一种经互感器接入式三相四线表的制作方法

1.本实用新型涉及电气仪表技术领域，具体涉及一种经互感器接入式三相四线表。


背景技术：

2.经互感器接入式三相四线表主要用于用电大的工商业用户、计量关口，这些场合用户的用电量很大，三相负荷不均衡将增加变压器的损耗，会造成能源浪费，另外在三相负荷不平衡运行下的变压器，必然会产生零序电流，而变压器内部零序电流的存在，会在铁芯中产生零序磁通，这些零序磁通就会在变压器的油箱壁或其他金属构件中构成回路。但配电变压器设计时不考虑这些金属构件为导磁部件，则由此引起的磁滞和涡流损耗使这些部件发热，致使变压器局部金属件温度异常升高，严重时将导致变压器运行事故。此外用户用电中也存在着一些窃电行为，在有的地方甚至存在电工伙同用户一起窃电行为，给电力公司造成重大损失。
3.零序电流是三相电流矢量和，正常情况下，零序电流和零线电流应该相等，且理想情况下，三相负荷均衡情况下为零，但现实中总有各种各样原因很难为零，分析三相表零线电流对线路运行、节能、防窃电均有很大意义。目前的三相表均不具备零线电流测量和零线电流异常监测功能，通常的解决方法是在三相表外部单独增加模块进行三相表零线电流异常判断，存在现场改动、需增加额外设备、接线情况复杂的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型提出了一种经互感器接入式三相四线表，其目的是：在原有电能表的基础上进行尽量少的改动，通过改变接线端子的连接方式，实现零线电流测量。
5.本实用新型技术方案如下：
6.一种经互感器接入式三相四线表，包括微处理器、分别与三相交流输入端相对应的电流互感器和电压互感器，所述三相交流输入端分别与每相电流互感器的一次侧和每相电压互感器的一次侧相连接，每相电流互感器的二次侧的第一输出端与每相对应的第一电流检测端子相连接，每相电流互感器的二次侧的第二输出端与每相对应的第二电流检测端子相连接，用于测量三相电流值；每相电压互感器的二次侧的第一输出端与每相对应的电压检测端子相连接，每相电压互感器的二次侧的第二输出端与中线接线端子相连接，用于测量三相电压值。所述三相四线表还包括第一零线电流检测端子和第二零线电流检测端子，所述中线接线端子作为所述第一零线电流检测端子通过锰铜分流片与所述第二零线电流检测端子相连接，所述第二零线电流检测端子与电能表的n相接线端相连接。
7.所述第一零线电流检测端子和第二零线电流检测端子通过零线电流采样电路与计量芯片相连接，所述计量芯片还与所述微处理器相连接。
8.进一步地，所述三相四线表还包括计量芯片电源控制电路，所述计量芯片电源控制电路包括三相管v8，所述计量芯片的电源输入端avcc与直流电源端v7032相连接，计量芯片的电源输入端avcc还与三相管v8的集电极相连接，三相管v8的发射极与备用电源端vdd
相连接，三相管v8的基极通过电阻r21与微处理器的电平输出引脚相连接。
9.进一步地，所述直流电源端v7032的输出电压为3.3v。
10.进一步地，所述零线电流采样电路包括采样电阻和滤波电路，所述采样电阻并联于所述锰铜分流片的两端，所述采样电阻通过所述滤波电路连接至计量芯片的电压电流通道正、负模拟输入引脚。
11.进一步地，所述计量芯片和微处理器之间通过spi通信总线相连接。
12.相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
13.（1）在传统三相四线表的基础上创新性地把两个中线接线端子分开，变成物理分离的两个接线端子，分别用于n线输入、输出，实现了三相表的零线电流测量，帮助用户及时发现零线电流异常问题，及时处理，安全用电，且电表改动少，成本低廉，现场接线简单，使用方便；
14.（2）零线电流的两个检测端子之间没有采用体积较大的电流互感器，而是采用锰铜分流片相连接，体积较小且易于设计成各种形状，实现了在电能表内部测量零线电流；
15.（3）微处理器对计量芯片进行电源控制，实现了在电能表没有交流电压供电的情况下采用备用电源为计量芯片供电，驱动计量芯片采样电流，有效检测用电不正常状态；
16.（4）零线电流采样电路采用双端差分信号输入，信号幅值高，rc滤波电路对干扰信号进行滤波，抗干扰能力强；
17.（5）计量芯片和电能表微处理器之间采用高速、全双工的同步串行通信总线spi，保证n相的电压差信号经采样芯片ad转换后的数字信号及时被电能表微处理器读走，提高了零线电流数据传输的稳定性。
附图说明
18.图1为传统三相四线表的电压检测端子和电流检测端子接线图；
