本發(fā)明涉及電力負荷管理終端。

背景技術(shù)：

電力負荷管理終端已廣泛應(yīng)用于電力自動化領(lǐng)域，其主要的功能之一是對現(xiàn)場的三相交流電進行測量?，F(xiàn)場的三相交流電模式一般有220V三相四線、100V三相三線及57.7V三相四線三種類型。為了測量這三種不同類型的三相交流電，現(xiàn)有的電力負荷管理終端也分成了220V三相四線、100V三相三線及57.7V三相四線三種類型，并分別使用三種不同的方法進行測量。

圖1示出了現(xiàn)有的三相四線220V類型的電力負荷管理終端的原理框圖。如圖所示，該電力負荷管理終端主要包括CPU91、接口模塊92、顯示模塊93、通信模塊94和交流采集模塊95。其中，電力負荷管理終端主要通過交流采集模塊95來實現(xiàn)對三相交流電的測量功能。交流采集模塊95包括計量芯片951、交采板952和交采接口端子排953。三相交流電的電壓電流線接入終端的交采接口端子排953，再通過交采接口端子排953與交采板952間的連接線進入交采板952。交采板952對電壓電流處理，將其轉(zhuǎn)換為能被測量的模擬量信號，模擬量信號被送至計量芯片951，同時，交采板952向計量芯片951提供自身所測量的交流電類型信息。交采板952包括分別測量A、B、C三相母線電壓的三個電壓采集電路9521、分別測量A、B、C三相母線電流的電流采集電路9522以及交流電類型判斷電路9523。計量芯片951讀取交采板發(fā)送的模擬量信號，根據(jù)芯片內(nèi)的相應(yīng)程序計算出三相交流電的各相電壓、電流、有功功率、無功功率、電量及相位角等數(shù)據(jù)，計量芯片951會讀取交采板952提供的三相交流電類型信息，選擇相應(yīng)的計算方式。

對于100V三相三線以及57.7V三相四線的電力負荷管理終端而言，其基本組成也與圖1大致相同，但是所采用的交采接口端子排、交采板以及計量芯片的內(nèi)部程序是有所不同的，其區(qū)別主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1、交采板的電壓線接線方式不同。對于測量57.7V三相四線以及220V三相四線的電力負荷管理終端而言，交采接口端子排的電壓接線端子與交采板的電壓接線端子之間是一一對應(yīng)的連接關(guān)系，即交采接口端子排的A相電壓接線端子、B相電壓接線端子、C相電壓接線端子和N相電壓接線端子分別通過A相連接線、B相連接線、C相連接線和N相連接線一一對應(yīng)地與交采板的A相電壓接線端子、B相電壓接線端子、C相電壓接線端子和N相電壓接線端子固定連接（通常是焊接連接）。而在測量100V三相三線的電力負荷管理終端中，交采端子接口排沒有設(shè)置N相電壓接線端子，交采接口端子排的B相電壓接線端子通過B相連接線被固定連接（通常是焊接連接）到交采板的N相電壓接線端子上。

2、交采板中的電壓采集電路的取樣電阻的阻值不同。交采板中設(shè)有用于分別測量A、B、C三相母線電壓的三個電壓采集電路，該三個電壓采集電路的結(jié)構(gòu)相同。對于三種不同類型的電力負荷管理終端而言，雖然它們之間的電壓采集電路的結(jié)構(gòu)也是相同的，但是電壓采集電路中的取樣電阻的阻值是不同的。圖2示出了三種不同類型的電力負荷管理終端的電壓采集電路的電路原理圖。該電壓采集電路包括電壓互感器T1、取樣電阻R以及保護電路955。取樣電阻R的一端與交采板上相對應(yīng)的電壓接線端子連接，取樣電阻R的另一端與電壓互感器T1的一次繞組的一端連接。電壓互感器T1的一次繞組的另一端與交采板上的N相（公共）電壓接線端子連接。電壓互感器T1的二次繞組與保護電路955的輸入端相連。保護電路955由反相并聯(lián)的兩個二極管V1、V2組成，保護電路955的輸出端連接到計量芯片。

常見的三相四線220V、三相三線100V及三相四線57.7V的交采板的取樣電阻R的取值分別為220K、100K和57.7K。若現(xiàn)場220V、100V和57.7V三種類型的三相交流電電壓均為100%量程，則電壓值最大時經(jīng)過取樣電阻R后的電流值為： 。在三種不同類型的電力負荷管理終端中，當(dāng)計量芯片讀取到1.414mA時，分別采取不同的計算公式，計算得出220V、100V和57.7V的瞬時電壓值。

3、交采板上的交流電類型判斷電路有所不同。如圖3所示，在原先的三種類型的電力負荷管理終端中，測量100V三相三線的交采板上安裝有電阻R102，沒有安裝R103，圖3僅僅是為了簡化起見而同時示出了電阻R102和電阻R103。測量57.7V三相四線的交采板上安裝有電阻R103，沒有安裝電阻R102，測量220V三相四線的交采板上既沒有安裝電阻R103，也沒有安裝電阻R102。當(dāng)裝上電阻R102或R103時，對應(yīng)信號接地，值為“0”；不裝電阻R102或R103時，對應(yīng)信號通過計量芯片外圍電路拉高，值為“1”。計量芯片通過讀取到的“MODE0”和“MODE1”的值來判斷交采板及其所測量的三相交流電的類型，將判斷結(jié)果通知電力負荷管理終端的CPU。

