專利名稱：一種計量全電流的電子式電能表及其計量方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電能計量裝置，尤其是一種能對所有有功電能和無功電能進 行全面計量的單、三相電能表和三相多功能電能表、三相負荷控制儀、三相配變 測量儀等電力儀表。
背景技術：
目前，國內(nèi)的三相電子式電能表和三相電子式多功能電能表等電力儀表多數(shù) 是采用電流互感器(CT)作為被測電流的取樣器件，電流互感器取樣器件具有 取樣精度高的特點，但是，電流互感器取樣器件仍存在以下著難以彌補的缺陷， (一)根據(jù)法拉第電磁感應定律，電流互感器取樣器件是無法檢測到流經(jīng)計量回 路的直流分量，因而會漏計由電流中直流分量所產(chǎn)生的電能消耗，在我國實際用 電環(huán)境中，采用半波整流的用電器的種類非常多，如日常生活中常見的可控硅 調(diào)光臺燈、電吹風、電飯煲，工業(yè)生產(chǎn)中常用的箱式電阻爐、加熱爐等設備，均 采用半波整流方式實行電流與功率的控制。在國內(nèi)外現(xiàn)行的產(chǎn)品標準中也明確規(guī) 定在偶次諧波(直流分量)狀態(tài)下不得漏計電能，如國家標準GB/T 17215.32l-2008(等同于IEC 62053.21-2003)中的8.2.3條規(guī)定超過3%即判定為 不合格，而現(xiàn)行利用電流互感器取樣器件制造的三相直通式電能表誤差最大可達 到50%左右，漏計電能遠超過規(guī)定指標，造成現(xiàn)有企業(yè)生產(chǎn)的直通式三相四線制 電能表處于大批的不合格狀態(tài)。(二)電流互感器取樣器件采用的是金屬鐵芯上繞 制一次與二次線圈的結(jié)構(gòu)，當外加直流與交流磁場時，金屬鐵芯受到外加磁場的 磁化會產(chǎn)生飽和磁場而降低感生信號的產(chǎn)生，漏計大量的電能，不法分子常用此 方法，對三相三線制高壓計量電能表與三相四線制互感式計量電能表實施偷竊電 能而很難發(fā)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對現(xiàn)有電流互感器取樣電能表對流經(jīng)計量回路的直流分量 無法計量的缺陷，輔之電流電阻器取樣器件及相應的電能計量電路，以彌補傳統(tǒng) 電流互感器取樣器件對直流分量不能響應的不足，同時對兩種取樣器件上所采集 到的取樣信號進行比較、判斷，計量化處理判斷輸出，實現(xiàn)二種電流取樣信號的 誤差判斷與自檢測，達到在偶次諧波直流分量狀態(tài)下不漏計電能的目的，同時， 通過二個電流取樣器件的誤差比較，實現(xiàn)自檢提高了電能計量的可靠性，并有效 防止各種竊電。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明給出技術方案，所述的計量全電流的電子式電 能表，其組成包括有，電能表殼體、端鈕、電流互感器取樣器件、電流電阻器取 樣器件、電能計量電路、電能計量數(shù)據(jù)處理電路、電能計量顯示電路，其特征在 于所述電流電阻器取樣器件與電流互感器取樣器件串接于電流回路的負載同一 側(cè)或電表回路的負載同一側(cè)。
在本發(fā)明總體技術方案中，針對三相四線電能表，所述電流電阻器取樣器件
與電流互感器取樣器件串接于三相電能表的A相回路、B相回路、C相回路各自
負載同一側(cè)。
在上述三相四線電能表技術方案中，A相回路中的電流電阻器取樣信號和電 流互感器取樣信號同時輸入A單相電能計量電路，B相回路中的電流電阻器取 樣信號和電流互感器取樣信號同時輸入B單相電能計量電路，C相回路中的電流 電阻器取樣信號和電流互感器取樣信號同時輸入C單相電能計量電路，A單相 電能計量電路、B單相電能計量電路、C單相電能計量電路的計量數(shù)據(jù)信號送入 單片機處理。此三相四線電能表的計量方法特點是，在三相四線電能表各相負載 同一側(cè)串接電流互感器取樣器件和電流電阻器取樣器件，電流互感器取樣器件和 電流電阻器取樣器件同時對流經(jīng)該各回路的電流進行取樣，各相回路取樣獲得的 電流互感器取樣信號和電流電阻器取樣信號分別輸入至各個單相計量電路中進 行比較，選擇出各相回路中電流值較大的電流互感器取樣信號或電流電阻器取樣 信號進行數(shù)據(jù)計量化處理，再將各個單相計量電路處理后的計量化數(shù)據(jù)送入單片 機，三相四線電能表各相回路計量數(shù)據(jù)在單片機中疊加處理后輸出到電能計量顯 示電路。此三相四線電能表能檢測并計量三相負載回路中流經(jīng)電流的直流分量或
8偶次諧波分量所形成的電能消耗。
