本實(shí)用新型涉及一種電能表，具體是一種帶電壓互感器和電流互感器的單相智能防竊電電能表。

背景技術(shù)：

電作為一種商品被居民使用，特別是現(xiàn)在隨著進(jìn)入家庭的各類電器越來越多，民用電量劇增，受經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使，竊電現(xiàn)象也日益嚴(yán)重。竊電在社會(huì)的各個(gè)角落普遍存在，其行為廣泛存在于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的國家和地區(qū)。這種行為也擾亂了正常的供、用電秩序，更嚴(yán)重危及電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和社會(huì)的公共安全，甚至直接危及人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全。同時(shí)防竊電技術(shù)隨著時(shí)代的進(jìn)步，科技的發(fā)展，也在不斷提升中，如何有效防止竊電，是擺在電力部門技術(shù)人員面前的一個(gè)重要課題。除了制定比較完善的防竊電法律法規(guī)外，最主要就是需要一種具有良好防竊電的計(jì)量產(chǎn)品，從技術(shù)和使用上來杜絕竊電現(xiàn)象。

普通電子式電能表是在比較老式的機(jī)械式電子表的基礎(chǔ)上研發(fā)而來，主要是解決老式機(jī)械表計(jì)量的精確度低以及老式的機(jī)械式電子表在防竊電方面基本上不具備，一旦有人為更改電能表的接線方式那么老式機(jī)械表基本上就失去了計(jì)量功能，而普通電子式電能表就是為了避免線路的更改而設(shè)計(jì)的防竊電電能表，且在成本上也具有優(yōu)勢(shì)，適用于一般居民使用。但隨著技術(shù)的發(fā)展，竊電的手段也是越來越高，普通電子式電能表對(duì)于比較高的竊電手段就無能為力了，比如說火線和零線互換后且零線接地或者零線斷開電能表不計(jì)量的竊電情況下，那么普通電子式電能表就做不到防竊電功能了；如果電能表在使用的過程中電能表不能正常上電工作，如零線輸入與輸出都斷開，即零線缺失而負(fù)載接地的情況下電能表也會(huì)不計(jì)量，而且對(duì)于經(jīng)常停電的地區(qū)，電能表需要工作時(shí)間長(zhǎng)久，那么就需要考慮其他方式的防竊電功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種帶電壓互感器和電流互感器的單相智能防竊電電能表，具有正向和反向電能計(jì)量，不管是火線與零線互換后；還是零線或火線缺失，在電壓互感器的作用下都能達(dá)到防竊電的目的，保護(hù)了電能的正常使用，維護(hù)了電能的合法效益。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案：一種帶電壓互感器和電流互感器的單相智能防竊電電能表,包括微處理器，電源模塊與微處理器電連接在一起，鋰電池模塊與電源模塊電連接，所述微處理器周圍還連接有按鍵輸入模塊、存儲(chǔ)器模塊、電能脈沖輸出模塊、紅外接口模塊、LCD驅(qū)動(dòng)及顯示模塊以及電壓采樣電路和電流采樣電路，

所述微處理器用于對(duì)電壓采樣電路和電流采樣電路采集的信號(hào)進(jìn)行處理并通過存儲(chǔ)器模塊進(jìn)行處理結(jié)果存儲(chǔ)、通過電能脈沖輸出模塊進(jìn)行電量計(jì)量參數(shù)輸出、通過紅外接口模塊與外接裝置進(jìn)行紅外通訊、通過LCD驅(qū)動(dòng)及顯示模塊進(jìn)行結(jié)果顯示；

