專利名稱：一種雙電流有效值比較電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電能計量芯片內(nèi)電路結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種在電能計量芯片內(nèi)實現(xiàn)防竊電電能計量設(shè)計要求的雙電流有效值比較電路。
背景技術(shù)：
當前，電子式電能表的防竊電技術(shù)在電能表行業(yè)中的地位越來越重要，不同國家、 地區(qū)的電能表市場都在不同程度上要求電能表的防竊電計量。人們所意識到的竊電現(xiàn)象和 防竊電技術(shù)的類型在不斷增多，而且每年都會針對新的竊電行為，研究出相應(yīng)的防竊電技 術(shù)，同時，在電能計量芯片領(lǐng)域，也相應(yīng)地要求芯片具有防竊電檢測和計量功能。與三相電能表比較，單相電能表更加注重于電能表的防竊電技術(shù)。圖1為不具有 防竊電功能的單相電能表的結(jié)構(gòu)示意圖，這種簡單單相電能表1’的內(nèi)部包括一電能計量芯 片2’，它僅能測量火線的電流信號和電能表進線端的電壓信號，而對于即使是非常簡單的 竊電行為也是無能為力的。通常電流不平衡的情況體現(xiàn)為接地模式，實際上電流不平衡的情況包括任何的火 線和零線的測量所得到的負載電流不平衡的情況，竊電行為可能竊取的是旁路部分電流， 從而導(dǎo)致電表的測量值小于真實值。當發(fā)生電流不平衡竊電行為時，單相電能表的結(jié)構(gòu)示 意圖如圖2所示，竊電者可能用簡單的金屬楔3’打進單相電能表1’的接線端，這種竊電行 為比較容易實施。在讀表計費時，竊電者可以在幾秒內(nèi)移除旁路電流的金屬楔3’，所以很難 檢測這種竊電方式。

實用新型內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型旨在提供一種用于單相電能表的 電能計量芯片中的雙電流有效值比較電路，以實現(xiàn)針對電流不平衡的竊電行為而使單相電 能表具有防竊電功能的目的。本實用新型所述的一種雙電流有效值比較電路，所述的電路包括第一信號采樣模 塊、第二信號采樣模塊、第一有效值模塊、第二有效值模塊、比較模塊、閾值比較器和計時模 塊，所述的第一信號采樣模塊接收外部輸入的火線電流信號，將該火線電流信號轉(zhuǎn)換 成數(shù)字信號，并向所述的第一有效值模塊輸出第一采樣電流信號；所述的第二信號采樣模塊接收外部輸入的零線電流信號，將該零線電流信號轉(zhuǎn)換 成數(shù)字信號，并向所述的第二有效值模塊輸出第二采樣電流信號；所述的第一有效值模塊對接收到的所述第一采樣電流信號的數(shù)值求其有效值，并 向所述的比較模塊輸出第一有效電流信號；所述的第二有效值模塊對接收到的所述第二采樣電流信號的數(shù)值求其有效值，并 向所述的比較模塊輸出第二有效電流信號；所述的比較模塊一方面對接收到的所述第一有效電流和第二有效電流進行比較，并向所述的閾值比較器輸出有效差值電流信號，另一方面根據(jù)所述計時模塊輸出的反饋信 號，輸出相應(yīng)的指示信號；所述的閾值比較器將接收到的所述有效差值電流信號與外部輸入的閾值信號進 行比較，并根據(jù)比較結(jié)果向所述的比較模塊輸出電流不平衡標志信號或關(guān)閉所述的閾值比 較器；所述計時模塊從所述比較模塊接收電流不平衡標志信號，啟動計時，并向所述比 較模塊輸出反饋信號。由于采用了上述的技術(shù)解決方案，本實用新型通過對兩個電流通道的電流采樣， 并自動比較兩個電流通道的電流有效值的大小，實現(xiàn)了電流不平衡時的檢測，從而使得電 能計量芯片具有防竊電的功能，同時保證了兩個電流通道的電流信號比較的精確性和可靠 性，減少了誤判；另外，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，大大降低了防竊電單相電能表的制 造成本。

