CN1142264A - 用于测量由电网供电的应收费的用电量的方法和电子式电表 - Google Patents

Abstract

本申请介绍一种用于测量用电量的方法，特别适合于小的用户，包含的步骤有，连续地测量用户电流，将所述电流对时间积分，以得到与用电量有关的一个数值(A·h)；按照网络电压的函数调节该积分，以便得到一与预定的用电量的单位成比例的调节数值(Av·h)；以及对得到的预定单位的数目进行计算，提供一与应收费的用电量成比例的数值。最好，按照网络电压的四个范围进行对积分的调节，这四个范围的构成为：在网络标称电压任一侧的标称范围、过电压范围、低于标称范围的拓宽电压范围和欠电压范围。还介绍了不带电源的电量表，它包含：一电流互感器(TC)，具有作为初级的用户负载线(5)和产生代表负载线中电流的电流的次级；一连接到该次级的电路，以便将该电流值对时间积分；检测器，用于检测积分电路达到预定的用电量应收费用单位数值的时间；以及计数器装置，与检测器装置相连，以便对检测的用电量的单位求和。还介绍一种壳体，由单件构成，制造非常简单。

Description

用于测量由电网供电的应收费的用电量 的方法和电子式电表

本发明涉及一种电子式电量计量表和计量方法，最好用于测量小容量耗能用户的用电量，例如在大城镇周围和农村的居民用户。

目前，很多电能的配电单位不得不面临一个与在一较低的用电记帐限额的区域内的大量的耗能用户有关的严重困难，这种限额例如在巴西为约30干瓦/月(通常称为最小强制性收费)。这些耗能用户的帐单通常未能支付给配电单位，作为在设备投资方面(主要与电量表的安装有关)的补偿。最简单的常规计量表，就是说，一种电-机械式单相表。如在由Edison电工协会在1965年编辑的第七版的“电气计量员手册”中所介绍的，是一种沿用几百年的陈旧技术产品，它已经经过长时间的改进和降低成本，并且看来不再适于进一步简化和降低成本。另一方面，采用电子技术的计量表，例如在法国专利FR2,555,318号中提出的，不会使成本降低，而是在较少提高成本的情况下简化多功能的实施方案，有理由认为它们仅适用于大的耗能用户。

这是由于用于计算电能的电子电路需要相当高的成本，并且辅助电源和保护电路(它们是本技术领域目前状态的计量表的特征)也需要相当高的成本。

在降低计算电能的电子电路的成本的情况下，法国专利FR2694405提示了简化的测量方法，降低了电路的复杂程度和总的成本。

这种方案包含通过改变被测的电量计算电能消耗。通常所用的电量是通过有功功率相对于时间积分得到有效能量，而有功功率又是由P＝V·I·(功率图数)，或P＝V·I·cosφ确定的，其中：

V是供电线路电压的电压模；

I是由施加有电压V的负载产生的电流的模；以及

φ是 V和 I之间的相角( V和 I是分别与电压和电流相对应的随时间变化的电信号)。

测量方法的简化是通过仅由电流I或由电流I和电压V的综合计算电能而实现的，在这两种情况下都略去了与相角差φ相关的信息。在前一情况下，由于仅采用电流I，基本电量是安培小时(A·h)，而在后一种情况下，为伏·安·小时(V·A·h)。

免去φ的信息使得决定测量的电子电路的成本明显下降，当然为了最大限度地降低成本其它措施也是需要的；这就是说，取消辅助测量和保护电路(现有技术的特征)，这是因为国际上的惯例是利用线路电压作为计量表的电子电路的电源。

另一个方面，在电消耗测量的分析和概念方面，能量的质量变得十分重要。

构成当今大的互联网络的现代电能分配***在很多情况下都要同时适合几百万耗能用户的需求。这些用户具有极为不同的各种特性，如在居民区/商业区的情况下，大规模地使用民用电器、计算机和荧光型照明，而在工业区，有利用电子开关(可控硅等)控制断续使用的重负载。

最终的结果是增加配电网络的混乱，主要是由于在***中出现派生频率即基频(50或60赫)的倍频(谐波)，所述谐波降低了电源本身的功率因数和质量。在这种情况下，必须考虑配电***运行电压在供电过程中可能产生的不正规的情况。

例如，过电压(即供电电压的模超过***中可容许的最大电压)会降低白炽灯的寿命、不必要地增加电动机和民用电器的损耗。在欠电压的情况下(低于最小容许值的电压)，会相当程度地降低(例如在空调器和冷冻机中)使用的电动机/压缩机的效率，并使灯的发光效率下降。

