專利名稱：全電子多功能預(yù)付費(fèi)電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電能表領(lǐng)域，特別是涉及一種電能計(jì)量和用電結(jié)算的全電子多功能預(yù)付費(fèi)電能表。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中已有預(yù)付費(fèi)電能表，但目前的預(yù)付費(fèi)電能表只能按照有功電能的計(jì)量數(shù)值和預(yù)購數(shù)值進(jìn)行付費(fèi)控制，存在以下不足一是電費(fèi)費(fèi)率固定，遇到電費(fèi)調(diào)整時(shí)無法對表計(jì)的剩余電量增收或退補(bǔ)差價(jià)；二是無法實(shí)行階梯電價(jià)等用電優(yōu)惠政策；三是無法對用戶的無功電能消耗和功率因數(shù)進(jìn)行考核，部分有最大需量功能的也僅僅有有功最大需量。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了避免背景技術(shù)中的不足，而設(shè)計(jì)一種可以同時(shí)計(jì)量有功、無功電能，記錄有功、無功、視在功率需量并按照時(shí)標(biāo)記錄數(shù)據(jù)的預(yù)付費(fèi)電能表。
本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的采用的技術(shù)方案為全電子多功能預(yù)付費(fèi)電能表它包括殼體和控制電路。其特征在于所說的電路中至少包括電能計(jì)量單元和數(shù)據(jù)處理顯示單元。所說的電能計(jì)量單元連接用戶的三相用電對電流和電壓進(jìn)行電流、電壓采樣，采樣信號分兩路輸入電能計(jì)量電路進(jìn)行處理和運(yùn)算，即分別進(jìn)行有功和無功電能計(jì)量和對采樣信號進(jìn)行處理，輸出正比與有功、無功電能量的兩路脈沖信號，該脈沖信號驅(qū)動計(jì)度器顯示有功、無功電能累計(jì)值，同時(shí)輸入給數(shù)據(jù)處理顯示單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。所說的數(shù)據(jù)處理顯示單元的CPU用以處理計(jì)量單元提供的脈沖信號，完成預(yù)付費(fèi)控制、最大需量計(jì)算、數(shù)據(jù)定時(shí)存儲的數(shù)據(jù)處理，與CPU連接的實(shí)時(shí)時(shí)鐘輸出所需時(shí)間數(shù)據(jù)，LED用于顯示剩余電量，IC卡接口實(shí)現(xiàn)與CPU與IC卡的物理連接，存儲器用于存儲電能數(shù)據(jù)和電表參數(shù)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是，在按照有功電能量進(jìn)行預(yù)付費(fèi)控制，解決電費(fèi)收繳問題和免抄表外，同時(shí)計(jì)量無功用電量和有功、無功、視在功率最大需量，并使用內(nèi)置時(shí)鐘安設(shè)定的抄表日結(jié)存當(dāng)月用電數(shù)據(jù)。這樣一方面使用電管理部門在預(yù)收費(fèi)、免抄表的同時(shí)能夠掌握用戶用電情況；另一方面可以按照無功用電量或最大需量數(shù)據(jù)根據(jù)規(guī)定進(jìn)行電費(fèi)獎(jiǎng)罰，也可以按照月有功用電量大小進(jìn)行電費(fèi)優(yōu)惠，增加了用電營銷的技術(shù)手段。
此外，本實(shí)用新型是全電子電能表，但設(shè)計(jì)的整機(jī)外形和安裝尺寸與現(xiàn)有三相感應(yīng)式電能表完全相同，可以在原有計(jì)量箱(柜)中直接替換感應(yīng)電能表。并且實(shí)施本實(shí)用新型可以替代原先需要分別安裝的有功電能表和無功電能表。
以下將結(jié)合本實(shí)用新型的實(shí)施例參照附圖進(jìn)行詳細(xì)敘述。


圖1全電子多功能預(yù)付費(fèi)電能表原理框圖；圖2全電子多功能預(yù)付費(fèi)電能表外觀示意圖；圖3電能表結(jié)構(gòu)裝配圖；圖4電能計(jì)量單元電路原理圖；圖5數(shù)據(jù)處理顯示單元的原理圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)施例給出一種三相四線多功能預(yù)付費(fèi)電能表。該表內(nèi)部結(jié)構(gòu)如附圖3所示，其中1是底殼，2是支撐架，3是電能計(jì)量單元，4是數(shù)據(jù)處理顯示單元，5是上蓋，6是無功電能計(jì)度器，7是有功電能計(jì)度器，8是LED顯示器，9是IC卡接口。整機(jī)外形和安裝尺寸與241系列三相感應(yīng)式電能表相同。