圖1是不具有防竊電功能的單相電能表的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是采用電流不平衡竊電行為的單相電能表的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型的一種雙電流有效值比較電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是采用了本實用新型的防竊電單相電能表的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本實用新型的具體實施例作進一步的詳細說明。如圖3所示，本實用新型，即一種雙電流有效值比較電路，它包括第一信號采樣模 塊21、第二信號采樣模塊22、第一有效值模塊23、第二有效值模塊24、比較模塊25、閾值比 較器26和計時模塊27，其中，第一信號采樣模塊21接收外部輸入的火線電流信號，將該火線電流信號轉(zhuǎn)換成 數(shù)字信號，并向第一有效值模塊23輸出第一采樣電流信號；第二信號采樣模塊22接收外部 輸入的零線電流信號，將該零線電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并向第二有效值模塊24輸出第 二采樣電流信號。第一有效值模塊23對接收到的第一采樣電流信號的數(shù)值求其有效值，并向比較 模塊25輸出第一有效電流信號；第二有效值模塊24對接收到的第二采樣電流信號的數(shù)值 求其有效值，并向比較模塊25輸出第二有效電流信號。比較模塊25—方面對接收到的第一有效電流和第二有效電流進行比較，并向閾 值比較器26輸出有效差值電流信號，另一方面根據(jù)計時模塊27輸出的反饋信號，輸出相應(yīng) 的指示信號。閾值比較器26將接收到的有效差值電流信號與外部輸入的閾值信號進行比較， 當該有效差值電流信號大于閾值信號時，閾值比較器26向比較模塊25輸出電流不平衡標 志信號，當有效差值電流信號小于閾值信號時，閾值比較器26關(guān)閉，即不輸出電流不平衡 標志信號，電流不平衡標志復(fù)位。計時模塊27從比較模塊25接收電流不平衡標志信號，啟動計時，當電流不平衡標志信號復(fù)位時，計時模塊27清零；當計時模塊27計時達到預(yù)定時間時，該計時模塊27清 零，并向比較模塊25輸出反饋信號；具體地說，即若在預(yù)定時間內(nèi)，火線電流和零線電流的 電流有效值的差值不再超過預(yù)設(shè)的閾值時，即電流不平衡標志復(fù)位，則計時模塊27清零； 若在預(yù)定時間內(nèi)，火線電流和零線電流的電流有效值的差值始終超過預(yù)設(shè)的閾值時，即電 流不平衡標志一直有效，則計時模塊27向比較模塊25輸出反饋信號，使比較模塊25輸出 指示存在電流不平衡的竊電行為的信號。在本發(fā)明中，該比較模塊25輸出的指示信號可以 由電能計量芯片的一個管腳對外輸出，由用戶對這個管腳進行處理(比如接一個指示燈或 接入MCU等)；也可以是放在電能計量芯片內(nèi)部寄存器里，由用戶通過通訊接口讀取。本發(fā)明中的第一有效值模塊23和第二有效值模塊24保證了兩個電流通道的電流 信號，即火線電流信號和零線電流信號比較的精確性；因為，電能計量是一個長時間的功率 累計過程，有效值能較準確的反映實際采樣到的電流通道的電流信號；反之，直接用采樣到 的電流通道的電流信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號而得的采樣電流值，會由于外界干擾等各種原因， 造成電流瞬時值暫時的失真，如果用這個采樣電流值進行比較，就容易造成比較的誤判，給 出錯誤的信息。同時，考慮到在實際測量中，由于各種用電的狀況不同，輸入的兩個電流通道的電 流信號會存在小的差值，所以本發(fā)明中閾值比較器26接收的預(yù)設(shè)的閾值，應(yīng)該由用戶根據(jù) 實際情況來預(yù)先設(shè)置。另外，當負載很小時，可能會發(fā)生電流不平衡的錯誤檢測，這也是應(yīng) 該避免的，所以閾值比較器26中只給出電流不平衡標志信號，由用戶根據(jù)實際用電情況來 判斷是否存在竊電行為，以做出相應(yīng)的措施，比如用有效值大的一路采樣電流信號的值進 行用電的電能計量等。