本质安全型霍尔式智能有功电度表制造技术

本实用新型专利技术涉及用于测量电功率的电度表，通过两个霍尔功率变送电路测量三相有功功率，霍尔功率变送电路经线性隔离电路，Ｖ／Ｉ变换电路、环形铁芯和霍尔传感器、再经滤波、放大送入光隔离电路、通过单片机计算处理、显示电路即可显示瞬时功率，设定时间段内有功功率的峰值、谷值和平均值。用于输入电压为２２０Ｖ－１１４０Ｖ，输入电流０－１０００Ａ的线路中，特别能在有爆炸危险性的环境中使用，具有体积小、重量轻、价格便宜等优点。（*该技术在2003年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及用于测量电功率的仪表，电功率的计量装置。
技术介绍
中的电度计量仪表有电磁式、电子式及电磁电子组合式(包括电磁微机组合式)。其中电子式的多采用模拟式数字乘法器或时分割乘法器；电磁电子组合式(包括电磁微机组合式)则是利用是磁式电度表的传感部分与电子式(包括微机)的处理功能相结合来实现电度量测量的。这些电度表存在的共同不足是测量精度不高，尤其是当电网电压、电流波形发生畸变时，严重影响测量精度；同时这些电度表只能在无爆炸危险的环境中使用。本技术的目的在于设计一种无论当电网电压、电流发生畸变，或是在有爆炸危险环境中都能准确测量电度量的本质安全型霍尔式智能有功电度表，且能实现测量仪表与电网之间的完全电隔离；既可以测量电度量，又可测量瞬时功率和任意没定时间段内最大、最小和平均功率。本技术的技术方案是以如下方式实现的运用二瓦法通过两个霍尔功率变送电路测量三相有功功率，霍尔功率变送电路的线电压，首先经过线性隔离电路，该电路与V／I变换电路连接，在环形铁芯缺口处安装霍尔传感器，放大电路一端接霍尔传感器，另一端接滤波电路，加法器与滤波电路和放大电路连接，而放大电路的两端分别接绝对值电路和电动／发电计量控制电路，V／F变换电路和电动／发电量控制电路的一端又分别接在两个光隔离电路上，单片机的两个输入端与两个光隔离电路连接，显示控制信号UXK直接送入单片机，地祉线通过锁存器分别与程序存贮器和数据存贮器相连，数据线则直接与程序存贮器、数据存贮器和I／O扩展电路相连。锁存、译码、驱动电路两端分别连接I／O扩展电路和显示器，程序存贮器与数据存贮器和地祉锁存器连接。经过计算机程序的计算，将电度量或根据显示控制信号UXK决定的需要显示的有功功率瞬时值、峰值、谷值和平均值送至I／O扩展电路，再经锁存、译码、驱动电路，最后由显示器显示出各种数据。考虑到电动机有可能短时工作在发电制动状态向电网送电，此时电度表应将这部分电能减去，为此，还设计了电动／发电状态计量控制电路。在电网停电时，为了不丢失电度量，在电路中采用EEPROM作为数据存贮器。本技术为了实现在矿山井下或有爆炸危险环境中使用，电度表不产生火花，在直流供电稳压电源电路中，除稳压集成电路本身带有的过流保护外，还增加了一重由R41－R57、R60、R14－R17、G1、G2、T1、T2等组成的另一过流保护电路。整个电路设计为本质安全型。本技术方案中，若采用一个功率变送电路时，该电度表就变成单向电度表。本技术与现有技术相比其特点在于当电网电压、电流波形发生畸变时，也能准确的测量电度量，并实现电度表与电网之间的完全电隔离，它既可以测量电度量，又可测量瞬时功率和任意设定时间段内的最大、最小和平均功率，还具有体积小、重量轻、价格便宜等优点，可广泛用于冶金、矿山、石油、化工等具有爆炸性危险的环境中，亦可用于一般工矿企业或居民使用。其主要技术指标为输入电压 220V、380V、660V、1140V；输入电流 0～1000A；最大输入功率 500KW(380V)；800KW(660V)；显示方式 7位数显示；测量精度 ±1％。附图说明图1为本技术原理框图；图2为本技术直流稳压电源及电压检测原理图；图3为本技术电动／发电控制电路原理图；图4为本技术霍尔功率传感电路原理图；图5为本技术的信号变换处理电路原理图；图6为本技术的单片机系统及显示电路图。附图是本技术的一个具体实施例，以下结合附图作进一步说明参照图1的电度表原理框图，直流供电稳压电源(21)提供整个电度表所需电源，其霍尔功率变送通道的线电压首先经过线性隔离电路(3、3′)，该电路与V／I变换电路(4、4′)连接，在环形铁芯(1、1′)缺口处安装霍尔功率传感器(2、2′)，放大电路(5、5′)一端接霍尔功率传感器(2、2′)，另一端接滤波电路(6、6′)，加法器(7)两端与滤波电路(6、6′)和放大器(8)连接，放大器(8)的两端分别接绝对值电路(9)和电动／发电计量控制电路(11)，V／F变换电路(10)和电动／发电计量控制电路(11)的一端分另接在光隔离电路(12、13)上，单片机(14)的两个输入端分别与光隔离电路连接，其地祉线通过锁存器(15)分别与程序存贮器(16)和数据存贮器(17)相连，数据线分别与(16)、(17)和I／O扩展电路(18)直接相连，锁存、译码、驱动电路(19)两端分别连接I／O扩展电路(18)和显示器(20)，程序存贮器(16)与数据存贮器(17)和地祉锁存器(15)连接。