圖1所示為本實(shí)用新型的原理框圖。A、B、C三相電和零線N經(jīng)過電流互感器、電壓互感器進(jìn)行電流、電壓采樣，采樣信號分兩路分別進(jìn)行有功和無功電能計(jì)量。計(jì)量單元對采樣信號進(jìn)行處理輸出正比與有功、無功電能量的脈沖信號。該脈沖信號一方面驅(qū)動計(jì)度器顯示有功、無功電能累計(jì)值，同時(shí)提供給CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。CPU處理計(jì)量單元提供的脈沖信號，實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)控制、最大需量計(jì)算、數(shù)據(jù)定時(shí)存儲等多種功能。實(shí)時(shí)時(shí)鐘用于提供CPU所需時(shí)間信號；LED用于顯示剩余電量，提醒用戶及時(shí)購電；IC卡接口實(shí)現(xiàn)與CPU與IC卡的物理連接；存儲器由于存儲電能數(shù)據(jù)。
電能計(jì)量單元原理圖如附圖4所示，U11是電能計(jì)量芯片(選用SA9105)，U7是運(yùn)算放大器OP07。用三相電流互感器采集用戶三相的用電電流，由ACUR、BCUR、CCUR端子輸入U(xiǎn)11，三相電壓通過AVOL、BVOL、CVOL端子經(jīng)過電阻網(wǎng)絡(luò)分壓后也輸入U(xiǎn)11，U11對電壓電流進(jìn)行采樣和計(jì)算后，通過A-F 3輸出正比與有功電能的脈沖信號。無功電能的計(jì)量在對電壓、電流信號進(jìn)行移相后通過一組與上述電路完全相同的電路實(shí)現(xiàn)，由U7運(yùn)算放大器OP07構(gòu)成45度移相電路；A-F3脈沖信號經(jīng)分頻后驅(qū)動計(jì)度器，顯示累計(jì)有功、無功電能量。
數(shù)據(jù)處理單元如附圖5所示，包括CPU(D1，選用PIC單片機(jī))、存儲器D2(選用93C46)和時(shí)鐘芯片D3(選用RS372A)、兩組3位數(shù)碼管N5N6、移位寄存器D4(74LS164)。計(jì)量單元輸出的有功和無功脈沖輸入到CPU，累計(jì)計(jì)算出實(shí)際用電有功電能和無功電能，CPU將保存的已預(yù)購的電量數(shù)遞減使用的有功電能數(shù)，剩余電量為零時(shí)通過XT6控制外部機(jī)構(gòu)斷電，實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)功能。同時(shí)每隔5分鐘記錄和計(jì)算一次15分鐘滑差時(shí)間內(nèi)的最大視在功率脈沖數(shù)。時(shí)鐘芯片D3與時(shí)鐘晶振X2、補(bǔ)償電容C6C10及后備電池BATTERY組成實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，提供最大需量計(jì)算和數(shù)據(jù)按月結(jié)存所需的時(shí)標(biāo)，因此本電能表可以按照預(yù)先設(shè)定的抄表日零時(shí)結(jié)存當(dāng)月有功用電量、無功用電量、有功無功視在三個(gè)功率最大需量脈沖數(shù)?？偣脖４?2個(gè)月的數(shù)據(jù)，當(dāng)用戶購買預(yù)購電量時(shí)，數(shù)據(jù)隨購電IC卡傳遞給電力公司。數(shù)據(jù)處理顯示單元的數(shù)據(jù)顯示使用兩個(gè)計(jì)度器和一個(gè)六位LED。
權(quán)利要求1一種全電子多功能預(yù)付費(fèi)電能表，包括殼體和控制電路，其特征在于所說的電路中至少包括電能計(jì)量單元和數(shù)據(jù)處理顯示單元；所說的電能計(jì)量單元連接用戶的三相用電對電流和電壓進(jìn)行采樣，采樣信號分兩路輸入電能計(jì)量電路進(jìn)行處理和運(yùn)算，輸出正比與有功、無功電能量的兩路脈沖信號，該脈沖信號驅(qū)動計(jì)度器顯示有功、無功電能累計(jì)值，同時(shí)輸入給數(shù)據(jù)處理顯示單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；所說的數(shù)據(jù)處理顯示單元的CPU用以處理計(jì)量單元提供的脈沖信號，完成預(yù)付費(fèi)控制、最大需量計(jì)算、數(shù)據(jù)定時(shí)存儲的數(shù)據(jù)處理，與CPU連接的實(shí)時(shí)時(shí)鐘輸出所需時(shí)間數(shù)據(jù)，LED用于顯示剩余電量，IC卡接口實(shí)現(xiàn)CPU與IC卡的物理連接，存儲器用于存儲電能數(shù)據(jù)和電表參數(shù)。