如圖4所示，具有防電流不平衡竊電行為功能的防竊電單相電能表1包括一內(nèi)部 采用本 實用新型的電能計量芯片2，另外，要檢測電流的不平衡就不可避免增加電表的成 本，因此必須要額外增加一個電流互感器4，以實現(xiàn)零線的電流檢測；由于隔離原因，可以 在第一路的電流通道上選用低成本的錳銅電阻，但是另一路就必須使用成本相對較高的電 流互感器4，在圖4中，電子式電能表1中的電能計量芯片2同時計量經(jīng)錳銅電阻取樣的火 線電流和經(jīng)電流互感器4取樣的零線電流。在正常情況下，漏電流是很小的，所以火線回路 和零線回路的電流基本一致，從而可以給電能計量芯片2預(yù)置一個兩電流通道的竊電的百 分比值n，當兩個電流值的差值大于預(yù)設(shè)的百分比值η時，電能計量芯片2判斷兩個電流通 道的電流不平衡，表明有竊電行為發(fā)生。以上結(jié)合附圖實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可根 據(jù)上述說明對本實用新型做出種種變化例。因而，實施例中的某些細節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對本實用 新型的限定，本實用新型將以所附權(quán)利要求書界定的范圍作為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求一種雙電流有效值比較電路，其特征在于，所述的電路包括第一信號采樣模塊、第二信號采樣模塊、第一有效值模塊、第二有效值模塊、比較模塊、閾值比較器和計時模塊，所述的第一信號采樣模塊接收外部輸入的火線電流信號，將該火線電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并向所述的第一有效值模塊輸出第一采樣電流信號；所述的第二信號采樣模塊接收外部輸入的零線電流信號，將該零線電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并向所述的第二有效值模塊輸出第二采樣電流信號；所述的第一有效值模塊對接收到的所述第一采樣電流信號的數(shù)值求其有效值，并向所述的比較模塊輸出第一有效電流信號；所述的第二有效值模塊對接收到的所述第二采樣電流信號的數(shù)值求其有效值，并向所述的比較模塊輸出第二有效電流信號；所述的比較模塊一方面對接收到的所述第一有效電流和第二有效電流進行比較，并向所述的閾值比較器輸出有效差值電流信號，另一方面根據(jù)所述計時模塊輸出的反饋信號，輸出相應(yīng)的指示信號；所述的閾值比較器將接收到的所述有效差值電流信號與外部輸入的閾值信號進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果向所述的比較模塊輸出電流不平衡標志信號或關(guān)閉所述的閾值比較器；所述計時模塊從所述比較模塊接收電流不平衡標志信號，啟動計時，并向所述比較模塊輸出反饋信號。
專利摘要本實用新型涉及一種雙電流有效值比較電路，所述的電路包括第一信號采樣模塊、第二信號采樣模塊、第一有效值模塊、第二有效值模塊、比較模塊、閾值比較器和計時模塊，所述的第一信號采樣模塊接收外部輸入的火線電流信號，將該火線電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并向所述的第一有效值模塊輸出第一采樣電流信號；所述的第二信號采樣模塊接收外部輸入的零線電流信號，將該零線電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并向所述的第二有效值模塊輸出第二采樣電流信號。本實用新型實現(xiàn)了電流不平衡時的檢測，從而使得電能計量芯片具有防竊電的功能，同時保證了兩個電流通道的電流信號比較的精確性和可靠性，減少了誤判。
文檔編號G01R17/02GK201589801SQ200920214730
公開日2010年9月22日 申請日期2009年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月2日
發(fā)明者王祥莉, 韓明 申請人:上海貝嶺股份有限公司