所述電源模塊與微處理器、紅外接口模塊和電壓采樣電路電連接并為其供電；

所述鋰電池模塊連接電源模塊用于為電能表進(jìn)行應(yīng)急供電；

所述按鍵輸入模塊連接微處理器用于對(duì)電能表進(jìn)行按鍵操作；

所述存儲(chǔ)器模塊連接微處理器用于對(duì)電能表的電能計(jì)量信息進(jìn)行存儲(chǔ)；

所述電能脈沖輸出模塊連接微處理器用于輸出電能表電量計(jì)量參數(shù)，用于對(duì)電能表進(jìn)行校表和遠(yuǎn)程抄表；

所述紅外接口模塊連接微處理器用于使電能表與外接裝置進(jìn)行紅外通訊；

所述LCD驅(qū)動(dòng)及顯示模塊連接微處理器用于顯示電能表計(jì)量信息以及按鍵信息；

所述電壓采樣電路連接微處理器和電源模塊，電源模塊為電壓采樣電路提供電源，電壓采樣電路采集電能表的電壓信息并輸入到微處理器中；

所述電流采樣電路包括連接在電能表火線輸入和輸出端上的錳銅分流器以及連接在電能表零線輸入和輸出端上的電流互感器，電壓互感器串聯(lián)在錳銅分流器上或者串聯(lián)在電流互感器上，所述錳銅分流器用于進(jìn)行電能表火線電流信號(hào)采集，所述電流互感器用于進(jìn)行電能表零線電流信號(hào)采集，所述電壓互感器用于在錳銅分流器或者電流互感器有電流流過時(shí)產(chǎn)生電壓為電能表供電。

所述電壓互感器串聯(lián)在錳銅分流器的電刷線上。

所述電源模塊包括有PT供電穩(wěn)壓電路，PT供電穩(wěn)壓電路與電壓互感器相連接。

所述PT供電穩(wěn)壓電路包括第一三極管和第二三極管，第一三極管的基極連接微處理器的輸出信號(hào)腳，第一三極管的集電極連接第二三極管的基極，第二三極管的集電極連接微處理器的輸入信號(hào)腳，第一三極管和第二三極管的發(fā)射極接地。

本實(shí)用新型的技術(shù)效果：錳銅分流器進(jìn)行電能表火線電流信號(hào)采集，電流互感器進(jìn)行電能表零線電流信號(hào)采集，電壓互感器在錳銅分流器或者電流互感器有電流流過時(shí)產(chǎn)生電壓為電能表供電，不管是火線與零線互換后，還是零線或火線缺失，在電壓互感器的作用下都能進(jìn)行計(jì)量，達(dá)到防止竊電的目的，微處理器能夠根據(jù)供電電壓的變化情況進(jìn)行主時(shí)鐘源的切換以達(dá)到降低功耗的目的，延長(zhǎng)電能表的實(shí)用壽命。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型PT供電穩(wěn)壓電路示意圖；

圖3是本實(shí)用新型斷零線負(fù)載接地防竊電接線示意圖；

圖4是本實(shí)用新型斷火線負(fù)載接地防竊電接線示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明：

如圖1所示，一種帶電壓互感器和電流互感器的單相智能防竊電電能表,包括微處理器1，電源模塊2與微處理器1電連接在一起，鋰電池模塊3與電源模塊2電連接，所述微處理器1周圍還連接有按鍵輸入模塊4、存儲(chǔ)器模塊5、電能脈沖輸出模塊6、紅外接口模塊7、LCD驅(qū)動(dòng)及顯示模塊8以及電壓采樣電路9和電流采樣電路10，

所述微處理器1用于對(duì)電壓采樣電路9和電流采樣電路10采集的信號(hào)進(jìn)行處理并通過存儲(chǔ)器模塊5進(jìn)行處理結(jié)果存儲(chǔ)、通過電能脈沖輸出模塊6進(jìn)行電量計(jì)量參數(shù)輸出、通過紅外接口模塊7與外接裝置進(jìn)行紅外通訊、通過LCD驅(qū)動(dòng)及顯示模塊8進(jìn)行結(jié)果顯示；