在上述三相四線電能表技術方案中，A相回路中的電流電阻器取樣信號輸入 A單相電能計量電路，B相回路中的電流電阻器取樣信號輸入B單相電能計量電 路，C相回路中的電流電阻器取樣信號輸入C單相電能計量電路，而A相回路、 B相回路和C相回路中的電流互感器取樣信號同時輸入同一個三相計量電路，A 相電能計量電路、B相電能計量電路、C相電能計量電路以及三相電能計量電路 的計量數(shù)據(jù)信號均送入單片機處理。此三相四線電能表的計量方法特點是，在三 相四線電能表各相負載同一側(cè)串接電流互感器取樣器件和電流電阻器取樣器件， 并將各相回路中的電流電阻器取樣信號分別輸入至各個單相計量電路中，而將各 相回路中的電流互感器取樣信號輸入到同一個三相計量電路中，在該三相計量電 路中，各相電流互感器取樣信號進行疊加處理后輸出到單片機中，與此同步，各 個單相計量電路的計量化數(shù)據(jù)也輸出到單片機，單片機將來自各個單相計量電路 的計量數(shù)據(jù)進行疊加并與來自三相計量電路的計量數(shù)據(jù)進行比較，取兩者之間較 大的計量數(shù)據(jù)輸出到電能計量顯示電路。此三相四線電能表能檢測并計量三相負 載回路中流經(jīng)電流的直流分量或偶次諧波分量所形成的電能消耗。
在本發(fā)明總體技術方案中，針對三相四線電能表，所述電流電阻器取樣器件 與電流互感器取樣器件串接于三相四線電能表的A相回路、B相回路、C相回路 各自負載同一側(cè)，所述電流電阻器取樣器件與電流互感器取樣器件還串接于該三 相四線電能表N相回路中。
在上述三相四線電能表技術方案中，A相回路中的電流電阻器取樣信號和 電流互感器取樣信號同時輸入A單相電能計量電路，B相回路中的電流電阻器 取樣信號和電流互感器取樣信號同時輸入B單相電能計量電路，C相回路中的電 流電阻器取樣信號和電流互感器取樣信號同時輸入C單相電能計量電路，N相 回路中的電流電阻器取樣信號和電流互感器取樣信號同時輸入N單相電能計量 電路，A單相電能計量電路、B單相電能計量電路、C單相電能計量電路和N單 相計量電路的計量數(shù)據(jù)信號送入單片機處理。此三相四線電能表的計量方法特點 是，在三相四線電能表各相負載同一側(cè)和零線中均串接電流互感器取樣器件和電 流電阻器取樣器件，電流互感器取樣器件和電流電阻器取樣器件同時對流經(jīng)該各 回路的電流進行取樣，各回路取樣獲得的電流互感器取樣信號和電流電阻器取樣信號分別輸入至各個相線的單相計量電路和零線的單相計量電路中進行比較，選 擇出各相回路和零線中電流值較大的電流互感器取樣信號或電流電阻器取樣信 號進行數(shù)據(jù)計量化處理，再將各個單相計量電路計量化數(shù)據(jù)送入單片機進行疊加 處理，再輸出到電能計量顯示電路，當三相電路負載平衡時，零線中不會出現(xiàn)取 樣電流信號，而當三相電路負載失衡時，零線中則會出現(xiàn)取樣電流信號，此時的 零線計量電路選擇出信號電流值較大的電流互感器取樣信號或電流電阻器取樣 信號，并對較大的取樣信號進行計量化處理后也同時輸出到單片機，此時，單片 機會將三相四線電能表相線回路和零線的計量數(shù)據(jù)進行疊加處理后輸出到電能 表顯示電路。此三相四線電能表能檢測并計量三相用電不平衡狀態(tài)時電能消耗。
在上述三相四線電能表技術方案中，A相回路中的電流電阻器取樣信號輸 入A單相電能計量電路，B相回路中的電流電阻器取樣信號輸入B單相電能計 量電路，C相回路中的電流電阻器取樣信號輸入C單相電能計量電路，N相回路 中的電流電阻器取樣信號輸入N單相計量電路，而A相回路、B相回路、C相 回路和N相回路中的電流互感器取樣信號同時輸入同一個三相計量電路，A單 相電能計量電路、B單相電能計量電路、C單相電能計量電路以及三相電能計量 電路的計量數(shù)據(jù)信號均送入單片機處理。此三相四線電能表的計量方法特點是， 在三相四線電能表各相負載同 一側(cè)和零線中均串接電流互感器取樣器件和電流 電阻器取樣器件，電流互感器取樣器件和電流電阻器取樣器件同時對流經(jīng)該各回 路的電流進行取樣，各回路取樣獲得的電流互感器取樣信號和電流電阻器取樣信 號分別輸入至各個相線的單相計量電路和零線的單相計量電路中進行比較，選擇 出各相回路和零線中電流值較大的電流互感器取樣信號或電流電阻器取樣信號 進行數(shù)據(jù)計量化處理，再將各個單相計量電路計量化數(shù)據(jù)送入單片機進行疊加處 理，再輸出到電能表顯示電路，當三相電路負載平衡時，零線中不會出現(xiàn)取樣電 流信號，而當三相電路負載失衡時，零線中則會出現(xiàn)取樣電流信號，此時的零線 計量電路選擇出信號電流值較大的電流互感器取樣信號或電流電阻器取樣信號， 并對較大的取樣信號進行計量化處理后也同時輸出到單片機，此時，單片機會將 三相四線電能表相線回路和零線的計量數(shù)據(jù)進行疊加處理后輸出到電能計量顯 示電路。此三相四線電能表能檢測并計量三相用電不平衡狀態(tài)時電能消耗。
在本發(fā)明總體技術方案中，針對三相三線電能表，所述電流電阻器取樣器件與電流互感器取樣器件串接于三相電能表的A相回路和C相回路各自負載同一 側(cè)。