由上述內(nèi)容可以看出，現(xiàn)有的某一種類型的電力負荷管理終端只能測量相同類型的三相交流電，而無法測量其它類型的三相交流電。因此現(xiàn)有的電力負荷管理終端不具有通用性，無法滿足現(xiàn)場日益復(fù)雜的需求。同時，在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，只有明確了電力公司的具體配置要求后才能確定電力負荷管理終端的類型，因此無法提前進行生產(chǎn)備貨，延長了生產(chǎn)周期，無形中也增加了生產(chǎn)成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種通用性好的電力負荷管理終端，其能夠適用于220V三相四線、100V三相三線、57.7V三相四線的三相交流電測量。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

通用型電力負荷管理終端，包括交流采集模塊，該交流采集模塊包括計量芯片、交采板和交采接口端子排；交采板包括分別測量三相母線電壓的三個電壓采集電路，各電壓采集電路包括電壓互感器和取樣電阻，取樣電阻的一端與交采板上相對應(yīng)的電壓接線端子連接，取樣電阻的另一端與電壓互感器的一次繞組的一端連接，電壓互感器的一次繞組的另一端與交采板上的N相電壓接線端子連接；其特點在于，交采板和交采接口端子排均具有A相電壓接線端子、B相電壓接線端子、C相電壓接線端子和N相電壓接線端子；交流采集模塊包括A相連接線、B相連接線、C相連接線和N相連接線；A相連接線的兩端分別與交采板和交采接口端子排的A相電壓接線端子連接，C相連接線的兩端分別與交采板和交采接口端子排的C相電壓接線端子連接，B相連接線的一端與交采接口端子排的B相電壓接線端子連接，B相連接線的另一端能夠與交采板的B相電壓接線端子或N相電壓接線端子可拆卸地連接，N相連接線的一端與交采接口端子排的N相電壓接線端子連接，N相連接線的另一端能夠與交采板的N相電壓接線端子可拆卸地連接；三個電壓采樣電路的取樣電阻的阻值相等；計量芯片用于根據(jù)三個電壓采樣電路的輸出分別計算三相母線電壓值，并根據(jù)計算出的任意一相母線電壓值來判斷被測量的三相母線的交流電類型。

由于發(fā)明采用了以上的技術(shù)方案，其能夠適用于220V三相四線、100V三相三線、57.7V三相四線這三種類型的三相交流電測量，從而方便了測量人員的操作，并能夠降低生產(chǎn)的成本。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的測量220V三相四線交流電的電力負荷管理終端的原理框圖。

圖2示出了三種不同類型的電力負荷管理終端的電壓采集電路的電路原理圖。

圖3示出了三種不同類型的電力負荷管理終端的交采板的交流電類型判斷電路的示意圖。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的電力負荷管理終端的原理框圖。

圖5示出了根據(jù)發(fā)明一實施例的交采板在測量57.7V三相四線以及220V三相四線交流電時的接線圖。

圖6示出了根據(jù)發(fā)明一實施例的交采板在測量100V三相三線交流電時的接線圖。

圖7示出了根據(jù)發(fā)明一實施例的電力負荷管理終端的電壓采集電路的電路原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

圖4示出了根據(jù)發(fā)明一實施例的通用型電力負荷管理終端的原理框圖。該通用型電力負荷管理終端包括CPU1、接口模塊2、顯示模塊3、通信模塊4和交流采集模塊5。其中，交流采集模塊5包括計量芯片51、交采板52和交采接口端子排53。三相交流電的電壓電流線接入終端的交采接口端子排53，再通過交采接口端子排53與交采板52間的連接線進入交采板52。請結(jié)合圖5所示。在本實施例中，交采板52和交采接口端子排53均具有A相電壓接線端子、B相電壓接線端子、C相電壓接線端子和N相電壓接線端子；交流采集模塊包括A相連接線61、B相連接線62、C相連接線63和N相連接線64。A相連接線61的兩端分別與交采板和交采接口端子排的A相電壓接線端子連接， C相連接線63的兩端分別與交采板和交采接口端子排的C相電壓接線端子連接，B相連接線62的一端與交采接口端子排的B相電壓接線端子連接，B相連接線的另一端能夠與交采板的B相電壓接線端子57或N相電壓接線端子58可拆卸地連接，N相連接線64的一端與交采接口端子排的N相電壓接線端子連接，N相連接線64的另一端能夠與交采板的N相電壓接線端子58可拆卸地連接。上述的可拆卸連接的方式包括但不限于螺栓接線等方式。在圖5中示出的是發(fā)明的交采板在測量57.7V三相四線以及220V三相四線交流電時的接線圖，其中，B相連接線62和N相連接線64的另一端分別與交采板的B相電壓接線端子57和N相電壓接線端子58相連。當(dāng)該交采板在測量100V三相三線交流電時，只需將N相連接線64拿掉，將B相連接線62的另一端與交采板的N相電壓接線端子58連接，如圖6所示。