所述電源模塊2與微處理器1、紅外接口模塊7和電壓采樣電路9電連接并為其供電；

所述鋰電池模塊3連接電源模塊2用于為電能表進(jìn)行應(yīng)急供電；

所述按鍵輸入模塊4連接微處理器1用于對(duì)電能表進(jìn)行按鍵操作；

所述存儲(chǔ)器模塊5連接微處理器1用于對(duì)電能表的電能計(jì)量信息進(jìn)行存儲(chǔ)；

所述電能脈沖輸出模塊6連接微處理器1用于輸出電能表電量計(jì)量參數(shù)，用于對(duì)電能表進(jìn)行校表和遠(yuǎn)程抄表；

所述紅外接口模塊7連接微處理器1用于使電能表與外接裝置進(jìn)行紅外通訊；

所述LCD驅(qū)動(dòng)及顯示模塊8連接微處理器1用于顯示電能表計(jì)量信息以及按鍵信息；

所述電壓采樣電路9連接微處理器1和電源模塊2，電源模塊2為電壓采樣電路1提供電源，電壓采樣電路9采集電能表的電壓信息并輸入到微處理器1中；

所述電流采樣電路10包括連接在電能表火線輸入和輸出端上的錳銅分流器11以及連接在電能表零線輸入和輸出端上的電流互感器12，電壓互感器13串聯(lián)在錳銅分流器11上或者串聯(lián)在電流互感器12上，所述錳銅分流器11用于進(jìn)行電能表火線電流信號(hào)采集，所述電流互感器12用于進(jìn)行電能表零線電流信號(hào)采集，所述電壓互感器13用于在錳銅分流器11或者電流互感器12有電流流過時(shí)產(chǎn)生電壓為電能表供電。

所述電壓互感器13串聯(lián)在錳銅分流器11的電刷線上。

所述電源模塊2包括有PT供電穩(wěn)壓電路，PT供電穩(wěn)壓電路與電壓互感器13相連接。

如圖3所示，火線進(jìn)電能表，火線出電能表到負(fù)載，負(fù)載接地，電能表缺失零線，該方式為一火一地，零線缺失。負(fù)載接地后通過大地與火線形成回路，此時(shí)負(fù)載在正常工作會(huì)產(chǎn)生負(fù)荷電流，由于零線缺失，使電能表不被市電供電，一般的電能表在這種情況下是不能工作的，但本實(shí)用新型的智能防竊電電能表在這種情況下有電流經(jīng)過電壓互感器線圈經(jīng)磁感應(yīng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生交流電壓，經(jīng)過全波整流后提供給微處理器及外圍器件供電，使電能表仍能正常工作而能精確計(jì)量有功，可達(dá)到防竊電目的。

如圖4所示，零線進(jìn)電能表，零線出電能表到負(fù)載，負(fù)載接地，電能表缺失火線，工作原理同圖3所示的斷零線負(fù)載接地防竊電。

如圖2所示，所述PT供電穩(wěn)壓電路包括第一三極管Q5和第二三極管Q4，第一三極管Q5的基極連接微處理器1的輸出信號(hào)腳，第一三極管Q5的集電極連接第二三極管Q4的基極，第二三極管Q4的集電極連接微處理器1的輸入信號(hào)腳，第一三極管Q5和第二三極管Q4的發(fā)射極接地。

在有市電220V供電時(shí)，15V為正常的15V電壓，PwrDet為微處理器輸出信號(hào)腳，輸出為低電平信號(hào)，第一三極管Q5不導(dǎo)通，15V電壓經(jīng)過R34,R35分壓后使第二三極管Q4基級(jí)為高電平而導(dǎo)通，DL為低電平輸入到微處理器，當(dāng)微處理器檢測(cè)到DL為低電平時(shí)表示該電路工作正常。當(dāng)沒有市電供電時(shí)，此時(shí)用PT供電，那么在做0.5A啟動(dòng)時(shí)，15V電壓端會(huì)檢測(cè)到5-6V的電壓，此時(shí)微處理器已經(jīng)在開始工作了，那么PwrDet輸出為低電平信號(hào)，第一三極管Q5不導(dǎo)通，電阻R34,R35形成負(fù)載后，使15V電壓經(jīng)過放電分壓后第二三極管使Q4基級(jí)為高電平而導(dǎo)通，DL為低電平輸入到微處理器，快速達(dá)到了使電壓互感器穩(wěn)定工作的目的，電壓互感器穩(wěn)定工作才能持續(xù)為電能表提供穩(wěn)定的電源。

