[实用新型]居民用电量自动测量装置

说明书

本实用新型属于测量技术领域，它是涉及住宅楼(区)许多居民用户各户用电量的自动测量装置。它是用单片机控制的霍尔电流电功平测量单元，用户负载与测量回路无间断切换电路实现对许多居民用户电功率的自动测量并由单片机存储积累与输出居民用电量的装置。

长期以来供电局收取电费，居民交电费完全是靠人工方式进行。供电局到各住宅楼抄电表(总表)计算住宅楼总的电费，然后由住宅楼居民轮流抄各户的电表计算各户应交的电费。总表数与各户电表数之和常常差得很多还需各户居民分摊。居民收电费后再汇总交银行。这一过程每个月都要进行一次，给供电局与各户居民带来很多的麻烦。

为了解决这个问题，有把各户电表放在一起统一管理计算电费的。也有用电磁式电度表加计费磁卡由电度表控制居民用电的。这些方法虽然各自都有优点但终究不太完美。

本实用新型的目的是要提供一种能够自动测量住宅楼(区)许多居民用户用电量的装置。它能准确的测量与记录各居民用户的用电量，并能随时输出各居民用电量的数据。

本实用新型的目的是这样实现的：在住宅楼(区)统一供电的条件下，在单片机及其接口电路控制下由霍尔电流传器电功率测量单元对各居民用户电功率进行周期性的采样测量同时由单片机实现对各居民用户负载回路进行无间断的切换控制，所以能实现一个霍尔电流传感器、一根电流测量线、一套单片机及其接口电路对许多居民用户电功率进行周期性采样测量。由单片机测量、计算、存储、输出居民用电量的数据这就大大降低了该测量装置的成本，使该装置每户居民平均所需的费用有可能低于电磁式电度表的费用。

本实用新型所讨论的装置，它可以与供电局管理中心的PC机实现联机通讯，这样供电局可以随时知道住宅楼(区)，任一居民用户的用电量，可以对每户居民发每个月的收费通知单。可以实现对不交电费的用户单独停电而不影响其他用户。

实用新型的工作原理与结构由以下附图给出。

图1．表示了居民用电量自动测量装置的原理方块图，该装置有一个霍尔电流传感器的电功率测量单元(A)它由单片及其接口电路(B)控制进行电功率的测量。单片机还控制光耦双向可控硅用户负载无间断切换电路(C)进行切换工作。在测量瞬间第一个用户负载切换到霍尔电流传感器的测量线上，在测量结束以后第一个用户负载又切换回双向可控硅功率输出电路(D)上。在下一个测量瞬间第二个用户负载切换到霍尔电流传感器的测量线上，如此循环对许多用户的电功率进行周期性的采样测量与用户负载电路的切换控制。整个装置由电源与停电保护电路(E)供电，装置的负载输出电路(D)连接到各个用户负载(F)。

本实用新型的特点是：在住宅楼(区)集中供电的条件下，采用了用户负载无间断供电与切换电路实现了用一个霍尔电流传感器一套测量电路一个单片机及其接口电路就能对许多用户的电功率进行周期性的采样测量并由计算机计算存储积累每一用户的用电量。由于用户负载是慢变化的，采样周期为60-120秒，每1秒采一次一个用户的电功率，这一电功率能代表采样周期内用户的平均电功率。平均电功率乘以采样周期即为用户的用电量。用户的数量可以是16户，32户，64户，128户等等。

图2．为霍尔电流电功率测量单元原理图，它由霍尔电流传感器HOL测量交流电流，最大测量电流为10安。输出电压为5伏峰峰值(它为霍尔电流传感器输出端50Ω上的压降)。霍尔电流传感器采用+15V-15V供电。测量单元除了进行电流测量外还进行交流电压测量，用三个小变压器T₂T₃T₄测量A、B、C三相电压，变压器输出电压为3．65V(有效值，对应相电压220V输入)峰值电压为5V，所用AD可以测量+5V、-5V峰值电压输出为10位数字量，对应每个分层值为5mV，三相电压由一片模似开关74HC4052，根据计算机给定的地址信号进行相电压的选择，另一片74HC4052为选择电流电压测量的顺序，由50周工频信号正半周推动两个D触发器控制模拟开关进行电流电压的测量，每次测量是在10ms时间内连续测量20次，每0．5ms样测量一次。

用户的电功率w与电流电压的关系由下式表示：    w=U·I=UmSinωt·Imsin(ωt+φ)    =(ImUm)／2·[Cosφ-Cos(2ωt+φ)]    =UICosφ-UICos(2ωt+φ)

UICosφ为直流平均功率，Cosφ为功率因素，W式所表示的为周期性变化功率，2ω为100周，所以取10ms时间内UI乘积的平均值即为UICosφ。