在上述三相三線電能表技術方案中，A相回路中的電流電阻器取樣信號和電 流互感器取樣信號同時輸入A單相電能計量電路，C相回路中的電流電阻器取 樣信號和電流互感器取樣信號同時輸入C單相電能計量電路，A單相電能計量 電路、C單相電能計量電路的計量數(shù)據(jù)信號送入單片機處理，B相回路電流也直 接送入單片機。此三相三線電能表的計量方法特點是，在三相三線電能表A相 和C相負載同一側(cè)串接電流互感器取樣器件和電流電阻器取樣器件，電流互感 器取樣器件和電流電阻器取樣器件同時對流經(jīng)該各回路的電流進行取樣，A相和 C相回路取樣獲得的電流互感器取樣信號和電流電阻器取樣信號分別輸入至A 單相計量電路和C單相計量電路中進行比較，選擇出A相和C相回路中電流值 較大的電流互感器取樣信號或電流電阻器取樣信號進行數(shù)據(jù)計量化處理，再將A 單相計量電路和C單相計量電路處理后的計量化數(shù)據(jù)送入單片機，而B相電流 直接送入單片機，三相三線電能表A相回路和C相回路的計量數(shù)據(jù)在單片機中 疊加(代數(shù)和)處理后輸出到電能計量顯示電路，而B相電流不用于計量，只 用于判斷電能表的三根線電流是否平衡，可以提示漏電或某些竊電的狀態(tài)。此三 相三線電能表能有效避免外加直流和交變磁場，三相三線電能表漏計大量電能的 現(xiàn)象，并對三相三線制高壓計量電能表技術竊電行為及時發(fā)現(xiàn)并有效遏制。
在上述三相三線電能表技術方案中，A相回路中的電流電阻器取樣信號輸入 A單相電能計量電路，C相回路中的電流電阻器取樣信號輸入C單相電能計量 電路，而A相回路和C相回路中的電流互感器取樣信號同時輸入同一個三相計 量電路，A相電能計量電路、C相電能計量電路以及三相電能計量電路的計量 數(shù)據(jù)信號均送入單片機處理，B相回路也直接連接于單片機。此三相三線電能表 的計量方法特點是，在三相三線電能表A相和C相負載同一側(cè)串接電流互感器 取樣器件和電流電阻器取樣器件，并將A相回路中的電流電阻器取樣信號輸入 至A單相計量電路中，將C相回路中的電流電阻器取樣信號輸入至C單相計量 電路中，而將A相和C相回路中的電流互感器取樣信號輸入到同一個三相計量 電路中，在該三相計量電路中，A相和C相電流互感器取樣信號進行疊加處理 后輸出到單片機中，與此同步，A單相計量電路和C單相計量電路的計量化數(shù)
11據(jù)也輸出到單片機，B相回路電流也直接送入單片機，單片機將來自A單相計 量電路的計量數(shù)據(jù)與來自三相計量電路的計量數(shù)據(jù)進行比較，取兩者之間較大的 計量數(shù)據(jù)輸出到電能計量顯示電路，B相回路電流不用于計量，而用于判斷三根 線的電流是否平衡，可以提示漏電或某些竊電的狀態(tài)。此三相三線電能表能有效 避免外加直流和交變磁場，三相三線電能表漏計大量電能的現(xiàn)象，并對三相三線 制高壓計量電能表技術竊電行為及時發(fā)現(xiàn)并有效遏制。
在本發(fā)明總體技術方案中，針對單相電能表，所述電流電阻器取樣器件與電 流互感器取樣器件串接于單相電能表L相回路中，L相回路中的電流電阻器取樣 信號和電流互感器取樣信號同時輸入單相電能計量電路，該單相電能計量電路的 計量信號直接送入計量顯示電路。此單相電能表計量方法特點是，在單相電能表 火線負載同一側(cè)串接電流互感器取樣器件和電流電阻器取樣器件，電流互感器取 樣器件和電流電阻器取樣器件同時對流經(jīng)火線回路的電流進行取樣，火線回路取 樣獲得的電流互感器取樣信號和電流電阻器取樣信號輸入至同一個單相計量電 路中進行比較，選擇出電流值較大的電流互感器取樣信號或電流電阻器取樣信號 進行數(shù)據(jù)計量化處理后直接輸出到單相電能表顯示電路。此單相電能表能檢測并 計量L相回路中流經(jīng)電流的直流分量或偶次諧波分量所形成的電能消耗。
在本發(fā)明總體技術方案中，針對單相防竊電電能表，所述電流電阻器取樣器 件與電流互感器取樣器件串接于單相電能表L相回路和N相回路中，L相回路 中的電流電阻器取樣信號和電流互感器取樣信號同時輸入L單相電能計量電路， N相回路中的電流電阻器取樣信號和電流互感器取樣信號同時輸入N單相電能 計量電路,L單相電能計量電路和N單相電能計量電路的計量信號送入單片機處 理。此單相防竊電電能表計量方法特點是，在單相電能表火線負載同一側(cè)和地線 中均串接電流互感器取樣器件和電流電阻器取樣器件，電流互感器取樣器件和電 流電阻器取樣器件同時對流經(jīng)火線回路的電流進行取樣，火線回路取樣獲得的電 流互感器取樣信號和電流電阻器取樣信號輸入至火線計量電路中，地線回路取樣 獲得的電流互感器取樣信號和電流電阻器取樣信號輸入至地線計量電路中，火線 計量電路和地線計量電路分別比較各自輸入信號電流值，選擇出電流值較大的電 流互感器取樣信號或電流電阻器取樣信號進行數(shù)據(jù)計量化處理后送入到單片機， 單片機將火線計量電路的計量數(shù)據(jù)和地線計量電路的計量數(shù)據(jù)進行疊加處理后再輸出到電能表顯示電路。此單相防竊電電能表能檢測并計量火線地線反接竊電 狀態(tài)下實際電能消耗。
在上述所有的三相電能表和單相電能表技術方案中，所述電流電阻器取樣器 件為錳銅電阻或康銅電阻。
