專利名稱：一種全失壓測量裝置及智能電表的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電能計量領域，尤其涉及一種全失壓測量裝置及智能電表。
背景技術：
在電網實際運行過程中，由于人員操作失誤、竊電、設備故障等原因會造成全失壓狀況。當發(fā)生全失壓時，用電設備有可能仍然在用電，而電能表由于欠壓或者沒有電壓不能準確計量。電網公司要求智能電表能夠在全失壓狀況下對電量進行追補，追補的方法有計算方式和推算方式兩種，計算方式優(yōu)于推算方式。限于電池功耗、現有技術限制等因素，國家電網智能電表標準規(guī)定的計算方法為記錄最近10次全失壓發(fā)生時刻、結束時刻及對應電流值，但是這種方法沒有記錄全失壓發(fā)生后電池供電期間的電流值，據此追補電量存在很大的偏差。 為了彌補這種偏差，業(yè)界已有企業(yè)標準要求停電后每60S提供一次全失壓測量。單相智能電表采用的電池要求大于1. 2Ah，在電能表壽命周期無需更換，斷電后可維持電表正常運行時間累計不少于五年，一般要求電表在電池供電情況下整表功耗小于10uW。全失壓測量的新需求對整表電池供電下的功耗提出了更高的要求。目前的單相智能電表如圖1所示，包括計量芯片，完成電能計量、電壓電流有效值計算、功率計算等，在目前智能電表中一般采用專用計量芯片完成；實時時鐘芯片為智能電表提供實時時間信息；CPU芯片智能電表的主控，負責對用電信息進行管理、存儲和上傳；存儲芯片對用電信息進行存儲，一般采用EEPROM ；供電系統(tǒng)包含市電供電單元和電池供電單元，在有市電時由市電給電表供電；在沒有市電時由電池對智能電表進行供電，用于保證時間信息不丟失、停電顯示等。計量單元對于電流有效值計算的過程如下1. ADC采樣得到電流瞬時值，表達式為山⑴=I*cos (cot)+1。3，其中Ios為ADC直流偏置，i*cOS(on)為輸入的瞬時電流值。2.高通濾波濾除直流偏置Ios，該濾波器穩(wěn)定時間一般需要數百毫秒，經濾波后得到I2(t) = I*cos (ω t)3.自乘后得到/.(/) = I * cos(o/) * I * cos(狀)=-(I + cos(2rj/))4.低通濾波器濾除I3(t)中的交流成分，該濾波器的穩(wěn)定時間需要數百毫秒，經濾波后得到/4(/) = ￥5.經過求平均以及開根號后得到電流有效值為-卩勺了得到小于0.1%的誤
差，一般需要多個周期的平均，計算時間需要數百毫秒。實用新型內容[0016]本實用新型實施例提供一種全失壓測量裝置，旨在解決現有全失壓測量裝置在電 池供電條件下功耗較高的問題。[0017]本實用新型實施例是這樣實現的，一種全失壓測量裝置，包括[0018]計量單元；[0019]與所述計量單元連接的全失壓測量單元；[0020]與所述全失壓測量單元連接的自動全失壓控制單元；[0021]與所述自動全失壓控制單元連接的CPU單元；[0022]分別與所述自動全失壓控制單元和所述CPU單元連接的實時時鐘單元；[0023]分別與所述自動全失壓控制單元和所述CPU單元連接的實時時鐘單元；[0024]以及[0025]為所述裝置供電的供電系統(tǒng)。[0026]進一步地,所述全失壓測量單元包括[0027]電流采樣模塊；[0028]與所述電流采樣模塊連接的直流偏置校正電路；[0029]與所述直流偏置校正電路連接的電流計算模塊。[0030]進一步地，所述供電系統(tǒng)包括市電供電單元和電池供電單元。[0031]本實用新型實施例還提供了一種智能電表，所述智能電表包括上述全失壓測量裝置。[0032]本實用新型實施例通過在現有技術上增加全失壓測量單元和自動全失壓控制單 元，可以極大的降低全失壓測量的功耗，提高整表壽命，降低能源浪費，并可提供更多次數 的全失壓測量，進而提高電量追補的準確度，維護合法用電的公平和公正。


[0033]圖1是現有技術提供的現有單相智能電表結構圖；[0034]圖2是本實用新型實施例提供的全失壓測量裝置的結構圖；具體實施方式
[0035]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本實用新型，并不用于限定本實用新型。[0036]圖2示出了本實用新型提供的全失壓測量裝置的結構，為了便于說明，僅示出了 與本實用新型實施例相關的部分。[0037]該全失壓測量裝置可以應用于各種智能電表中，包括計量單元1，與計量單元I連 接的全失壓測量單元2,與全失壓測量單元2連接的自動全失壓控制單元6,與自動全失壓 控制單元6連接的CPU單元5，分別與自動全失壓控制單元6和CPU單元5連接的實時時 鐘單元3，分別與自動全失壓控制單元6和CPU單元5連接的存儲單元4，以及為該全失壓 測量裝置供電的供電系統(tǒng)7。[0038]計量單元I完成電能計量、電壓電流有效值計算、功率計算等功能，一般采用專用計量芯片完成。