根據(jù)本發(fā)明一實施例的交采板52包括分別測量A、B、C三相母線電壓的三個電壓采集電路521和分別測量A、B、C三相電流的三個電流采集電路522（為簡便起見，圖中僅示出了一個電壓采集電路521和一個電流采集電路522）。電壓采集電路521的結(jié)構(gòu)如圖7所示，包括電壓互感器T1和取樣電阻R’，取樣電阻R’的一端與交采板上相對應(yīng)的電壓接線端子連接，取樣電阻R’的另一端與電壓互感器T1的一次繞組的一端連接，電壓互感器T1的一次繞組的另一端與交采板上的N相電壓接線端子連接。電壓互感器T1的二次繞組與保護電路55的輸入端相連。保護電路55由反相并聯(lián)的兩個二極管V1、V2組成，保護電路55的輸出端連接到計量芯片。

在本實施例中，為了實現(xiàn)產(chǎn)品的通用性，三個電壓采樣電路521的取樣電阻R’的阻值相等，且大于等于220K?？紤]到精度等因素，取樣電阻R’的阻值優(yōu)選為220K。計量芯片51用于根據(jù)三個電壓采樣電路的輸出分別計算三相母線電壓值。無論計算的是哪一類型的交流電電參數(shù)，計量芯片51均采用的是一致的電參數(shù)計算公式。上述的電參數(shù)包括相電壓、相電流、相位角、有功功率、無功功率、電量等。

當(dāng)將三個電壓采樣電路521的取樣電阻R’的阻值均設(shè)為220K時，若設(shè)現(xiàn)場220V，100V和57.7V三種類型的三相交流電電壓都為100%量程，電壓值最大時經(jīng)過取樣電阻后的電流值分別為：

可知該轉(zhuǎn)化后的電流值與交流電電壓的比值恒定，與現(xiàn)有的電力負荷終端中測量三相四線220V交流電時的比值一樣，因此本實施例中的電參數(shù)計算公式即為現(xiàn)有的測量三相四線220V類型的電力負荷管理終端所采用的電參數(shù)計算公式。另一方面，在本實施例的電力負荷管理終端測量100V三相三線和57.7V三相四線的交流電時，峰值電壓經(jīng)過取樣電阻后的電流值分別為0.643mA和0.371mA，電流值過小，不能充分利用計量芯片的量程，可能會帶來測量誤差。為降低電壓采樣時的誤差，取樣電阻R’優(yōu)選采用0.1%精度、15ppm溫漂的高精度電阻。

以型號為71M6513的計量芯片為例，當(dāng)取樣電阻R’的阻值為220K時，無論電力負荷管理終端測量的是哪一種類型的交流電，計量芯片所使用的相電壓計算公式均為：

Ux=（VxSQSUM*LSB*3600*Fs/Nacc）^1/2

其中VxSQSUM為計量芯片在上一個累計周期內(nèi)各相電壓采樣的平方和，為計量芯片自動采集計算；Fs=2520.62Hz，是計量芯片的采樣頻率；Nacc為一個累計周期的采樣點數(shù)，實際值由人為事先設(shè)定；LSB= 9.4045*10^-13*VMAX² （單位為：V²h ）。VMAX是當(dāng)計量芯片采集到電壓輸入端的電壓為250mVp-p時對應(yīng)的外部三相交流電施加的電壓有效值。上述公式也是現(xiàn)有測量220V三相四線交流電的電力負荷管理終端中的型號為71M6513的計量芯片的相電壓計算公式。相應(yīng)地，計量芯片51計算其它電參數(shù)的計算公式使用的也是現(xiàn)有測量220V三相四線交流電的電力負荷管理終端中的型號為71M6513的計量芯片的電參數(shù)計算公式。

此外，為了實現(xiàn)交采板的通用性，交采板52取消了之前的交流電類型判斷電路，不再向計量芯片51提供所測三相交流電的類型信息，改由計量芯片51判斷三相交流電類型信息。在一更詳細的實施方式中，計量芯片51用于在前述計算出的任意一相母線電壓值大于0V且小于等于75V時，判斷被測量的三相母線的交流電類型為57.7V三相四線，在計算出的任意一相母線電壓值大于75V且小于等于150V時，判斷被測量的三相母線的交流電類型為100V三相三線，在計算出的任意一相母線電壓值大于150V且小于等于300V時，判斷被測量的三相母線的交流電類型為220V三相四線。

以上描述是結(jié)合具體實施方式和附圖對本發(fā)明所做的進一步說明。但是，本發(fā)明顯然能夠以多種不同于此描述的其它方法來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)容的情況下根據(jù)實際使用情況進行推廣、演繹，因此，上述具體實施例的內(nèi)容不應(yīng)限制本發(fā)明確定的保護范圍。