本發(fā)明的優(yōu)點是，充分利用了電流電阻器取樣器件線性好，對所有流經(jīng)的電 流均有所反應的特點，將其與電流互感器取樣器件串接于所在相回路負載的同一 側(cè)，有效的彌補了傳統(tǒng)電流互感器對流經(jīng)其的直流分量沒有反應的缺陷。將本發(fā) 明技術方案應用于傳統(tǒng)三相四線電能表中，通過對各相回路的互感器取樣信號和 電阻器取樣信號進行分別處理，匯總判斷，數(shù)據(jù)校正，能有效克服了現(xiàn)有三相四 線電能表對直流分量的漏計量現(xiàn)象。將本發(fā)明技術方案應用于傳統(tǒng)三相三線電能 表中，能避免傳統(tǒng)三相三線電能表在外加直流和交流磁場情況下漏計大量電能的 現(xiàn)象，從而有效遏制技術竊電。本發(fā)明針對計量全電流電子式電能表獨特結(jié)構(gòu)， 所給出的計量方法，不違背現(xiàn)有的電能表計量原則，同時充分發(fā)揮本發(fā)明給出的 計量全電流電子式電能表獨到的作用，從而彌補和完善了對流經(jīng)電能表各回路電 流的直流分量和偶次諧波分量的電能計量，并有效遏制在各類單、三相電能表上 的技術竊電。


圖1是本發(fā)明能計量全電流三相電能表電路結(jié)構(gòu)形式之一示意圖。 圖2是本發(fā)明能計量全電流三相電能表電路結(jié)構(gòu)形式之二示意圖。 圖3是本發(fā)明能計量全電流三相電能表電路結(jié)構(gòu)形式之三示意圖。 圖4是本發(fā)明能計量全電流三相電能表電路結(jié)構(gòu)形式之四示意圖。 圖5是本發(fā)明能計量全電流三相電能表電路結(jié)構(gòu)形式之五示意圖。 圖6是本發(fā)明能計量全電流三相電能表電路結(jié)構(gòu)形式之六示意圖。 圖7是本發(fā)明能計量全電流單相電能表電路結(jié)構(gòu)形式之一示意圖。 圖8是本發(fā)明能計量全電流單相電能表電路結(jié)構(gòu)形式之二示意圖。 以上附圖中，101是單片機，102是A單相計量芯片，103是B單相計量芯 片，104是C單相計量芯片，105是A相電流電阻和電流互感取樣器件，106是 B相電流電阻和電流互感取樣器件，107是C相電流電阻和電流互感取樣器件，108是三相負載，201是單片機，202是三相計量芯片，203是A單相計量芯片， 204是B單相計量芯片，205是C單相計量芯片，206是A相電流電阻和電流互 感取樣器件，207是B相電流電阻和電流互感取樣器件，208是C相電流電阻和 電流互感取樣器件，209是三相負載，301是單片機，302是A單相計量芯片， 303是B單相計量芯片，304是C單相計量芯片，305是N單相計量芯片，306 是A相電流電阻和電流互感取樣器件，307是B相電流電阻和電流互感取樣器 件，308是C相電流電阻和電流互感取樣器件，309是N相電流電阻和電流互感 取樣器件，310是三相負載，401是單片機，402是三相計量芯片，403是A單 相計量芯片，404是B單相計量芯片，405是C單相計量芯片，406是N單相計 量芯片，407是A相電流電阻和電流互感取樣器件，408是B相電流電阻和電流 互感取樣器件，409是C相電流電阻和電流互感取樣器件，410是N相電流電阻 和電流互感取樣器件，411是三相負載，501是單片機，502是A單相計量芯片， 503是C單相計量芯片，504是A相電流電阻和電流互感取樣器件，505是C相 電流電阻和電流互感取樣器件，506是負載，601是單片機，502是三相計量芯 片，603A單相計量芯片，604是C單相計量芯片，605是A相電流電阻和電流 互感取樣器件，606是C相電流電阻和電流互感取樣器件，607是負載，701是 單片機，702是L單相計量芯片，703是L相電流電阻和電流互感取樣器件，801 是單片機，802是L單相計量芯片，803是N單相計量芯片，804是L相電流電 阻和電流互感取樣器件，805是N相電流電阻和電流互感取樣器件。
具體實施例
下面結(jié)合附圖，介紹本發(fā)明的具體實施例。
實施例一本實施例為三相四線電能表，其電路組成結(jié)構(gòu)如附圖1所示。其
中，單相計量芯片選用AD7761,單片機選用PIC16F630。
在本實施例一中，此三相四線電能表出廠調(diào)試時，將各相電流電阻器取樣信 號設置成負誤差，這樣，當三相回路負載中均不存在直流分量的電能消耗情況下， 三相電能表顯示的是電流互感器取樣信號經(jīng)計量電路處理后的電能計量數(shù)據(jù)，當 三相回路負載中有一相回路負載或多相回路負載中存在直流分量電能消耗的負 載時，電流電阻器取樣信號則會出現(xiàn)明顯變化，此刻電流電阻器取樣信號與同一回路中電流互感器取樣信號在計量芯片里進行電流值大小的比較，選擇信號電流 值較大的送入單片機，單片機將各計量芯片數(shù)據(jù)進行疊加處理后，再輸出給電能 計量顯示電路。此時，電能計量顯示是流經(jīng)該三相電能表全部電流，(即在偶、 奇次諧波狀態(tài)下的所有電流)的電能消耗計量值。
實施例二本實施例仍為三相四線電能表，其電路組成結(jié)構(gòu)如附圖2所示。
其中，單相計量芯片選用AD7761，三相計量芯片選用AD7752,單片機選用 PIC16F630。
本實施例二中，三相四線電能表各相負載同一側(cè)串接電流互感器取樣器件和 電流電阻器取樣器件，各相回路中的電流電阻器取樣信號分別輸入至各個單相計 量電路中，而各相回路中的電流互感器取樣信號輸入到同一個三相計量電路中， 在該三相計量電路中，各相電流互感器取樣信號進行疊加處理后輸出到單片機 中，與此同步，各個單相計量電路的計量化數(shù)據(jù)也輸出到單片機，單片機將來自 各個單相計量電路的計量數(shù)據(jù)進行疊加并與來自三相計量電路的計量數(shù)據(jù)進行
