一种无电池智能电表制造技术

本实用新型专利技术涉及一种无电池智能电表，该电表包括：取样电路、缓冲放大电路、Ａ／Ｄ转换运算处理器、ＣＰＵ、电能脉冲电路和时钟电路，取样电路经缓冲放大电路与Ａ／Ｄ转换运算处理器连接，Ａ／Ｄ转换运算处理器与ＣＰＵ连接，ＣＰＵ连接电能脉冲电路和时钟电路，时钟电路和法拉电容连接，法拉电容为停电情况下时钟电路的运行供电。本实用新型专利技术电表设计有应急计量功能，在实时时钟丢失的情况下对用户用电信息进行存储，并通过法拉电容来维持时钟供电，防止实时时钟丢失，保证了对用户用电信息的准确记录和保存，并除了电池寿命对智能电表整体寿命的影响，延长智能电表的使用寿命，降低成本。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力系统电能计量领域，具体的说是一种满足智能电网对电能计量要求的无电池智能电表。技术背景 我国早期的机械式电表，主要工作原理是磁场驱动转动机构进行计量，一般只计量总有功电量或总无功电量，无需使用电池。随着峰谷电价的实施，大批静止式电表投入使用，用户的用电历史数据和峰谷时段划分方案都需要在电表停电时进行保存，静止式电表的时钟也需要在停电时通过电池维持运行。随着数据存储和保存技术的进步，除实时时钟外的大量用电信息和数据已经可以通过长寿命的Flash芯片进行保存，因为在停电状态下，用户的上述数据和信息不会改变，目前安装在静止式电表的电池的主要作用就是维持实时时钟的运行。使用电池存在很多缺点电池的生产过程严重污染环境；电池的回收还没有很好的解决方案；大量电池需要进口，导致电表成本加大；尤其是电池的使用寿命与静止式电表的其它部件的使用寿命相差甚远，严重的制约了静止式电表的使用寿命。 目前，我国已经决定全面启动智能电网的建设，作为智能用电高级量侧体系重要组成部分的智能电表用量巨大。实时时钟成为智能用电调整价格的重要因素，如果继续采用电池维持的方式来解决，势必造成资金的巨大浪费
技术实现思路
本技术目的在于，提供一种无电池智能电表，该电表能在备用、周转及停电时采用法拉电容来维持时钟供电，防止实时时钟丢失，启动计量应急机制，并消除了电池寿命对智能电表整体寿命的影响，延长智能电表的使用寿命。 为实现上述目的，本技术提供一种无电池智能电表，其改进在于所述电表包括取样电路、缓冲放大电路、A/D转换运算处理器、CPU、电能脉冲电路和时钟电路，所述取样电路经缓冲放大电路与A/D转换运算处理器连接，所述A/D转换运算处理器与CPU连接，所述CPU连接电能脉冲电路和时钟电路，所述时钟电路和法拉电容连接，所述CPU、取样电路和法拉电容与电源连接，所述法拉电容为停电情况下时钟电路的运行供电。 本技术的一个优选技术方案为所述一种无电池智能电表的改进在于，所述取样电路包括电流取样电路和电压取样电路，所述缓冲放大电路包括电流缓冲放大电路和电压缓冲放大电路，所述电流取样电路经电流缓冲放大电路连接A/D转换运算处理器，所述电压取样电路经电压缓冲放大电路连接A/D转换运算处理器。 本技术另一个优选技术方案为所述一种无电池智能电表的改进在于，所述CPU连接有大容量flash存储芯片。 本技术在一个优选技术方案为所述一种无电池智能电表的改进在于，所述CPU的输出端连接有报警器、LCD显示器、红外设备、键盘和RS-485接口 。 本技术的一个更优选的技术方案为所述一种无电池智能电表的改进在于，所述红外设备与手持抄表器进行通信。 本技术有益效果采用法拉电容来维持实时时钟的运行，同时设计有应急计量功能以实现在实时时钟丢失的情况下对用户用电信息进行存储，两者相结合，保证了对用户用电信息的准确记录和保存，完全满足智能用电的要求，法拉电容充放电寿命很长，可达500000次或90000h延长智能电表的使用寿命，降低智能电表的成本。附图说明 图1本实用新无电池智能电表型结构框图； 图2法拉电容充电时间曲线图； 图3法拉电容放电时间曲线图。具体实施方式 如图l所示，本技术提供的无电池智能电表包括取样电路、缓冲放大电路、A/D转换运算处理器2、 CPU 1、电能脉冲电路和时钟电路。取样电路包括电流取样电路21和电压取样电路22，缓冲放大电路包括电流缓冲放大电路23和电压缓冲放大电路24，电流取样电路21经电流缓冲放大电路23连接A/D转换运算处理器2，电压取样电路22经电压缓冲放大电路24连接A/D转换运算处理器2。 