参照图2，该图为直流稳压电源及功率检测电路原理图，其中，直流稳压电源主要由变压器B、整流桥ZL和WY1、WY2及C36～C38、C40组成；由R41～R57、R60、A14～A17、G1、G2、T1和T2组成双路过流保护电路；电压检测电路主要由B、R58、R59等组成。图3为本技术电动／发电计量控制电路原理图，它主要由R17－R20、A9、A10及D5组成。参照图4，图4为本技术霍尔式功率传感电路原理图，其中以A1、A3、A5、铁芯(1)、霍尔传感器(2)和A2、A4、A6、铁芯(1′)、霍尔传感器(2′)为主要原件组成两个功率变送通道；再以R11、R12、A7为主要原件组成加法器(7)，通过以上电路可以得到与三相有功功率对应的电压信号Ui。图5是信号变换处理电路原理图，以A8、W1、W2为主组成放大电路；以A11、A12、D6、D7、W4、W5为主组成绝对值变换电路，以A13、R28～R30、W6等组成放大电路；以V／F芯片，R31～R37、C29～C32等组成V／F变换电路，以A10、D5、R19、R20等组成电动机电动／发电状态计量控制电路。图6是单片机系统及显示电路原理图，由单片机CPU、锁存器ROM、RAM和I／O扩展电路组成单片机最小系统，由T1～T8组成八位译码、锁存、驱动电路；以八个CED显示器S1～S8为主组成显示电路，其中最高位(第8位)为标志位。整个电度表的工作原理概述如下电网的电压和电流信号分别经过线性隔离和环形铁芯输入到霍尔传感器上，其输出端就得到了与所测功率对应的电压信号uH，两个功率变送通道的输入信号经放大、滤波后相加就得到了与所测三相有功功率对应的电压信号uj，uj经放大后，再经过绝对值变换电路送入V／F变换电路，便得到了与所测三相器有功功率对应的频率信号uf，将这个信号送入单片机进行处理，计算出对应的电度量，或根据设定同时计算出瞬时功率，设定时间段内有功功率的峰值、谷值、平均值，再将计算出的值经I／O扩展电路送到译码、锁存、驱动电路，最后由显示电路显示出电度量的值，或根据需要，由显示控制信号UXK控制依次显示有功功率的瞬时值、任意设定时间段内的峰值、谷值、平均值，以上各值的标志由显示电路的最高位显示。考虑到电动机短期内可能工作在发电状态，则此时电动／发电状态计量控制电路输出的信号Uk便可控制单片机从累计的电度量中减去这部分电度值。权利要求1.一种本质安全型霍尔式智能有功电度表，它有一个直流供电稳压电源(21)，其特征在于一个或两个霍尔功率变送通道，其霍尔功率变送通道的线电压，首先经过线性隔离电路(3、3′)，该电路与V/I变换电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种本质安全型霍尔式智能有功电度表，它有一个直流供电稳压电源（２１），其特征在于一个或两个霍尔功率变送通道，其霍尔功率变送通道的线电压，首先经过线性隔离电路（３、３′），该电路与Ｖ／Ｉ变换电路（４、４′）连接，在环形铁芯（１、１′）缺口处安装霍尔传感器（２、２′），放大电路（５、５′）一端接霍尔传感器（２、２′），另一端接滤波电路（６、６′），加法器（７）与滤波电路（６、６′）和放大器（８）连接，放大器（８）的两端分别接绝对值电路（９）和电动／发电计量控制电路（１１），Ｖ／Ｆ变换电路（１０）和电动／发电计量控制电路（１１）的一端分别接在光隔离电路（１２、１３）上，单片机（１４）的两个输入端与光隔离电路连接，显示控制信号Ｕ↓［ＸＫ］直接送入单片机（１４），地祉线通地地祉锁存器（１５）分别与程序存贮器（１６）和数据存贮器（１７）相连，其数据线分别又与程序存贮器（１６）、数据存贮器（１７）和Ｉ／Ｏ扩展电路直接相连，锁存、译码、驱动电路（１９）两端分别连接Ｉ／Ｏ扩展电路（１８）和显示器（２０）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：耿稳强，卢文科，付周兴，龚银河，
申请(专利权)人：西安矿业学院，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]