专利名称：自适应温度变化的高精度的单相智能电能表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种单相电能表。
技术背景 在欧美发达国家，居民用电最大负荷成倍增长，如符合ANSI标准的电能表设计最大负荷为320A，ANSI标准的精度要求也要高于IEC标准，这给电能表在计量和时钟精度设计以及散热和电路保护设计上带来了新的挑战。目前有看到为减小环境温度变化带来的时钟精度影响，采用温度传感器测量温度对电能表中影响时钟的晶振进行温度补偿如2008年长沙威胜电子申请的发明专利(专利号200810031638)电能表的RTC调校装置及RTC自动补偿校正方法，提到了通过温度传感器测量温度对电能表内RTC进行温度补偿的方法。但未见到对电能表的计量精度进行温度补偿的方法相关的论文或专利，开发自适应温度变化的高计量及高时钟精度的单相智能电能表可以在允许温度变化的范围内提高电能表计量及时钟精度。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种结构合理，工作性能好的自适应温度变化的高精度的单相智能电能表。本实用新型的技术解决方案是一种自适应温度变化的高精度的单相智能电能表，其特征是包括中央处理器、电源单元，中央处理器与数据采集单元、数据处理单元、通信模块接口及控制单元连接，通信模块接口与通信模块连接；所述数据采集单元，用于从测温传感器上采集温度信号和从负载处采集电压信号和电流信号；所述数据处理单元，用于对采集的温度信号进行处理分析和采集的电压信号和电流信号进行处理，生成温度变化曲线和电压质量信息和电能计量信息，根据异常信息进行告警及记录；所述通信装置接口，用于将电能质量信息和电能计量信息发送给远端；所述控制单元，用于控制用电负载。所述的数据采集单元包括测温单元和计量模块的采集单元。所述的测温单元包括测温传感器。所述的计量模块的采集单元包括电压、电流采样电路。电能表的计量精度与计量前端的基准电压密切相关而基准电压又与温度密切相关，一般的计量芯片如ADE7755，基准电压的温度系数为3(T60ppm即温度每变化10°C，误差变化O. 06%,因此温度变化对计量精度影响比较大；在温度变化时采样电阻的特性也会发生变化，导致采样信号变化，如普通电阻的温度系数200ppm，即温度每变化10°C，误差变化
O.2%受温度系数的影响更大，为了解决温度变化带来的计量影响量，电能表内的MCU根据这2个影响电能表精度的关键元件的温度系数转换成误差系数，并且把误差系数曲线存储在电能表的内部存储器中，电能表根据测量的温度自动提取误差曲线数据，把提取到的数据自动参与校表的计算过程，在电能表输出脉冲时给于精度补偿，就能够保证计量在全温度范围(_4(T85°C)内的准确计量，全温度范围计量精度达到O. 5，远高于国家标准。智能电能表具有阶梯电价和分时电价功能，因此时钟精度在智能电能表上要求很高，为了解决温度变化带来的时钟精度影响，依靠时钟测试仪和通信接口，让电能表在常温下给出一个秒脉冲信号给时钟测试仪，电能表通过通信接口把RTC的固有误差存储在内部存储单元中，电能表同时存储提供时钟的晶振的温度曲线，RTC的固有误差和晶振的温度曲线之和的误差曲线图就是RTC在全温度范围内的误差曲线图，把这个误差曲线图存储在电能表的内部存储器中，根据测量的温度信号自动提取对应的补偿数据写入内部时钟补偿寄存器，保证在全温度范围内的时钟精度。本实用新型结构合理，工作性能好。本实用新型提供了一种可以自适应温度变化的高计量精度及高时钟精度的单相智能电能表。目前还没有一个对温度变化既能够补偿时钟精度又能够补偿计量精度的电能表，只有对时钟进行温度补偿的电能表，在计量要求精度高，温度变化大的应用场合显得比较重要。


以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。图I为本实用新型自适应温度变化的高计量精度及时钟精度的单相智能电能表的结构框图。图2为本实用新型的电能表计量采样电路。图3为本实用新型的电能表负载控制电路。
具体实施方式