A/D转换运算处理器2与CPU 1连接。CPU1输出端连接有报警器11、 LCD显示器12、红外发送装置13、红外接收装置14、按键15和RS-485接口16。红外发送装置13和红外接收装置14与手持抄表器10进行通信。CPU 1还连接有大容量flash存储器7。 CPU 1还连接有电能脉冲电路3和时钟电路4，时钟电路3连接法拉电容5，由法拉电容5为停电情况下时钟电路4的运行供电。CPU1、取样电路和法拉电容4都由电源6供电。 本技术智能电表应急计量机制的工作过程如下 智能电表的实时时钟只有通过智能用电系统授时后才有意义。当电表在停电再上电时，如果实时时钟丢失，智能电表可以立即启动计量应急机制，虽然没有实时时钟，智能电表却可以将用户的用电信息按分钟进行存储，时间可以长达48小时，在48小时内智能电表只要得到主站系统的授时，就可以对存储的数据根据得到的实时时钟，反推按分钟存储的用电信息的实时时钟，智能电表在投运时的工作原理亦与此相同。 但是在某一次停电再上电后，智能电表有可能没有及时得到授时。在这种情况下，如果再次发生停电，就会造成上次停电的应急存储数据与本次停电的应急存储数据之间的时间间隔难以准确计算，就会出现用电信息反推实时时钟错误的严重问题。本技术智能电表采用法拉电容来维持停电情况下实时时钟的运行，就可以保证在上述情况下两次停电应急存储数据之间的时间间隔能够得到准确的记录，从而弥补了短时间内连续两次停电的情况下，智能电表由于不能及时得到智能用电系统授时而丢失所引发的用电信息反推实时时钟错误的问题。由于这种情况停电间隔很短，采用法拉电容完全可以保证实时时钟不会丢失。 本技术智能电表采用法拉电容维持实时时钟运行的举例说明 如表1所示，举例用法拉电容参数 表1法拉电容参数<table>table see original document page 5</column></row><table> 如图2、图3所示NEC0.47/5V电容器的充电、放电时间曲线。 则法拉电容维持时间计算说明如下 以常用时钟芯片PCF2123为例在1. 5伏电源供应下，能在低于100毫微安的电流 下运行，该实时时钟的功耗低于0. 15微瓦，如果使用NEC 0. 47F/5V法拉电容维持时钟，则 维持实时时钟时间算式如下 功耗0. 15微瓦=0. 00000015瓦 充满储存的电能为0. 5XCXU2 = 0.5X0.47X5X5 = 5. 875 (库仑) 不可用电能为0. 5XCXU2 = 0. 5X0. 47X 1. 5X 1. 5 = 0. 52875 (库仑)可用电能为5. 875-0. 52875 = 5. 34625 (库仑) 电容可维持时间5. 34625/(0. 00000015X3600X24) = 412天=1. 13年 则充电的计算公式从0伏充到5伏需要的时间 U = Q/C，Q = IXt;所以t = uXc/i = 5X0. 47/i = 157s(i = 15mA) t = u X c/i = 5 X 0. 47/i = 94s (i = 25mA) t = u X c/i = 5 X 0. 47/i = 47s (i = 50mA) 通过以上的计算，说明法拉电容完全可以维持短时间停电时实时时钟的运行，并 且可以保证在停电再上电再停电时，利用短暂的上电时间快速充电，借此电能维持时钟很 长时间。 最后应当说明，以上实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无电池智能电表，其特征在于：所述电表包括：取样电路、缓冲放大电路、Ａ／Ｄ转换运算处理器（２）、ＣＰＵ（１）、电能脉冲电路（３）和时钟电路（４），所述取样电路经缓冲放大电路与Ａ／Ｄ转换运算处理器（２）连接，所述Ａ／Ｄ转换运算处理器（２）与ＣＰＵ（１）连接，所述ＣＰＵ（１）连接电能脉冲电路（３）和时钟电路（４），所述时钟电路（４）和法拉电容（５）连接，所述ＣＰＵ（１）、取样电路和法拉电容（５）与电源（６）连接，所述法拉电容（５）为停电情况下时钟电路（３）的运行供电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：殷树刚，李兰欣，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]