根据这些情况，就会易于看出，现有技术的努力还没有找到能同时保证所需的供电质量的单一的解决方案。这些供电质量是：

-与在用户侧和供电侧的电能质量有关的上述各个方面的范围；

-降低成本，使得能更广泛地应用，适应包含在世界范围的配电***的几千万的用户的市场需求。

由对于典型的现有技术的方案的如下简明讨论，这一点将会变得更清楚。现有技术描述

-在上述法国专利FR2694405中考虑了成本方面，然而，这一专利除了忽略了与供电质量有关的重要方面(例如与含有世界范围配电***的用户相关的测量)以外，没有详细讨论已有的可能的方案。

由对典型现有技术方案的如下详细讨论，使这一点变得更加清楚。

-在上述法国专利FR2694405中考虑了成本方面，然而，这一专利除了忽略了与供电质量有关的重要方面(例如与供电网络中的过电压和欠电压相关的测量)以外，没有详细讨论已有的可能的方案。

在美国专利5198751号中以孤立的方式利用无功伏安时计(V·A·h)的概念考虑了与用电质量、功率因数相关的一个方面。这种方案仅补充常规的测量(有功能量)，这虽然是需要的，但因此不满足低成本的原则，也不能提供与供电质量(过电压和欠电压)及网络中派生谐波的存在相关的测量。

德国专利DT24,444,451和eo432,386号涉及复杂的计量表的实施方案，借助大量的辅助电路，试图提取可能与用电和供电状态相关的极为大量的信息。这种方案必定成为本身昂贵的解决方案，该方案限制了应用并且难以应用。这是因为有大量的同时出现的与***有关的信息，各个配电装置必须与该***协同合作，以便达到对提供电能服务的用户应收费的最终数值；

美国专利5,298,856号相对上述美国专利5,198,751甚至还进一步增加了复杂程度，在所述的可调的V·A·h表中，采用与可能出现在供电网络中的派生谐波频率有关的各种内部(参数)表。因此它是一个不能满足与供电质量(过电压和欠电压)相关方面的要求的解决方案，仅致力于常规测量(有功能量)，由于电路复杂，提高了成本。

为了提出一种能满足降低成本和范围涉及供电和用电双方质量方面的上述要求，该发明提供测量方法和电子式计量表，用于按与现有技术解决方案相比经过改进的特性对用电量记帐收费。

根据该本发明，一种用于测量由电网提供的应收费的用电量的方法，包含的步骤有：a)连续地进行用户电流的测量；b)将测量电流的数值对时间积分，直到得到与用户的用电量相关的数值(A·h)；c)按照网络电压的函数调节步骤b)的积分，直到得到与用电量的预定单位成比例的一个经调节的数值(Av·h)；以及d)计算所得到的预定单位的数量以便得到一与达到指定时间的应收费的用电量成正比的数值。

校正步骤c)最好根据对于网络标称电压的网络电压的偏差范围按照预定的比例进行。在该发明的本优选实施例中，这些范围包括：

第一标称电压范围，在网络标称电压的两侧；

第二过电压范围；

第三拓宽电压范围，低于第一标称范围；

第四欠电压范围，低于第三拓宽电压范围。

在第一范围内部的校正可以从第一范围的下端的第一负值到第一范围的上端的第一正值线性地增加，在第二过电压范围内部的校正可以维持恒定并等于所述第一正值，在第三拓宽电压范围内部的校正可以按照一比在第一范围内的变化率更高的变化率，由该范围下端的第二负值到该范围上端的第一负值线性地增加；以及在第四范围的校正值可维持恒定，最好为负100％。

在该发明的优选实施例中，在第三范围内的线性增加变化率是在第一范围内的线性校正变化率的2倍，而第一正值是+10％，第一负值是-10％。

另外，根据该发明的一种电子式电量表，用于测量由供电网络提供的应收费的用电量，它包含：一不带电源的电路，由适当连接的电流互感器确定，它的初级与用户负载线相连，该互感器具有次级绕组，适于产生代表用户负载线电流的一个电流；一个积分电路，连接到所述次级绕组，将次级绕组中的电流的数值对时间积分；检测器装置，用于检测由积分电路积分的数值达到一作为用电量单位的预定的应收费的单位值的时间；以及计数器装置，与检测器装置相连，对检测的用电量的各单位值求和。

根据该发明的再一个方面，该发明提供的电量表包含一单件式的塑料壳体，它具有至少一个用于容纳用户相导线的不中断的通道；一个窗口，用于观察反映用电量的计数器，该计数器是安装在壳体内部的用电量测量电路的部件；以及用于将该壳体安装在支承面上的装置。

发明

根据与测量方法有关的第一方面，本发明能使供电和用电***之间完全分开。

采用的基本原则是，供电***的特征用在电网中出现的电压表示，而用户由它从供电网络得到的电流来限定。通过对用户得到的电流对于时间进行积分，根据由网络***提供的电压的数值进行相对调节，能够形成一个量，简化了对该量的计算，形成一较低廉的计量表并引入了上述关于电能质量的观念。