一种自适应温度变化的高精度的单相智能电能表，包括中央处理器4、电源单元3，中央处理器与数据采集单元I、数据处理单元2、通信模块接口 5及控制单元7连接，通信模块接口与通信模块6连接；所述数据采集单元，用于从测温传感器上采集温度信号和从负载处采集电压信号和电流信号；所述数据处理单元，用于对采集的温度信号进行处理分析和采集的电压信号和电流信号进行处理，生成温度变化曲线和电压质量信息和电能计量信息，根据异常信息进行告警及记录；所述通信装置接口，用于将电能质量信息和电能计量信息发送给远端；所述控制单元，用于控制用电负载。所述的数据采集单元包括测温单元和计量模块的采集单元。所述的测温单元包括测温传感器。所述的计量模块的采集单元包括电压、电流采样电路。通信装置实现支持2种通信制式，485通信或PLC通信。电流采样回路包括电流互感器的负载电阻，RC滤波电路以及用于抗高频磁场的磁珠。所述的负载电阻包括R12和R14，R12串接在电流互感器的I端和地之间，R14串接在电流互感器的另一端和地之间，RC滤波电路电阻Rll和电容C3串联后并在电阻R12的两端，电阻R15和电容C4串联后并在电阻R14的两端。磁珠LI 一端接Rll和C3的串联接点，另一端接计量芯片的差分信号输入正端，磁珠L2 —端接R15和C4的串联接点，另一端接计量芯片的差分信号输入负端。电压采样回路包括电阻分压电路，滤波电路以及用于抗高频磁场的磁珠。所述的电阻分压电路包括R4，R5, R6，R2串联，电阻R4 —端接零线，电阻R2 —端接分压电阻R7，分压电阻和滤波电容Cl并联，滤波电容Cl 一端接电阻R8，另一端接磁珠L4,电阻R8和滤波电容C2并联，电阻R8另一端接磁珠L3,磁珠L3和L4的另一端接芯片ADE7169的电压采样端。测温单元在不带内部测温的CPU环境下外接一个测温芯片TCN75，在带内部测温的CPU测温环境下不需外接测温芯片，TCN75的数据线SDA和时钟线SCL分别接CPU的数据线SDATA和时钟线SCLK。 本实用新型所述控制单元由继电器接通端和继电器断开端构成，所述继电器接通端通过电阻R31与三极管Ql基极连接，所述三极管Ql发射极接供电电压VCCl，所述三极管Ql集电极通过电阻R29与三极管Q5基极连接，所述三极管Q5发射极接地，所述三极管Q5集电极与二极管D21—端和继电器线圈Kl 一端连接；所述继电器断开端通过电阻R32与三极管Q2基极连接，所述三极管Q2发射极接供电电压VCC1，所述三极管Q2集电极通过电阻R30与三极管Q6基极连接，所述三极管Q6发射极接地，所述三极管Q6集电极与二极管D22的一端和继电器线圈Kl 一端连接，所述二极管D21的另一端、二极管D22的另一端、继电器线圈Kl另一端和继电器Kl触点一头同时接到24V电压上；所述继电器Kl触点另一头与二极管D9和光电耦合器01 —侧并联连接后，再与电阻R104连接，所述电阻R104通过串联R45与高压瓷片电容HC2 —端连接，所述高压瓷片电容HC2另一端接零，所述光电耦合器 01另一侧与电阻R7、电阻R105、电解电容CE19 —端连接，所述电阻R7与电阻R6连接并接地，所述电阻R105与电阻R106 —端、三极管Q7基极连接，所述电阻R106另一端与三极管Q7发射极连接再与电解电容CE19另一端连接后，再与光电耦合器01 —同接地，所述三极管Q7的集电极和发射极两端接入电容C21。
权利要求1.一种自适应温度变化的高精度的单相智能电能表，其特征是包括中央处理器、电源单元，中央处理器与数据采集单元、数据处理单元、通信模块接口及控制单元连接，通信模块接口与通信模块连接；所述数据采集单元，用于从测温传感器上采集温度信号和从负载处采集电压信号和电流信号；所述数据处理单元，用于对采集的温度信号进行处理分析和采集的电压信号和电流信号进行处理，生成温度变化曲线和电压质量信息和电能计量信息，根据异常信息进行告警及记录；所述通信装置接口，用于将电能质量信息和电能计量信息发送给远端；所述控制单元，用于控制用电负载。
2.根据权利要求I所述的自适应温度变化的高精度的单相智能电能表，其特征是所述的数据采集单元包括测温单元和计量模块的采集单元。
3.根据权利要求2所述的自适应温度变化的高精度的单相智能电能表，其特征是所述的测温单元包括测温传感器。
4.根据权利要求2所述的自适应温度变化的高精度的单相智能电能表，其特征是所述的计量模块的采集单元包括电压、电流采样电路。
专利摘要本实用新型公开了一种自适应温度变化的高精度的单相智能电能表，包括中央处理器、电源单元，中央处理器与数据采集单元、数据处理单元、通信模块接口及控制单元连接，通信模块接口与通信模块连接。本实用新型结构合理，工作性能好。本实用新型提供了一种可以自适应温度变化的高计量精度及高时钟精度的单相智能电能表。
文档编号G01R22/06GK202600046SQ20122021843
公开日2012年12月12日 申请日期2012年5月16日 优先权日2012年5月16日
发明者张健辉, 施健, 陆锋雷, 马利民 申请人:江苏林洋电子股份有限公司