比較，取兩者之間較大的計量數(shù)據(jù)輸出到電能計量顯示電路。
實施例三本實施例為三相四線電能表，其電路組成結(jié)構(gòu)如附圖3所示。其
中，單相計量芯片選用AD7761，單片機選用PIC16F630。
本實施例三中，三相四線電能表各相負載同一側(cè)和零線中均串接電流互感器 取樣器件和電流電阻器取樣器件，電流互感器取樣器件和電流電阻器取樣器件同 時對流經(jīng)該各回路的電流進行取樣，各回路取樣獲得的電流互感器取樣信號和電 流電阻器取樣信號分別輸入至各個相線的單相計量電路和零線的單相計量電路 中進行比較，在產(chǎn)品出廠調(diào)試時，預先將各相電流電阻器取樣信號設置成負誤差， 這樣，當三相回路負載中均不存在直流分量的電能消耗情況下，三相電能表顯示 的是電流互感器取樣信號經(jīng)計量電路處理后的電能計量數(shù)據(jù)，當三相回路負載中 有一相回路負載或多相回路負載中存在直流分量電能消耗的負載時，電流電阻器 取樣信號則會出現(xiàn)明顯變化，此刻電流電阻器取樣信號與同一回路中電流互感器 取樣信號在計量芯片里進行電流值大小的比較，選擇出各相回路和零線中電流值 較大的電流互感器取樣信號或電流電阻器取樣信號進行數(shù)據(jù)計量化處理，再將各 個單相計量電路計量化數(shù)據(jù)送入單片機進行疊加處理，再輸出到電能表顯示電 路，當三相電路負載平衡時，零線中不會出現(xiàn)取樣電流信號，而當三相電路負載失衡時，零線中則會出現(xiàn)取樣電流信號，此時的零線計量電路選擇出信號電流值 較大的電流互感器取樣信號或電流電阻器取樣信號，并對較大的取樣信號進行計 量化處理后也同時輸出到單片機，此時，單片機會將三相表相線回路和零線的計 量數(shù)據(jù)進行疊加處理后輸出到電能表顯示電路。
實施例四本實施例仍為三相四線電能表，其電路組成結(jié)構(gòu)如附圖4所示。
其中，單相計量芯片選用AD7761,三相計量芯片選用AD7752，單片機選用 PIC16F630。
本實施例四中，在三相四線電能表各相負載同一側(cè)和零線中均串接電流互感 器取樣器件和電流電阻器取樣器件，并將各相回路和零線中的電流電阻器取樣信 號分別輸入至各個單相計量電路和零線計量電路中，而將各相回路和零線中的電 流互感器取樣信號輸入到同一個三相計量電路中，在該三相計量電路中，各相線 和零線中的電流互感器取樣信號進行疊加處理后輸出到單片機中，與此同步，各 個單相計量電路和零線計量電路的計量化數(shù)據(jù)也輸出到單片機，單片機將來自各
個單相計量電路和零線計量電路的計量數(shù)據(jù)進行疊加并與來自三相計量電路的 計量數(shù)據(jù)進行比較，取兩者之間較大的計量數(shù)據(jù)輸出到電能計量顯示電路。
實施例五本實施例為三相三線電能表，其電路組成結(jié)構(gòu)如圖5所示，其中，
單相計量芯片選用AD7761，單片機選用PIC16F630。
本實施例五中，三相三線電能表A相和C相負載同一側(cè)串接電流互感器取 樣器件和電流電阻器取樣器件，電流互感器取樣器件和電流電阻器取樣器件同時 對流經(jīng)該各回路的電流進行取樣，A相和C相回路取樣獲得的電流互感器取樣 信號和電流電阻器取樣信號分別輸入至A單相計量電路和C單相計量電路中進 行比較，選擇出A相和C相回路中電流值較大的電流互感器取樣信號或電流電 阻器取樣信號進行數(shù)據(jù)計量化處理，再將A單相計量電路和C單相計量電路處 理后的計量化數(shù)據(jù)送入單片機，而B相電流直接送入單片機，三相三線電能表A 相回路和C相回路的計量數(shù)據(jù)在單片機中疊加(代數(shù)和)處理后輸出到電能計 量顯示電路，而B相電流不用于計量，只用于判斷電能表的三根線電流是否平 衡，可以提示漏電或某些竊電的狀態(tài)。此三相三線電能表能有效避免外加直流和 交變磁場，三相三線電能表漏計大量電能的現(xiàn)象，并對三相三線制高壓計量電能 表技術竊電行為及時發(fā)現(xiàn)并有效遏制。實施例六本實施例為三相三線電能表，其電路組成結(jié)構(gòu)如圖6所示，其中，
單相計量芯片選用AD7761,三相計量芯片選用AD7752，單片機選用PIC16F630。
本實施例六中，三相三線電能表A相和C相負載同一側(cè)串接電流互感器取 樣器件和電流電阻器取樣器件，并將A相回路中的電流電阻器取樣信號輸入至A 單相計量電路中，將C相回路中的電流電阻器取樣信號輸入至C單相計量電路 中，而將A相和C相回路中的電流互感器取樣信號輸入到同一個三相計量電路 中，在該三相計量電路中，A相和C相電流互感器取樣信號進行疊加處理后輸 出到單片機中，與此同步，A單相計量電路和C單相計量電路的計量化數(shù)據(jù)也 輸出到單片機，B相回路電流也直接送入單片機，單片機將來自A單相計量電 路的計量數(shù)據(jù)與來自三相計量電路的計量數(shù)據(jù)進行比較，取兩者之間較大的計量 數(shù)據(jù)輸出到電能計量顯示電路，B相回路電流不用于計量，而用于判斷三根線的 電流是否平衡，可以提示漏電或某些竊電的狀態(tài)。此三相三線電能表能有效避免 外加直流和交變磁場，三相三線電能表漏計大量電能的現(xiàn)象，并對三相三線制高 壓計量電能表技術竊電行為及時發(fā)現(xiàn)并有效遏制。