計量單元I帶有電源開關，方便CPU單元5對其進行電源管理，在電池供電模式下該模塊可被CPU單元5完全關閉，從而節(jié)省電池功耗。全失壓測量單元2包括電流采樣模塊21，與電流采樣模塊21連接的直流偏置校正電路22，與直流偏置校正電路22連接的電流計算模塊23。電流采樣模塊21用于對電流的采樣，同時具有輸入短接功能，用于直流偏置自動校正。直流偏置校正電路22用于取代傳統(tǒng)設備中的高通濾波器，在智能電表校表過程中將采樣電路輸入短接，然后自動計算出直流偏置并將該偏置減去。使用該電路，雖然增加了一個校表環(huán)節(jié)，但是可將高通濾波器的穩(wěn)定時間省去，可以大大加快電流有效值的計算時間，進而節(jié)省電池功耗。電流計算模塊23用于計算電流的有效值，取代傳統(tǒng)設備中低通濾波和求電流有效值電路，采用整周期累加方式，不需要低通濾波器即可將交流分量抵消掉。由于全失壓應用不需要O. 1%以內的誤差，因此可將累加周期減少到4個周期左右，這樣可以保證1%左右 的誤差。計算時間也從I秒左右縮減到80毫秒左右。實時時鐘單元3為智能電表提供實時時間信息，在全失壓應用時將時鐘信息輸入給自動全失壓控制單元6，用于不需要CPU單元5參與的自動喚醒測量，自動全失壓控制單元6可依據喚醒信號將全失壓測量單元2喚醒進行測量。存儲單元4對用電信息進行存儲，采用EEPR0M，在全失壓應用時可由自動全失壓控制單元6直接寫入數據，不需要CPU單元5參與。CPU單元5實現對智能電表的主控，負責對用電信息進行管理、存儲和上傳。通過軟件管理，該功能降低了 CPU軟件管理的復雜度，不需要定時喚醒CPU參與全失壓測量，完全由全失壓測量單元2自動喚醒、自動測量，因此在全失壓應用時不需要被喚醒，既節(jié)省了電池功耗，也降低了軟件的復雜性。供電系統(tǒng)7包括市電供電單元和電池供電單元，在有市電時由市電給電表供電，在沒有市電時對智能電表進行供電，用于保證時間信息不丟失和停電顯示等。本實用新型實施例的全失壓測量過程如下所示1.電流采樣模塊21得到電流瞬時值，表達式為= 1處08(0^)+1。3其中I*COS(cot)為輸入的瞬時電流值，Ios為ADC直流偏置。2.經過直流偏置校正電路22后，I2 (t) = I*cos (cot)3.自乘后得到/,(/) = I^COs(OJi) * 1*cos(oj/) =+cos(2co!))4.經過電流計算模塊23計算后得到/4(0=^其中直流偏置校正電路22的工作過程如下1.校表環(huán)節(jié)在校表環(huán)節(jié)首先通過控制位將電流輸入短接，這樣I1 (t) = Itjs,然后直流偏置校正電路22對輸入進行累加求平均得到一個reg_IoS值，該值與真實的Ios十分接近。2.測量環(huán)節(jié)直流偏置校正電路22將輸入信號減去校表環(huán)節(jié)得到的偏置值，得到I2 (t) = I1 (t)-reg_I0S = I*cos(cot)+Ios_reg_Ios ^ I*cos(cot)[0055]電流計算模塊23的工作過程如下[0056]1.對I3(t)進行整周期累加，避免使用濾波器消除交流分量，經累加后消除了
權利要求1.一種全失壓測量裝置，其特征在于，所述裝置包括 計量單元； 與所述計量單元連接的全失壓測量單元； 與所述全失壓測量單元連接的自動全失壓控制單元； 與所述自動全失壓控制單元連接的CPU單元； 分別與所述自動全失壓控制單元和所述CPU單元連接的實時時鐘單元； 以及 為所述裝置供電的供電系統(tǒng)。
2.如權利要求1所述的全失壓測量裝置，其特征在于，所述全失壓測量單元包括 電流采樣模塊； 與所述電流采樣模塊連接的直流偏置校正電路； 與所述直流偏置校正電路連接的電流計算模塊。
3.如權利要求1所述的全失壓測量裝置，其特征在于，所述供電系統(tǒng)包括市電供電單元和電池供電單元。
4.一種智能電表，其特征在于，所述智能電表包括權利要求1所述的全失壓測量裝置。
專利摘要本實用新型適用于電能計量領域，提供了一種全失壓測量裝置及智能電表，所述裝置包括計量單元；與所述計量單元連接的全失壓測量單元；與所述全失壓測量單元連接的自動全失壓控制單元；與所述自動全失壓控制單元連接的CPU單元；分別與所述自動全失壓控制單元和所述CPU單元連接的實時時鐘單元；分別與所述自動全失壓控制單元和所述CPU單元連接的實時時鐘單元；以及與上述單元連接的供電系統(tǒng)。本實用新型通過在現有技術上增加全失壓測量單元和自動全失壓控制單元，可以極大的降低全失壓測量的功耗，提高整表壽命，降低能源浪費，并可提供更多次數的全失壓測量，進而提高電量追補的準確度，維護合法用電的公平和公正。
文檔編號G01R22/06GK202854214SQ20122036021
公開日2013年4月3日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權日2012年7月24日
發(fā)明者苗書立, 劉凱 申請人:深圳市銳能微科技有限公司