专利名称：三相多功能电能表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量器具，尤其是涉及一种用于电能测量和电网监测的三相多功 能电能表。
背景技术：
能源紧缺是当今社会的一个共识，节约能源、减少浪费是目前必须的和迫切的任务， 利用经济和技术手段是达到节能目的的有效方法。
随着社会发展电力用户数量快速增加，电能仪表数量也随之快速增加，这使得抄表成 了一项繁重的工作。电力用户的增加也使得电力负荷快速增加，用电不均衡的问题也日益 突出，使电网在用电高峰期不堪重负，不得不拉闸限电；在用电低谷期，电力无人使用， 造成供电电压升高，严重时甚至会损坏电力设备。同时有些用电设备长期在低功率因数下 运行，无功损耗大，电能浪费严重，造成电网效率低下。
因此，平抑负荷减小损耗、提高电网效率，己成为电力企业亟需解决的问题。传统的 机械式电能表功能单一，无法解决这些问题；而电子式多功能电能表由于功能过于复杂， 使其成本居高不下，不能得到广泛使用。

实用新型内容
本实用新型在于提出一种三相多功能电能表，用于电能测量和电网监测，以改善目前 电能表功能单一和成本较高的缺陷，从而提高电网效率和工作效率。
为解决本实用新型的技术问题，本实用新型公开一种三相多功能电能表，其包括电 源系统；接入电网并分别对电网相电压和相电流取样的电压取样电路和电流取样电路；对 取样的相电压和相电流进行计量计算，获得电压、电流、频率、有功功率、无功功率、视 在功率、功率因数、有功电能和无功电能数据的计量单元，其连接电压取样电路和电流取 样电路；用于按设置的分时费率对电能进行计费、对获得的有功电能和无功电能进行累计 计算并计算出最大需量、判断是否发生失压或断相事件的MCU控制器，其连接计量单元，
且接入LCD显示器、存储器、实时时钟和按键。
其中，电源系统包括用于在电网电压正常时给电能表提供工作电源的主电源；用于 在电网断电后由电源管理模块切换控制，为实时时钟供电的后备电池；同时连接主电源和 后备电池的电源管理模块。
其中，电压取样电路为电阻分压电路；电流取样电路为电流互感器。另外，所述三相多功能电能表还包括用于精度测试或接入其它电力仪表计量电能的 脉冲输出电路，其为光电隔离输出，接入MCU控制器。
另外，所述三相多功能电能表还包括用于远程读取电能表数据或设置电能表参数的 远程通信接口 ，该远程通信接口接入MCU控制器。
其中，远程通信接口为红外接口或RS485接口。
并且，所述电能表以三相四线接入电网，电压取样电路和电流取样电路分别接入相线 A、相线B和相线C之中，而零线接入计量单元。或者，电能表以三相三线接入电网，电 压取样电路和电流取样电路分别接入相线A和相线C之中。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果
本实用新型通过计量单元综合计算电压和电流采样信号，得到有功电能、无功电能、 有功功率、无功功率、最大需量、功率因数、负荷电流等多项用电参数和电网电压、频率 等供电参数，并由MCU控制器进行综合智能控制，从而可以测量和记录多种用电数据和 电网参数，为供电企业前面了解用户负载状况以及提高供电质量提供了技术手段；且MCU 控制器提供的分时费率功能，可以促使电力用户改变用电习惯，从而达到削峰填谷平抑电 网负荷的作用；另外，本实用新型使用RS485接口或红外接口实现远程集中抄表和参数设 置，便于对电网状况实时监测，提高工作效率。因此，本实用新型具有结构简单和功能强 大的优点，集有功电能表、无功电能表、最大需量表和电力参数测量仪的部分功能于一体， 有利于电力用户改善负载状况，降低电能损耗，提高电网效率。


图1是本实用新型提出的三相四线电能表的结构示意图； 图2是本实用新型提出的三相三线电能表的结构示意图
具体实施方式
结合图1和图2所示，本实用新型提出的三相简易多功能电能表包括主电源l;后 备电池2;将主电源1与后备电池2作切换管理控制的电源管理模块3;接入三相电网的
电压取样电路4和电流取样电路5;连接电压取样电路4和电流取样电路5，用于根据电 压取样电路4和电流取样电路5的取样结果进行电能计量运算的计量单元6;连接计量单 元6的MCU控制器8，该MCU控制器8接入LCD显示器7、存储器9、实时时钟10、 按键ll、脉冲输出电路12、红外接口 13和RS485接口 14。
所述电压取样电路4为电阻分压电路；所述电流取样电路5为电流互感器。其中，对 如图1所示三相四线的电能表，其中电压取样电路4和电流取样电路5分别接在三相相线 A相线、B相线和C相线上；而对如图2所示三相三线的电能表，其中电压取样电路4和电流取样电路5分别接在三相相线中的A相线和C相线上。
并且，被测电压和电流被电压取样电路4和电流取样电路5分别取样，取样信号送入 所述计量单元6。所述计量单元6对取样信号进行滤波、放大，然后进行A/D转换得到数 字量，所述计量单元6对数字量计算处理，得出电压、电流、频率、有功功率、无功功率、 视在功率、功率因数、有功电能和无功电能数据。