實施例七本實施例為單相普通電能表，其電路組成結(jié)構(gòu)如附圖7所示。其 中，單相計量芯片選用AD7761。
本實施例七中，在單相電能表火線負載同一側(cè)串接電流互感器取樣器件和電 流電阻器取樣器件，電流互感器取樣器件和電流電阻器取樣器件同時對流經(jīng)火線 回路的電流進行取樣，火線回路取樣獲得的電流互感器取樣信號和電流電阻器取 樣信號輸入至同一個單相計量電路中進行比較，此單相電能表出廠調(diào)試時，將電 流電阻器取樣信號設置成負誤差，這樣，當負載回路中不存在直流分量的電能消 耗情況下，單相電能表顯示的是電流互感器取樣信號經(jīng)計量電路處理后的電能計 量數(shù)據(jù)，當負載回路中存在直流分量電能消耗的負載時，電流電阻器取樣信號則 會出現(xiàn)明顯變化，此刻電流電阻器取樣信號與電流互感器取樣信號在計量芯片里 進行電流值大小的比較，并選擇出電流值較大的電流互感器取樣信號或電流電阻 器取樣信號進行數(shù)據(jù)計量化處理后直接輸出到單相電能計量顯示電路。
實施例八本實施例為單相防竊電電能表，其電路組成結(jié)構(gòu)如附圖8所示。 其中，單相計量芯片選用AD7761，單片機選用PIC16F630。
本實施例八中，在單相電能表火線負載同一側(cè)和地線中均串接電流互感器取樣器件和電流電阻器取樣器件，電流互感器取樣器件和電流電阻器取樣器件同 時對流經(jīng)火線回路的電流進行取樣，火線回路取樣獲得的電流互感器取樣信號和 電流電阻器取樣信號輸入至火線計量電路中，地線回路取樣獲得的電流互感器取 樣信號和電流電阻器取樣信號輸入至地線計量電路中，此單相防竊電電能表出廠 調(diào)試時，將電流電阻器取樣信號設置成負誤差，這樣，當火線負載回路和地線回 路中不存在直流分量的電能消耗情況下，該單相防竊電電能表顯示的是電流互感 器取樣信號經(jīng)計量電路處理后的電能計量數(shù)據(jù)，當火線負載回路和(或)地線負 載回路中存在直流分量電能消耗的負載時，電流電阻器取樣信號則會出現(xiàn)明顯變 化，此刻電流電阻器取樣信號與電流互感器取樣信號在火線計量芯片和地線計量 芯片里進行電流值大小的比較，選擇出電流值較大的電流互感器取樣信號或電流 電阻器取樣信號進行數(shù)據(jù)計量化處理后送入到單片機，單片機將火線計量電路的 計量數(shù)據(jù)和地線計量電路的計量數(shù)據(jù)進行疊加處理后再輸出到電能計量顯示電 路。
權利要求
1、一種計量全電流的電子式電能表，其組成包括有，電能表殼體、端鈕、電流互感器取樣器件、電流電阻器取樣器件、電能計量電路、電能計量數(shù)據(jù)處理電路、電能計量顯示電路，其特征在于所述電流電阻器取樣器件與電流互感器取樣器件串接于電流回路的負載同一側(cè)或電表回路的負載同一側(cè)。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種計量全電流的電子式電能表，其特征在于-所述電流電阻器取樣器件與電流互感器取樣器件串接于三相電能表的A相回路、B相回路、C相回路各自負載同一側(cè)。
3、 根據(jù)權利要求2所述的一種計量全電流的電子式電能表，其特征在于A 相回路中的電流電阻器取樣信號和電流互感器取樣信號同時輸入A單相電能計 量電路，B相回路中的電流電阻器取樣信號和電流互感器取樣信號同時輸入B 單相電能計量電路，C相回路中的電流電阻器取樣信號和電流互感器取樣信號同 時輸入C單相電能計量電路，A單相電能計量電路、B單相電能計量電路、C單 相電能計量電路的計量數(shù)據(jù)信號送入單片機處理。
4、 根據(jù)權利要求2所述的一種計量全電流的電子式電能表，其特征在于A 相回路中的電流電阻器取樣信號輸入A單相電能計量電路，B相回路中的電流 電阻器取樣信號輸入B單相電能計量電路，C相回路中的電流電阻器取樣信號輸 入C單相電能計量電路，而A相回路、B相回路和C相回路中的電流互感器取 樣信號同時輸入同一個三相計量電路，A相電能計量電路、B相電能計量電路、 C相電能計量電路以及三相電能計量電路的計量數(shù)據(jù)信號均送入單片機處理。
5、 根據(jù)權利要求1所述的一種計量全電流的電子式電能表，其特征在于 所述電流電阻器取樣器件與電流互感器取樣器件串接于三相電能表的A相回路、 B相回路、C相回路各自負載同一側(cè)，所述電流電阻器取樣器件與電流互感器取 樣器件還串接于該三相電能表N相回路中。
6、 根據(jù)權利要求5所述的一種計量全電流的電子式電能表，其特征在于A 相回路中的電流電阻器取樣信號和電流互感器取樣信號同時輸入A單相電能計 量電路，B相回路中的電流電阻器取樣信號和電流互感器取樣信號同時輸入B 單相電能計量電路，C相回路中的電流電阻器取樣信號和電流互感器取樣信號同時輸入C單相電能計量電路，N相回路中的電流電阻器取樣信號和電流互感器 取樣信號同時輸入N單相電能計量電路，A單相電能計量電路、B單相電能計 量電路、C單相電能計量電路和N單相計量電路的計量數(shù)據(jù)信號送入單片機處 理。
