[發明專利]電能計量集成電路芯片增益自動控制方法

有效

• 申請號: 200710070929.1
• 申請日: 2007-08-22
• 公開（公告）號: CN101109776A
• 公開（公告）日: 2008-01-23
• 發明（設計）人: 俞盛榮
• 申請（專利權）人: 俞盛榮
• 主分類號: G01R22/06
• 分類號: G01R22/06
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司
• 代理人: 沈孝敬

技術領域

本發明涉及電子式電能表領域，具體地說是一種電能計量集成電路芯片增益自動控制方法。

背景技術

1.電子式電能表與IC芯片

目前國內外生產的0.2級以下電子式電能表多數以電能計量集成電路芯片(簡稱IC芯片)為核心，輔助以單片機、外圍電路、殼體等組成電子式電能表。因此該電能表的主要技術特性很大程度是依賴于IC芯片的技術指標。如電能表的負載特性(過載倍數)取決于IC芯片的線性度指標。市場上提供的國內外生產的IC芯片(ADE7755、5460、ATT7022等)線性度均為1-1000。從理論上講，電能表的過載倍數只能在10倍以內，因此在市場上供應的電能表以4-6倍為多數，如1.5(6)A、5(30)A等。

2.市場的需求

隨著國民經濟發展，工農業用電和居民生活用電量大幅上升。首先看工業用電，處于市場經濟的條件下，工廠的用電量受到銷售額度牽制，生產旺季與淡季的用電量相差數百倍，這樣一般負載特性的電能表很難適應這種特殊的計量要求，所以在高負載狀態下，往往由于電流過大，超出其線性工作范圍而丟失電量，使電力企業受到不應有的經濟損失。其次看居民生活用電，從電燈、冰箱、電視機發展到電熱水器、消毒柜、電腦、多臺空調、電氣化廚房等，電流從5-10A，發展到50A以上。原來安裝的5(20)A的電能表已不能適應要求，供電企業不及時換表，將丟失大量電量甚至由于表計過載發生火災事故。最者，近幾年來出現的電氣化鐵路，電氣機車頻繁地啟、停給電網帶來了巨大的沖擊電流，中頻冶煉、沖壓加工、電動機啟動、電阻性負載的冷投入等，都將產生巨大的沖擊電流，這些電流是其額定電流的5-10倍，其幅度值遠遠的超出計量電能表的線性工作區域，使這部分電量白白地流失。尤其是用目前的表計計量電氣化鐵路、中頻冶煉類用戶的電量，比用電設備出廠名牌耗電量少10％-30％已不是什么新聞。

3.技術發展動向

由于電力企業急需高過載倍數(寬負載特性)電能表，彌補由于技術不完善所帶來的經濟損失，實現用戶“增容不換表”的理想，防止國有資產流失。所以國內外電能表制造企業都在研究、開發高過載倍數電能表。國外進口的電能表中，以10倍表[1(10)A]為主，亦有少數廠商提供過載20倍的樣機，但價格高昂。

發明內容

本發明要解決的是現有產品技術上存在的上述問題，旨在利用現有1-1000線性度的IC芯片，設計出過載倍數為25-30倍的電能表。

解決上述問題采用的技術方案是：電能計量集成電路芯片增益自動控制方法，其特征在于將電能計量集成電路芯片(IC)采集到的電流回路范圍的信號，分為大電流I和小電流II兩段，CPU在大電流I和小電流II兩段對電能計量集成電路芯片(IC)配置不同的增益，使大、小電流信號全部落在電能計量集成電路芯片(IC)的小電流動態工作范圍內。

由于電能計量集成電路芯片IC芯片的技術指標是無法改變的，本技術是借助于電能表內的單片機，用《深返回系數》原理，根據不同數值的電流通過CPU對電能計量集成電路芯片IC芯片設置不同的增益(即放大器倍數)，使大、小電流信號全部落在IC芯片1-1000的動態工作范圍內，從而使IC芯片實際應用的線性度提高3倍以上。實際上起著一塊IC芯片當作二塊使用的作用，一種是運行在低增益狀態，另一種是運行在高增益狀態。而自動切換增益的控制信號來自于電流或電量脈沖。

根據本發明，對于所述的電能計量集成電路芯片IC為5460或ATT7022等輸出端有電流模擬量信息的芯片，所述的兩段電流值有交集，按以下步驟進行：

(1)CPU每2-3秒，讀取電能計量集成電路芯片(IC)的電流值；

(2)CPU對讀取的電流值進行判斷：如果I≥A₁，將電能計量集成電路芯

片(IC)的增益設置為低增益；如果I≤A₂，將電能計量集成電路芯

片(IC)的增益設置為高增益；如果A₁＞I＞A₂，原增益設置維持不變；

其中，I表示實測電流值，A₁表示小電流段II的上限值，A₂表示

大電流段I的下限值。

小電流段II的上限值A₁＝1.5～1.8Ib，大電流段I的下限值A₂＝7～9I_b，式中I_b表示電能表的標定電流。