本實(shí)用新型的電能表利用切換主時(shí)鐘源的方式來降低電能表在斷電情況下的功耗。電能表判斷是否掉電是通過檢測(cè)微處理器供電電壓是否到達(dá)掉電電壓的方式進(jìn)行的，當(dāng)該端口的輸入電壓低于某一設(shè)定值時(shí)微處理器則認(rèn)為掉電，將掉電標(biāo)志位置位并進(jìn)入掉電處理程序。掉電處理程序主要包括對(duì)電能表各器件當(dāng)前狀態(tài)的保存、電能數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、并把IO端口設(shè)置為禁止輸出/屏蔽輸入、調(diào)用顯示處理程序?qū)CD顯示為總電量并持續(xù)顯示，當(dāng)以上操作完成以后就將主時(shí)鐘源切換成為低頻時(shí)鐘并進(jìn)入一個(gè)while死循環(huán)，死循環(huán)中主要執(zhí)行兩個(gè)簡(jiǎn)單的步驟，一是檢查掉電標(biāo)志是否被重新置零，二是進(jìn)行定時(shí)喂狗操作。當(dāng)檢查到掉電標(biāo)志位被重新置零時(shí)證明主電源已恢復(fù)供電，于是就讓程序進(jìn)入一個(gè)空操作的死循環(huán)，進(jìn)入空操作的死循環(huán)后由于微處理器不再執(zhí)行喂狗操作則微處理器迅速復(fù)位重啟恢復(fù)正常工作。在掉電后由于微處理器在低頻時(shí)鐘下運(yùn)行且執(zhí)行的操作簡(jiǎn)單因此功耗十分小，備用電源的輸出電流基本維持在20μA以下。由于實(shí)現(xiàn)低功耗處理的方式并不是使微處理器進(jìn)入睡眠模式，因此當(dāng)主電源恢復(fù)供電時(shí)系統(tǒng)能十分容易且速度較快地恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。

本實(shí)用新型的一種帶電壓互感器和電流互感器的單相智能防竊電電能表，當(dāng)零線或者火線缺失使電能表無市電供電的狀態(tài)下仍有負(fù)載時(shí)會(huì)產(chǎn)生電流，電流經(jīng)過電壓互感器線圈經(jīng)磁感應(yīng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生交流電壓，經(jīng)過全波整流后提供給單片機(jī)及外圍器件供電使用，電池此時(shí)不提供電壓，這樣設(shè)計(jì)大大提高了電池的使用壽命。

能計(jì)量火線和零線有功電能，具有正向和反向電能計(jì)量，反向電量計(jì)入正向電量?jī)?nèi)，精確計(jì)量到0.01 kWh，同時(shí)具有實(shí)時(shí)檢測(cè)功能，能實(shí)時(shí)電流顯示，實(shí)時(shí)功率顯示，及時(shí)告訴用戶電能表使用負(fù)載情況。

當(dāng)火線與零線兩者間電流之差的絕對(duì)值大于12.5%，且整機(jī)功率大于40W時(shí)，防竊電指示燈點(diǎn)亮，提醒用戶電能表工作在電流不平衡狀態(tài)，電能表主動(dòng)切換到了電流相對(duì)大的回路計(jì)量。

在零線或者火線斷開，不接入電能表時(shí)，且電能表有0.5A及以上負(fù)載電流產(chǎn)生時(shí)，負(fù)載接地的情況下會(huì)主動(dòng)防竊電計(jì)量，使電表仍能正常工作而能精確計(jì)量有功，可達(dá)到防竊電目的。