专利名称：一种单相超宽量程电能表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电能表，尤其涉及一种单相超宽量程电能表。
背景技术：
单相电能表用于对单相用电用户进行电能计量，如居民用电，单相电能表通过采集单相交流电压和单相交流电能信号计算电能。当前市场上使用的各种单相电能表的电压计量规格(Un)为220V，而电流计量规格根据不同的用户用电负荷大小有I. 5 (6)A、5 (20)A、10 (60)A、20 (80)A、30 (IOO)A等等，电流规格的表示方式为Ib(Imax)A,这里Ib称为基本电流，Imax称为最大电流。电压的计量范围为-20% Un +20% Un,电流的准确计量范围为2% Ib Imax，电能表的起动电流为
0.2% Ib，低于起动电流电能表不计量。各种规格的电能表其具体的电流计量范围参见下表
序号电流规格电流计量范围 ~ I. 5(6)A O. 03A 6A
25(20)A O. IA 20A
310(60)A 0.2A 60A ~ 20 (80) A O. 4A 80A
530(100)A O. 6A 100A由于电流规格的多样化，在对用电用户安装单相电能表时，必须根据用户用电负荷大小选择合适的电能表规格，选择的依据一般是必须选择满足其最大负荷的要求，例如30 (IOO)A的规格。这种电能表的基本电流Ib为30A，最大电流Imax为100A，最小计量电流为2% Ib即O. 6A，也就是说当用电电流在O. 6A以下时电能表就不能保证其准确度，而且在电流小于O. 2% Ib即O. 06A时根本就不计量，出现这个问题的根本原因在于计量的量程太小。我们把Imax/Ib定义为量程，在前面列举的电能表规格的例子中，I. 5 (6) A、5 (20) A、20 (80) A为4倍量程，10 (60) A为6倍量程。为了提高电能计量表的计量范围，使其量程达到I (IOO)A即100倍超宽量程，现有技术中使用的技术方案主要有以下几种I、采用分段采样电流的高精度电能表，其原理是将输入的电流分别通过电流分流器得到电压信号，电压信号通过信号处理器分成二路或多路且分别送到模数转换器，经模数转换器数据转换后、送到微控制器对数据进行处理。这种方法是通过将被测量信号用多路方式送入模数转换器，以换取更高的量程。由于要实现100倍的超宽量程，各路信号大小必须拉开距离,这种电路复杂而且昂贵。2、采用外部放大电路，放大电路的放大系数可以有微控制器控制，从而实现超宽量程，该方案电路同样也是非常复杂而且成本很高。3、采用计量芯片实现单相宽量程电能计量。这个方案是基于现有的电能计量芯片实现的，受限于计量芯片的功能和性能，无法实现100倍的超宽量程和满足用户一些定制性的要求。4、采用混合信号处理器，内含微控制器和模数转换器，通过采样电流信号，并根据电流信号的大小自动切换量程，经过一系列的电能计算算法实现宽量程电能计量，其核心在于自动量程切换，该算法在切换量程过程中必然产生电能计算的跳跃式波动，同时需要 在多个量程下进行数字校准。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种单相超宽量程电能表。为实现上述目的，所述单相超宽量程电能表的特点是，所述电能表包括彼此通讯连接的计量MCU控制�？楹凸芾鞰CU控制�？椋黄渲校黾屏縈CU控制�？榛狗直鹩氲缪剐藕糯淼ピ⒌缌餍藕糯淼ピ�、移位乘法计算�？�、信息整合�？楹托１聿问娲⒛？橥ㄑ读�。优选的是，所述管理MCU控制�？榛狗直鹩隝XD显示�？�、数据存储�？楹褪萃ㄐ拍？橥ㄑ读�。本实用新型的有益效果在于，所述单相超宽量程电能表在使用常规的硬件电路的基础上，通过创新的软件算法实现了 100倍电流的超宽量程的电能计量，对计量MCU控制�？榈拇砟芰Φ囊笤�8MIPS以内，性价比特别高；此外，所述电能表让电能计量设备的生产、采购、安装、调试活动更简单，电能计量的范围大大增加，特别是对小电流、小负荷的计量也能达到很高的精度，为电力公司创造更多的经济效益，由于所述单相超宽量程电能表可以精确计量小负荷(小到家用电器待机负荷)的特性，势必改变电力用户的用电习惯，养成节约用电的习惯，有利于节能减排的社会消费模式。