19.图2为本实用新型的电压检测端子和电流检测端子接线图；
20.图3为零线电流采集电路的原理图；
21.图4为计量芯片的接线图；
22.图5为微处理器的接线图。
具体实施方式
23.下面结合附图详细说明本实用新型的技术方案：
24.目前经互感器接入式三相四线表的接线图如图1，所述三相四线表包括微处理器、分别与三相交流输入端相对应的电流互感器和电压互感器，所述三相交流输入端分别与每相电流互感器的一次侧和每相电压互感器的一次侧相连接，每相电流互感器的二次侧的第一输出端与每相对应的第一电流检测端子相连接，每相电流互感器的二次侧的第二输出端与每相对应的第二电流检测端子相连接，用于测量三相电流值；每相电压互感器的二次侧的第一输出端与每相对应的电压检测端子相连接，每相电压互感器的二次侧的第二输出端与中线接线端子相连接，用于测量三相电压值。每相电流互感器的二次侧的第二输出端和每相电压互感器的二次侧的第二输出端均接地。具体地，1号端子和3号端子分别为a相电流的第一电流检测端子和第二电流检测端子，4号端子和6号端子分别为b相电流的第一电流
检测端子和第二电流检测端子，7号端子和9号端子分别为c相电流的第一电流检测端子和第二电流检测端子，2、5、8号端子分别为a、b、c相对应的电压检测端子，10、11号端子为中线接线端子，目前三相表只接一根中线，10、11号端子采用金属片连接在一起。
25.如图2，一种经互感器接入式三相四线表，包括第一零线电流检测端子和第二零线电流检测端子，所述中线接线端子（10号端子）作为所述第一零线电流检测端子通过锰铜分流片与所述第二零线电流检测端子（11号端子）相连接，所述第二零线电流检测端子与电能表的n相接线端相连接。
26.本装置在传统三相四线表的基础上创新性地把10、11号端子分开，变成物理分离的两个接线端子，分别用于n线输入、输出，实现了三相表的零线电流测量，能够帮助用户及时发现零线电流异常问题，及时处理，安全用电。
27.所述第一零线电流检测端子和第二零线电流检测端子通过零线电流采样电路与计量芯片相连接，所述计量芯片还与微处理器相连接，所述计量芯片的型号为ht7032。
28.如图3，所述零线电流采样电路包括采样电阻和滤波电路，所述采样电阻并联于所述锰铜分流片的两端，所述采样电阻通过所述滤波电路连接至计量芯片的电压电流通道正、负模拟输入引脚。图中
ꢀ“
x7”表示接到锰铜上的二根零线电流采样线，“in ”、“in
‑”
表示要接到计量芯片上的两根线。零线电流采样采用双端差分信号输入，信号幅值高，抗共模干扰能力强，rc滤波电路对干扰信号进行滤波，进一步提高了抗干扰能力。
29.零线电流采集过程如下：当n线中有电流流过锰铜分流片时，端子x7产生一个与电流大小对应的电压差，经电阻r196、r197、c74、c84组成的滤波电路，传递给计量芯片。锰铜一、二次电流变比为2500:1，n线电流为2.5a时，锰铜二次电流为1ma，当r194、r195为25ω时，则输出给计量芯片的采样电压为=1ma*25*2=50mv=0.05v，计量芯片对该信号进行采样后传给电能表微处理器，再经过系数计算就可得到输入的电流值。
30.如图4，所述三相四线表还包括计量芯片电源控制电路，所述计量芯片电源控制电路包括三相管v8，所述计量芯片的电源输入端avcc与直流电源端v7032相连接，v7032为直流3.3v电源，供计量芯片工作所用。计量芯片的电源输入端avcc还与三相管v8的集电极相连接，三相管v8的发射极与备用电源端vdd（即电池）相连接，三相管v8的基极通过电阻r21与微处理器的电平输出引脚（第42引脚）相连接，如图5所示，所述微处理器的型号为ht6025。图中/cv7032表示电能表微处理器对计量芯片的电源控制，低电平有效。
31.计量芯片的工作电源为3.3v，正常供电过程中，v7032有3.3v供电，/cv7032输出高电平，三相管v8截止，停电情况下v7032没有电压，微处理器控制/cv7032输出低电平，三相管v8导通，备用电源端vdd通过三极管v8输出到v7032，从而实现给计量芯片供电。如此，在电能表没有交流电压供电的情况下采用备用电源为计量芯片供电，驱动计量芯片采样电流，如果采样到电流不为零，则可以判断电能表上有电流，同时没有电压，存在用电用户窃电嫌疑，或电压线脱落，存在安全隐患。
32.进一步地，计量芯片和电能表微处理器之间采用高速、全双工的同步串行通信总线spi，保证n相的电压差信号经采样芯片ad转换后的数字信号及时被电能表微处理器读走，提高了零线电流数据传输的稳定性。