专利名称：内置twacs通信功能电路的单相电能表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种适用于内置TWACS通信功能电路的单相电能表。
背景技术：
TffACS电力线通信技术，即双向工频自动通信系统(Two-Way AutomatedCommunications System),是美国ACLARA公司研发的一种较为先进的电力线通信技术。该技术一次通信成功率高于99. 6%。TWACS信号的传输距离几乎 无限制，且不需要中继器或者信号调理设备，而这些却是一般电力线载波通信技术所需要的。TffACS电力线通信技术与普通的电力线调制载波技术(PLC)相比具有以下优势1、无需针对系统或输电线状况作精细调整；2、无需专门措施跨接变压器和电容器池；3、TWACS可以在长输电线路上工作-架空明线和埋地输电缆；4、不会产生高频辐射发射。目前国内只将TWACS电力线通信技术引用于单相两线电能表。如图I所示，该款电能表只有一个继电器，仅能用于进线为一根火线和一根零线的单相两线电能表，应用范围过窄，不能适用于相位角仍为180度的单相三线用电环境。此外表计采用变压器二次侧两路输出分别做电能计量管理电路和TWACS通信功能电路的电源供给，实现两种电路的电源系统隔离。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种既能用于两线又能用于三线的内置TWACS通信功能电路的单相电能表。本实用新型提供的这种内置TWACS通信功能电路的单相电能表，包括变压器、继电器、继电器控制电路、含有计量管理芯片的电能计量管理电路、TWACS通信功能电路，TffACS通信功能电路与电能计量管理电路之间采用串口通信，继电器控制电路由电能计量管理电路控制，所述继电器和继电器控制电路均有两个，这两个继电器共用电源且经所述继电器控制电路通过计量管理芯片控制，继电器共用的电源由变压器自耦端输出供给。为了增强通信成功率，内置的TWACS通信功能电路与所述电能计量管理电路之间连有一个三极管电压转换电路。本实用新型由于采用了两个继电器，使该款单相电能表既可用于单相两线用电环境又可用于单相三线用电环境，应用范围得到扩大。
图I是现有技术的两线单相电能表的结构示意图。图2是本实用新型的结构示意图。图3是继电器驱动电源电路。图4是继电器的控制电路。图5是本实用新型一种实施方式中三极管电压转换电路图。
具体实施方式
从图2可以看出本实用新型仍有TWACS通信功能电路、电能计量管理电路、继电器、继电器控制电路、变压器，电能计量管理电路中的计量管理芯片采用MAXM公司的71M6521FE芯片，可以进行A、B两相电压电流的采样及功率计算。TWACS通信功能电路弓丨用ACLARA公司的TWACS电力线通信技术实现电力线双向通信。继电器采用两个继电器驱动电路电源由变压器自耦端输出供给，计量管理芯片通过一个控制电路实现双继电器的控制。继电器驱动电源由变压器自耦端输出供给，计量管理芯片通过一个控制电路实现双继电器的控制。本实用新型利用TWACS通信功能电路和计量管理电路可以共同以电源火线做电源参考的特性，将现有技术中的光耦隔离通信更换成三极管电压转换电路连接。实
现了 TWACS通信功能电路电源的高度纯净，增强了通信成功率。图3-图4反映了继电器驱动电源。从图3可以看出从变压器自耦端与火线UL之间取出驱动高压，变压器自耦端UN_RY输出的电压略高于继电器驱动电压VRY。电源通过对电解电容Cl和C2充电后产生继电器驱动电荷。整流二极管D15和稳压二极管DZl将VRY电压稳压到直流-24V，电源系统地GNDRY依附在火线UL上。根据前一小节提到的，由于继电器控制芯片71M6521FE的电源V3P3SYS也同UL相连，所以GNDRY与V3P3SYS为同一电气点，继电器控制信号可以直接与继电器电源系统相连，无需隔离耦合。图4反映了继电器的控制电路。两个继电器具有相同的控制电路。从图5可以看出P4为继电器线圈接插座。RYON及RYOFF为继电器控制芯片71M6521FE对继电器的控制I/O信号。当RYON为高电平，RYOFF为低电平时，RYON与其电源V3P3SYS等电位，即与GNDRY等电位，三极管Q12截止；RY0FF比GNDRY低3. 3V，三极管Q16、Q11导通，三极管Q15截止，有正向电流流过继电器，继电器闭合；反之，三极管Q12、Q15导通，Q16、Q11截止，有反向电流流过继电器，继电器断开。图5反映了三极管电压转换电路，TffACS通信功能电路与计量管理电路之间采用串口通信。“TX” “RX”为计量管理电路芯片的发送接收端口，“TX2” “RX2”为TWACS通信功能电路芯片的发送接收端口。图中，“+5V”为TWACS通信功能电路电源电压，相对于电源地“GPLC”为5V ;“V3P3SYS”为表计计量管理电路电源电压，相对于电源地“GND”为3. 3V。首先，将GPLC与V3P3SYS共同连接到表计火线UL，实现两种电路的参考统一。为了实现两种电路间串扰的隔离，连接通过两个磁珠实现。设GND电位为0V，则+5V为8. 3V，V3P3SYS和GPLC同为3. 3V。以电平由高到低转换为例，当TX电平从高转成低时，三极管Q6由截止变为导通，三极管Q4基极电压由OV变为3. 3V，Q4导通，利用电阻RR3与RRlO组成的分压网络，RX2电平由8. 3V变为3. 3V，即实现了 RX2相对于GPLC由高电平到低电平的转换。该电路利用三极管的开关特性实现了发送端与接收端之间的电平转换。由于三极管导通对电流要求较小，可以实现TWACS通信功能电路电源系统的高纯度要求。该电路的关键点在于将两种相对分离的电路连接到同一个电位参考上，以有条件实现两种电路的电平转换。
权利要求1.一种内置TWACS通信功能电路的单相电能表，包括变压器、继电器、继电器控制电路、含有计量管理芯片的电能计量管理电路、TffACS通信功能电路，TWACS通信功能电路与电能计量管理电路之间采用串ロ通信，继电器控制电路由电能计量管理电路控制，其特征在于所述继电器和继电器控制电路均有两个，这两个继电器共用电源且经所述继电器控制电路通过计量管理芯片控制，继电器共用的电源由变压器自耦端输出供给。
2.根据权利要求I所述的内置TWACS通信功能电路的单相电能表，其特征在于内置的TffACS通信功能电路与所述电能计量管理电路之间连有ー个三极管电压转换电路。
专利摘要本实用新型提供公开了一种内置TWACS通信功能电路的单相电能表，包括变压器、继电器、电能计量管理电路、TWACS通信功能电路。TWACS通信功能电路与电能计量管理电路之间采用串口通信。其特征在于所述继电器有两个，这两个继电器共用电源且均内置于表计中，由同一个管理芯片控制。继电器共用的电源由变压器自耦端输出供给。本实用新型使TWACS电力线通信技术扩展到了单相三线用电环境中。且由于采用了两个继电器，既可作为单相两线电能表使用，又可作为单相三线电能表，应用范围得到扩大。
文档编号G01R22/06GK202512171SQ20122017818
公开日2012年10月31日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月25日
发明者杨晓科, 杨永江, 田仲平, 陈涌 申请人:威胜集团有限公司