7、 根據(jù)權利要求5所述的一種計量全電流的電子式電能表，其特征在于A 相回路中的電流電阻器取樣信號輸入A單相電能計量電路，B相回路中的電流 電阻器取樣信號輸入B單相電能計量電路，C相回路中的電流電阻器取樣信號輸 入C單相電能計量電路，N相回路中的電流電阻器取樣信號輸入N單相計量電 路，而A相回路、B相回路、C相回路和N相回路中的電流互感器取樣信號同 時輸入同一個三相計量電路，A單相電能計量電路、B單相電能計量電路、C 單相電能計量電路以及三相電能計量電路的計量數(shù)據(jù)信號均送入單片機處理。
8、 根據(jù)權利要求1所述的一種計量全電流的電子式電能表，其特征在于-所述電流電阻器取樣器件與電流互感器取樣器件串接于三相電能表的A相回路 和C相回路各自負載同一側(cè)。
9、 根據(jù)權利要求8所述的一種計量全電流的電子式電能表，其特征在于A 相回路中的電流電阻器取樣信號和電流互感器取樣信號同時輸入A單相電能計 量電路，C相回路中的電流電阻器取樣信號和電流互感器取樣信號同時輸入C 單相電能計量電路，A單相電能計量電路、C單相電能計量電路的計量數(shù)據(jù)信號 送入單片機處理，B相回路直接連接于單片機。
10、 根據(jù)權利要求8所述的一種計量全電流的電子式電能表，其特征在于 A相回路中的電流電阻器取樣信號輸入A單相電能計量電路，C相回路中的電 流電阻器取樣信號輸入C單相電能計量電路，而A相回路和C相回路中的電流 互感器取樣信號同時輸入同一個三相計量電路，A相電能計量電路、C相電能 計量電路以及三相電能計量電路的計量數(shù)據(jù)信號均送入單片機處理，B相回路也 直接連接于單片機。
11、 根據(jù)權利要求l所述的一種計量全電流的電子式電能表，其特征在于 所述電流電阻器取樣器件與電流互感取樣器件串接于單相電能表L相回路中，L 相回路中的電流電阻器取樣信號和電流互感器取樣信號同時輸入單相電能計量 電路，該單相電能計量電路的計量信號送入單片機處理。
12、 根據(jù)權利要求l所述的一種計量全電流的電子式電能表，其特征在于 所述電流電阻器取樣器件與電流互感器取樣器件串接于單相電能表L相回路和N相回路中，L相回路中的電流電阻器取樣信號和電流互感器取樣信號同時輸入 L單相電能計量電路，N相回路中的電流電阻器取樣信號和電流互感器取樣信號 同時輸入N單相電能計量電路，L單相電能計量電路和N單相電能計量電路的 計量信號送入單片機處理。
13、 根據(jù)權利要求l、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12所述的一種計量全電流的電子式電能表，其特征在于所述電流電阻器取樣器件為錳銅電阻或康銅電阻。
14、 一種計量全電流的電子式電能表的計量方法，其特征在于在三相四線 電能表各相負載同一側(cè)串接電流互感器取樣器件和電流電阻器取樣器件，電流互 感器取樣器件和電流電阻器取樣器件同時對流經(jīng)該各回路的電流進行取樣，各相 回路取樣獲得的電流互感器取樣信號和電流電阻器取樣信號分別輸入至各個單 相計量電路中進行比較，選擇出各相回路中電流值較大的電流互感器取樣信號或 電流電阻器取樣信號進行數(shù)據(jù)計量化處理，再將各個單相計量電路處理后的計量 化數(shù)據(jù)送入單片機，三相表各相回路計量數(shù)據(jù)在單片機中疊加處理后輸出到電能 計量顯示電路。
15、 一種計量全電流的電子式電能表的計量方法，其特征在于在三相四線 電能表各相負載同一側(cè)串接電流互感器取樣器件和電流電阻器取樣器件，并將各 相回路中的電流電阻器取樣信號分別輸入至各個單相計量電路中，而將各相回路 中的電流互感器取樣信號輸入到同一個三相計量電路中，在該三相計量電路中， 各相電流互感器取樣信號進行疊加處理后輸出到單片機中，與此同歩，各個單相 計量電路的計量化數(shù)據(jù)也輸出到單片機，單片機將來自各個單相計量電路的計量 數(shù)據(jù)進行疊加并與來自三相計量電路的計量數(shù)據(jù)進行比較，取兩者之間較大的計 量數(shù)據(jù)輸出到電能計量顯示電路。
16、 一種計量全電流的電子式電能表的計量方法，其特征在于在三相四線 電能表各相負載同一側(cè)和零線中均串接電流互感器取樣器件和電流電阻器取樣 器件，電流互感器取樣器件和電流電阻器取樣器件同時對流經(jīng)該各回路的電流進 行取樣，各回路取樣獲得的電流互感器取樣信號和電流電阻器取樣信號分別輸入至各個相線的單相計量電路和零線的單相計量電路中進行比較，選擇出各相回路 和零線中電流值較大的電流互感器取樣信號或電流電阻器取樣信號進行數(shù)據(jù)計 量化處理，再將各個單相計量電路計量化數(shù)據(jù)送入單片機進行疊加處理，再輸出 到電能表顯示電路，當三相電路負載平衡時，零線中不會出現(xiàn)取樣電流信號，而 當三相電路負載失衡時，零線中則會出現(xiàn)取樣電流信號，此時的零線計量電路選 擇出信號電流值較大的電流互感器取樣信號或電流電阻器取樣信號，并對較大的 取樣信號進行計量化處理后也同時輸出到單片機，此時，單片機會將三相表相線 回路和零線的計量數(shù)據(jù)進行疊加處理后輸出到電能計量顯示電路。