所述MCU控制器8从所述计量单元6读取测量数据，对获得的有功电能和无功电能 进行累计计算，累计电能计算结果存储在与MCU控制器8连接的存储器9;所述MCU控 制器8对测量数据做进一步处理，计算出最大需量，并存储于所述存储器9;对获取的电 压和电流进行比较判断，以确定是否有失压或断相事件发生，如检测到发生失压或断相事 件，则将相关信息记录于所述存储器9中。
另外，所述MCU控制器8还可以设置分时费率，支持4个费率、4个时区、12个假 日、5套费率时段表和每日可分10个时段的分时费率运行。所述实时时钟IO为时段切换 提供时基和日历，闰年自动调整。
所述红外接口 13用于与手持抄表器或红外遥控器通信，通过所述红外接口 13对电能 表参数和数据进行设置和抄读，红外信号为38kHz调制信号，抗干扰能力强，通信距离远。
所述RS485接口 14用于与主站远程通信，远程抄读电能表数据和设置电能表参数。 且该所述RS485接口 14与该电能表内部的其它电路之间进行了光电隔离，所述RS485接 口 14的损坏不会影响其它电路的功能。
所述LCD显示器7配合所述按键11，可以显示测量数据和配置参数，所述LCD显示 器带有背光，方便在光线不足时查看显示。所述脉冲输出电路12为光电隔离输出，用于 精度测试，也可以接入其它电力仪表计量电能。
在电网电压正常时，工作电源由所述主电源l提供；电网断电后，所述电源管理模块 3将工作电源切换到所述后备电池2，同时电能表进入休眠状态，所述后备电池2维持所 述实时时钟10运行；经所述按键ll或红外唤醒后，所述LCD显示器7可以显示数据，此 时通过所述红外接口 13可以抄读数据。操作完成后，所述LCD显示器7关闭，重新进入 休眠状态。所述MCU控制器8可以对所述后备电池2的容量进行监测，在所述后备电池 2容量不足时给出报警信息，以便用户及时更换。
本实用新型提出的电能表的计量精度校准采用软件算法并配合校准设备来自动校表， 没有传统的硬件短接点，所以误差不易飘移，杜绝人工操作所造成的不合格品的产生，同 时提高了校表效率。且电能表的关键参数和数据采用寄存器、存储器校验算法分别存储， 确保准确无误。
权利要求1、一种三相多功能电能表，其特征在于包括电源系统；接入电网并分别对电网相电压和相电流取样的电压取样电路(4)和电流取样电路(5)；对取样的相电压和相电流进行计量计算，获得电压、电流、频率、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、有功电能和无功电能数据的计量单元(6)，其连接电压取样电路(4)和电流取样电路(5)；用于按设置的分时费率对电能进行计费、对获得的有功电能和无功电能进行累计计算并计算出最大需量、判断是否发生失压或断相事件的MCU控制器(8)，其连接计量单元(6)，且接入LCD显示器(7)、存储器(9)、实时时钟(10)和按键(11)。
2、 根据权利要求1所述三相多功能电能表，其特征在于，电源系统包括 用于在电网电压正常时给电能表提供工作电源的主电源(1);用于在电网断电后由电源管理模块(3)切换控制，为实时时钟(10)供电的后备电池 (2);同时连接主电源(1)和后备电池(2)的电源管理模块G)。
3、 根据权利要求1所述三相多功能电能表，其特征在于，电压取样电路(4)为电阻 分压电路。
4、 根据权利要求1所述三相多功能电能表，其特征在于，电流取样电路(5)为电流 互感器。
5、 根据权利要求1所述三相多功能电能表，其特征在于，还包括用于精度测试或接 入其它电力仪表计量电能的脉冲输出电路(12)，其为光电隔离输出，接入MCU控制器(8)。
6、 根据权利要求1所述三相多功能电能表，其特征在于，还包括用于远程读取电能 表数据或设置电能表参数的远程通信接口，该远程通信接口接入MCU控制器(8)。
7、 根据权利要求6所述三相多功能电能表，其特征在于，远程通信接口为接入MCU 控制器(8)的红外接口 (13)。
8、 根据权利要求6所述三相多功能电能表，其特征在于，远程通信接口为接入MCU 控制器(8)的RS485接口 (14)。
9、 根据权利要求1至8任何一项所述三相多功能电能表，其特征在于，该电能表以三 相四线接入电网，电压取样电路(4)和电流取样电路(5)分别接入相线A、相线B和相 线C之中，而零线接入计量单元(6)。
10、 根据权利要求1至8任何一项所述三相多功能电能表，其特征在于，该电能表以 三相三线接入电网，电压取样电路(4)和电流取样电路(5)分别接入相线A和相线C之 中。
专利摘要本实用新型公开一种三相多功能电能表，其包括电源系统；接入电网并分别对电网相电压和相电流取样的电压取样电路和电流取样电路；对取样的相电压和相电流进行计量计算计量单元，其连接电压取样电路和电流取样电路；用于按设置的分时费率对电能进行计费、对获得的有功电能和无功电能进行累计计算并计算出最大需量、判断是否发生失压或断相事件的MCU控制器，其连接计量单元，且接入LCD显示器、存储器、实时时钟和按键。本实用新型具有结构简单和功能强大的优点，集有功电能表、无功电能表、最大需量表和电力参数测量仪的部分功能于一体，有利于电力用户改善负载状况，降低电能损耗，提高电网效率。
文档编号G01R22/06GK201352235SQ20092013191
公开日2009年11月25日 申请日期2009年5月18日 优先权日2009年5月18日
发明者王志强, 伟 高 申请人:深圳市森晖电子有限公司