2按照權(quán)利要求1所述的全電子多功能預(yù)付費(fèi)電能表，其特征在于所說的電能計(jì)量單元用三相電流互感器采集用戶三相的用電電流，由ACUR、BCUR、CCUR端子輸入U(xiǎn)11電能計(jì)量芯片SA9105，三相電壓通過AVOL、BVOL、CVOL端子經(jīng)過電阻網(wǎng)絡(luò)分壓后也輸入U(xiǎn)11電能計(jì)量芯片SA9105，U11對電壓電流進(jìn)行采樣和計(jì)算后，通過A-F3輸出正比與有功電能的脈沖信號；無功電能的計(jì)量在對電壓、電流信號進(jìn)行移相后通過一組與上述電路完全相同的電路實(shí)現(xiàn)，由U7運(yùn)算放大器OP07構(gòu)成45度移相電路；A-F3脈沖信號經(jīng)分頻后驅(qū)動計(jì)度器，顯示累計(jì)有功、無功電能量。
3按照權(quán)利要求1或2所述的全電子多功能預(yù)付費(fèi)電能表，其特征在于所說的數(shù)據(jù)處理顯示單元中包括D1 CPU單片機(jī)，D2存儲器93C46，D3時(shí)鐘芯片RS372A，兩組3位數(shù)碼管N5N6和D4移位寄存器74LS164；計(jì)量單元輸出的有功和無功脈沖輸入到CPU，累計(jì)計(jì)算出實(shí)際用電有功電能和無功電能，CPU將保存的已預(yù)購的電量數(shù)遞減使用的有功電能數(shù)，剩余電量為零時(shí)通過XT6端子控制外部機(jī)構(gòu)斷電，實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)功能。
4按照權(quán)利要求3所述的全電子多功能預(yù)付費(fèi)電能表，其特征在于所說的數(shù)據(jù)處理顯示單元中，時(shí)鐘芯片D3與時(shí)鐘晶振X2、補(bǔ)償電容C6C10及后備電池BATTERY組成實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，提供最大需量計(jì)算和數(shù)據(jù)按月結(jié)存所需的時(shí)標(biāo)，按照預(yù)先設(shè)定的抄表日零時(shí)結(jié)存當(dāng)月有功用電量、無功用電量、有功無功視在三個(gè)功率最大需量脈沖數(shù)。
5按照權(quán)利要求4所述的全電子多功能預(yù)付費(fèi)電能表，其特征在于所說的數(shù)據(jù)處理顯示單元的數(shù)據(jù)顯示使用兩個(gè)計(jì)度器和一個(gè)六位LED。
6按照權(quán)利要求1或4所述的全電子多功能預(yù)付費(fèi)電能表，其特征在于所說的整機(jī)外形和安裝尺寸與241系列三相感應(yīng)式電能表相同。
專利摘要本實(shí)用新型是一種全電子多功能預(yù)付費(fèi)電能表。它包括殼體和控制電路，電路中至少包括電能計(jì)量單元和數(shù)據(jù)處理顯示單元。電能計(jì)量單元連接用戶的三相用電對電流和電壓進(jìn)行電流、電壓采樣和運(yùn)算，輸出正比與有功、無功電能量的兩路脈沖信號，同時(shí)輸入給數(shù)據(jù)處理顯示單元的CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是，在按照有功電能量進(jìn)行預(yù)付費(fèi)控制，解決電費(fèi)收繳問題和免抄表外，同時(shí)計(jì)量無功用電量和有功、無功、視在功率最大需量，并使用內(nèi)置時(shí)鐘安設(shè)定的抄表日結(jié)存當(dāng)月用電數(shù)據(jù)。它可使電管理部門在預(yù)收費(fèi)、免抄表的同時(shí)掌握用戶用電情況，又可按照無功用電量或最大需量數(shù)據(jù)根據(jù)規(guī)定進(jìn)行電費(fèi)獎(jiǎng)罰，也可按照月有功用電量大小進(jìn)行電費(fèi)優(yōu)惠，增加了用電營銷的技術(shù)手段。
文檔編號G01R22/00GK2622712SQ0324309
公開日2004年6月30日 申請日期2003年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月30日
發(fā)明者董偉, 張宏偉 申請人:天津市申特高新技術(shù)開發(fā)公司