17、 一種計量全電流的電子式電能表的計量方法，其特征在于在三相四線 電能表各相負載同一側(cè)和零線中均串接電流互感器取樣器件和電流電阻器取樣 器件，并將各相回路和零線中的電流電阻器取樣信號分別輸入至各個單相計量電 路和零線計量電路中，而將各相回路和零線中的電流互感器取樣信號輸入到同一 個三相計量電路中，在該三相計量電路中，各相線和零線中的電流互感器取樣信 號進行疊加處理后輸出到單片機中，與此同步，各個單相計量電路和零線計量電 路的計量化數(shù)據(jù)也輸出到單片機，單片機將來自各個單相計量電路和零線計量電 路的計量數(shù)據(jù)進行疊加并與來自三相計量電路的計量數(shù)據(jù)進行比較，取兩者之間 較大的計量數(shù)據(jù)輸出到電能計量顯示電路。
18、 一種計量全電流的電子式電能表的計量方法，其特征在于在三相三線 電能表A相負載和C相負載同一側(cè)串接電流互感器取樣器件和電流電阻器取樣 器件，電流互感器取樣器件和電流電阻器取樣器件同時對流經(jīng)該A相回路和C 相回路的電流進行取樣，A相回路和C相回路取樣獲得的電流互感器取樣信號 和電流電阻器取樣信號分別輸入至A單相計量電路和C單相計量電路中進行比 較，選擇出A相回路和C相回路電流值較大的電流互感器取樣信號或電流電阻 器取樣信號進行數(shù)據(jù)計量化處理，再將A單相計量電路和C單相計量電路的計 量化數(shù)據(jù)送入單片機進行疊加處理，并與B相回路直接送入單片機的信號進行 比較判斷，最后單片機將計量數(shù)據(jù)信號輸出到電能表顯示電路。
19、 一種計量全電流的電子式電能表的計量方法，其特征在于在三相三線 電能表A相負載和C相負載同一側(cè)串接電流互感器取樣器件和電流電阻器取樣 器件，并將A相回路中的電流電阻器取樣信號輸入至A單相計量電路中，將C相回路中的電流電阻器取樣信號輸入至C單相計量電路中，而將A相回路和C 相回路中的電流互感器取樣信號輸入到同一個三相計量電路中，在該三相計量電 路中，A相回路和C相回路電流互感器取樣信號進行疊加處理后輸出到單片機 中，與此同步，A單相計量電路和C單相計量電路的計量化數(shù)據(jù)也輸出到單片 機，單片機將A單相計量電路和C單相計量電路的計量數(shù)據(jù)進行疊加并與來自 三相計量電路的計量數(shù)據(jù)進行比較，并與B相回路直接送入單片機的信號進行 比較判斷，取兩者之間較大的計量數(shù)據(jù)輸出到電能計量顯示電路。
20、 一種計量全電流的電子式電能表的計量方法，其特征在于在單相電能 表火線負載同一側(cè)串接電流互感器取樣器件和電流電阻器取樣器件，電流互感器 取樣器件和電流電阻器取樣器件同時對流經(jīng)火線回路的電流進行取樣，火線回路 取樣獲得的電流互感器取樣信號和電流電阻器取樣信號輸入至同一個單相計量 電路中進行比較，選擇出電流值較大的電流互感器取樣信號或電流電阻器取樣信 號進行數(shù)據(jù)計量化處理后直接輸出到單相電能計量顯示電路。
21、 一種計量全電流的電子式電能表的計量方法，其特征在于在單相電能 表火線負載同一側(cè)和地線中均串接電流互感器取樣器件和電流電阻器取樣器件， 電流互感器取樣器件和電流電阻器取樣器件同時對流經(jīng)火線回路的電流進行取 樣，火線回路取樣獲得的電流互感器取樣信號和電流電阻器取樣信號輸入至火線 計量電路中，地線回路取樣獲得的電流互感器取樣信號和電流電阻器取樣信號輸 入至地線計量電路中，火線計量電路和地線計量電路分別比較各自輸入信號電流 值，選擇出電流值較大的電流互感器取樣信號或電流電阻器取樣信號進行數(shù)據(jù)計 量化處理后送入到單片機，單片機將火線計量電路的計量數(shù)據(jù)和地線計量電路的 計量數(shù)據(jù)進行疊加處理后再輸出到電能計量顯示電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種計量全電流的電子式電能表及其計量方法，該電能表的特點是，將電流電阻器取樣器件與電流互感器取樣器件串接于電子式電能表電流回路的負載同一側(cè)或串接于電表回路的負載同一側(cè)，充分利用電流電阻器取樣器件線性好，對所有流經(jīng)的電流均有所反應的特點，彌補傳統(tǒng)電流互感器對直流分量沒有反應的缺陷，此外，還能避免傳統(tǒng)三相三線電能表在外加直流和交流磁場情況下漏計大量電能的現(xiàn)象。本發(fā)明針對各款計量全電流電能表，給出了相應的電能計量數(shù)據(jù)比較、判斷、處理的方法和步驟，這些計量方法既不違背現(xiàn)有的電能表計量原則，同時充分發(fā)揮本發(fā)明計量全電流電子式電能表獨到的作用，從而彌補和完善了對流經(jīng)電能表各回路電流的直流分量和偶次諧波分量的電能計量，并能有效遏制技術竊電。
文檔編號G01R22/06GK101576585SQ20091002678
公開日2009年11月11日 申請日期2009年5月6日 優(yōu)先權日2009年5月6日
發(fā)明者嶸 朱, 胡國祥 申請人:南京宇能儀表有限公司