图I示出了本实用新型所述的单相超宽量程电能表的原理方框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。图I示出了本实用新型所述的单相超宽量程电能表的原理方框图，如图I所示，所述单相超宽量程电能表，包括彼此通讯连接的计量MCU控制�？�10和管理MCU控制�？�20。所述计量MCU控制�？�10和管理MCU控制�？�20之间的接口包含两个部分SPI通信接口和电能脉冲接口，脉冲信号由计量MCU控制�？�10向管理MCU控制�？�20输出电能脉冲信号，SPI接口则输出电压、电流、功率、周波、电能脉冲计数等数字量。所述管理MCU控制�？�20还分别与IXD显示�？�21、数据存储�？�22和数据通信�？�23通讯连接。[0019]所述计量MCU控制�？�10负责超宽量程电能的计量、以及将计量结果通过SPI通信接口和脉冲接口送到管理MCU控制�？�20中。由此，所述计量MCU控制�？�10还分别与电压信号处理�？�11和电流信号处理�？�12通讯连接。电压、电流信号分别经过相应的电压信号处理模块11、电流信号处理模块12处理后送至计量MCU控制�？�10，在计量软件的控制下，不断对电压、电流信号进行模数转换，得到电压、电流的数字化波形数据，然后对该数字波形数据进行直流滤波、相位校正、功率累加、有效值累加等运算，每秒钟生成电压有效值、电流有效值、有功功率、周波等数据，并且将有功功率对时间积分并输出电能脉冲。本实用新型所述的单相超宽量程电能表采用24位Σ-Δ的模数转换器，将电压电流模拟信号数字化。电压电流的信号幅度最大为600mV，对应转换为数字信号为十六进制的7FFFFF，如下表所示
权利要求1.一种单相超宽量程电能表，其特征在于所述电能表包括彼此通讯连接的计量MCU控制�？楹凸芾鞰CU控制模块；其中， 所述计量MCU控制�？榛狗直鹩氲缪剐藕糯淼ピ�、电流信号处理单元、移位乘法计算模块、信息整合�？楹托１聿问娲⒛？橥ㄑ读�。
2.根据权利要求I所述的单相超宽量程电能表，其特征在于所述管理MCU控制�？榛狗直鹩隝XD显示�？�、数据存储�？楹褪萃ㄐ拍？橥ㄑ读�。
专利摘要本实用新型公开了一种单相超宽量程电能表，其包括彼此通讯连接的计量MCU控制�？楹凸芾鞰CU控制模块；所述计量MCU控制�？榛狗直鹩氲缪剐藕糯淼ピ�、电流信号处理单元、移位乘法计算模块、信息整合�？楹托１聿问娲⒛？橥ㄑ读�。所述电能表在硬件电路的基础上，通过创新的软件算法实现了100倍电流的超宽量程的电能计量，对计量MCU控制�？榈拇砟芰Φ囊笤�8MIPS以内，性价比特别高；此外，所述电能表让电能计量设备的生产、采购、安装、调试活动更简单，电能计量的范围大大增加，特别是对小电流、小负荷的计量也能达到很高的精度，为电力公司创造更多的经济效益，并且可以改变电力用户的用电习惯，养成节约用电的习惯，有利于节能减排的社会消费模式。
文档编号G01R22/10GK202486211SQ20122011050
公开日2012年10月10日 申请日期2012年3月22日 优先权日2012年3月22日
发明者刘洋, 姚建锋, 姜林福, 干体兵 申请人:深圳深宝电器仪表有限公司
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