯示年份和月份值，下排8位LED數碼管用于顯示用電數據，8只LED二極管用透光彩方式指示用電數據的種類，如“高峰用電量”、“平時用電量”、“低谷用電量”、“實時電功率”、“總用電量”、“欠費關斷”、“故障”等，尚有一個LED二極管未作安排，留待以后功能擴充升級用。
顯示電路平時不工作。當按下任一按鈕時，單片微控制器內的人機對話和顯示程序啟動，顯示電路開始工作，利用LED的閃爍，指示“光標，，位置，繼續按下“移位”或者“確認”按鈕時，電表能夠按人們的要求顯示相應的內容。停止按鍵后顯示一分鐘即停止顯示。
所有LED都采用動態掃描驅動，集成電路(U201)對(PD4-7)譯碼得出位驅動信號，由(Q201～8)進行位驅動。
由圖4可知，本實用新型所述的三相有功電能表測量電路(SXB03)中，集成電路(U301)是四運算放大器，用其3個對(IA、IB、IC)端子來的電流信號進行放大并轉換成電壓信號。集成電路(U302)在單片微控制器(U101)通過(PB2、3)端子的控制下，輪流將三相電流電壓信號送到集成電路(U304)與(U305)組成的乘法電路相乘得出一個與其有功功率成正比的電壓信號，經(U303)電壓控制振蕩器電路，產生一個脈沖頻率與有功功率成正比的脈沖信號，經(T1)送給單片微控制器(U101)計數，并換算成用電量值，從而完成測量工作。在單片微控制器(U101)內的程序，能夠將計數值自動乘以一個系數，將抽樣值變換成實際值。
由圖5可知，本實用新型三相有功電能表載波電路(SXB04)由選頻放大器、二級鎖相鑒頻電路、數據信號互補施密特整形電路、控制邏輯及電平變換電路和三態互補功率放大器電路組成。
當收到載波信號時，經選頻放大器選頻放大并限幅，送到二級鎖相鑒頻電路作二次鑒頻解調，再送到數據信號互補施密特整形電路整形，經(ZBIN)端送到單片微控制器，從而完成數據接收的任務。
當本表的微控制器要傳送數據時，先給(ZBG)端一個正電平信號，使電路進入發送狀態，跟著向(ZBOUT)端施加已經二次調頻的載波脈沖信號串，經控制邏輯及電平變換電路，產生一組合適的驅動電平信號，推動三態互補功率放大器，輸出正負功率載波信號，經過一個電容器耦合到電源線零線(DWLIO)上去。從而完成載波信號的發送。
發送時，在(ZBIN)端也有發出的數據信號出現，不予接收就是。
由圖6可知，是電源電路是成熟的電路，只說明重要的幾點(1)(L501、L502、L503、C501、C502、C503)既抗干擾，又止載波信號的損失。(C507、C508、C509)是降壓電容，這些電容耐壓余量要大，最好在2000伏特以上。
(2)(U501)是四運算放大器，與(Q501、Q502)等一起組成兩個開關式穩壓電路，其中(Q502)是將負電源反送到正電源(VCC)。
(3)(U502)是并聯式三端穩壓集成電路，多余電能都消耗在(R523)上。
(4)對于電容降壓式電源電路來說，只有并聯穩壓是可行的，也是高效率的。
權利要求1.一種電能管理網用三相四線有功電能表，其特征在于由電源電路(SXB05)、單片微控制器電路(SXB01)、顯示電路(SXB02)、測量電路(SXB03)、載波電路(SXB04)組成，其中1)三相電源DWLIA、DWLIB、DWLIC接入互感器(T01、T02、T03)，且各分出一路接入測量電路和電源電路，另有一路接入載波電路，零線接入電源電路和互感器(T01、T02、T03)次級一端另一端接入測量電路；2)所述的測量電路(SXB03)對互感器輸出的信號(IA、IB、IC)輪流取樣，并與(DWLIA、DWLIB、DWLIC)端口電壓分壓、相乘，再接入電壓控制振蕩器產生脈沖信號，經(T1)端接入單片微控制器電路計數；3)所述的顯示電路(SXB02)，設有LED數碼管和LED二極管，LED數碼管顯示年、月、日、用電數據，LED二極管用透光彩方式指示用電數據種類；4)所述的載波電路(SXB04)由選頻放大器、二級鎖相鑒頻電路、數據信號互補施密特整形電路、控制邏輯及電平變換電路和三態互補功放電路組成，其中通過(ZBOVT、ZBIN、ZBG)端子與單片微控制器電路相連，通過(ZBG)電平信號控制載波電路收發轉換，并經(ZBOVT、ZBIN)端接收電路管理網主機發出的指令和交換數據。
專利摘要本實用新型涉及測量用電量的電表，特別指采用網絡管理的電能管理網用三相四線有功電能表。本實用新型的三相電源接入互感器，且各分出一路接入測量電路和電源電路，另有一路接入載波電路，零線接入電源電路和互感器次級一端其另一端接入測量電路；測量電路對互感器輸出的信號輪流取樣，并與端口電壓分壓、相乘，再接入電壓控制振蕩器產生脈沖信號，經(T1)端接入單片微控制器電路計數；顯示電路，LED數碼管顯示年、月、日、用電數據，LED二極管用透光彩方式指示用電數據種類；本實用新型還設有載波電路。本實用新型的全系列表型采用特殊設計的微功耗、低成本積分型乘法器與微功耗單片微處理器相結合的電路方案，因而可靠性高。
文檔編號G08C15/00GK2611910SQ0322748
公開日2004年4月14日 申請日期2003年4月22日 優先權日2003年4月22日
發明者李學湖 申請人:李學湖, 劉石華