反映用户特征的电流的积分使得电流的和寄生的谐波频率产生的各有关的方面问题都被覆盖掉了，这些方面对于用电质量是两种基本的因素。引起这种情况是因为总电流的数值决定了用户利用电网电能的效率。一种易于理解的实例是未经补偿的电动机，由于它的电隔离的电感特性，使它的功率因数小于1，这就会在电动机运行过程中引起无功能量的出现。这种无功能量是总能量的一部分，它并不与电动机作的功直接相关，引起在供电网络的导线中出现电流的派生的无功分量。换句话说，最终的结果是实际电流大于满足原来作功的要求所需的电流。这增加了供电网络的过载，降低了效率、或是甚至在导线、变压器或其它网络元件中产生损坏。

在电网中引起具有寄生谐波频率的电流的出现的情况同样适用于负载。这些电流和派生的电流与作功无关，但影响电子设备之类的起动、发热、供电。

本发明的测量方法，在考虑将总电流对时间积分中，同时对可能由用户产生的有功的、无功的、和谐波的各部分同时求和。这在本质上就能较好地保证用电的质量，这是由于用户利用网络的能量越有效(引起较少的派生电流)，最终用电费用就越低。

如上所述，对用户电流积分进行补偿时，本发明的方法涉及以供电***的电压状态来调节这种积分。这种如上所述的调节或校正可以考虑相对配电***的运行状态分为4个区域或范围，介绍和命名如下：

网络的标称电压范围；

过电压范围；

网络的拓宽电压范围；

欠电压范围。

第一标称范围(区域)对应于线路供电电压的变化的正常限值，在计算以民用电器、灯和电动机代表的电负载时已经包含这一范围。

第二过电压区域对应于在标称范围的下限处开始的范围。

第三拓宽区域对应于直接位于标称范围的下限下方的一个狭窄范围。在这个区域内，负载的运行可能是低效的，例如在电动机/压缩机的情况下，但是还没有发生危险运行的情况。

第四欠电压区域，对应的情况为电压小于该拓宽范围的电压，由于效率很低或情况危险应当避免电气负载在这种状况下运行。

一旦这些区域已经划分确定，目前期待进行的测量方法可以将供电***的状态的信息附加到用户电流的积分中。本发明不同于另外的现有技术方案的区别特性是，采用直接计算用电量，例如有功能量、无功能量或视在能量，避免必须在供电***的各分量和用户的各分量之间分开。本发明与其它技术的区别还在于，在其它方法中，例如在DE0,432,386和US5,298,856的实例中，考虑的是同时测量大量的电量，使得测量***成本高，费用计算方法复杂并且是专业化作业。

在更详细地介绍构成本发明的第一方面的测量方法之前，将介绍它的第二方面的基本原理，该第二方面涉及利用与现有技术相比采用改进的技术来实现计量表的电路。

其中一个改进的方面是利用一个依靠用户电流而不是配电网络提供的电压构成的内部电源使这里介绍的计量表的电子电路实现其功能。

根据这种量即电流，就能够设想出各种简单价廉的设备类型，它们仍然易于和自然能改进它们的功能：

第一实例是仅测量和记录由用户得到的电流的设备。该测量用A·h(安时)来代表，即电流对时间的积分。这种设备由于技术和/或经济上的原因在这样的场合得到应用，其中不需要考虑在配电网络中的可能的电压脉动，对于这种电压脉动应当在电流积分时进行调节。这种情况使本发明特别适于每月收费的小的电能用户。A·h测量法使得能够利用非常耐用、简单和价廉的电路来实施。它不需要单独的电源也不需要保护器件。除此之外，它们能够利用市场上已有的元件来制造，从而使得产品的最终价格低于常规的有功能量(w·h)测量装置；

第二实例是在上述Ah表中包含一考虑电网电压变化的电路。该测量量是Av·h，即根据本发明的第一方面的概念，根据平均网络电压调节的安时。它可以用于这种场合，即有理由认为它是用电量足够大的用户，或者在电压产生明显变化的场合；

第三亦即最后一个实例，涉及采用很低功耗和低工作电压的集成电路技术，这种技术例如用在数字手表和例如心脏调搏器的设备。通过运用这种构思实现的电子式计量计能够按照A·h表、Av·h表或甚至w·h表工作，利用仍依靠用户电流的电源实现与外部读出和/或指令装置通讯的功能。

由于以上3个实例的计量表都依靠用户负载电流，不需用外部连接件或过电压保护器件。这就取消了连接件、端子和铜夹具，并能够采用一种能够容纳内部元件例如通过模压或注塑塑料树脂制成的壳体。这种类型的壳体易于制造、价廉、并可防尘、防水以及对外部物体有防护作用。还可减少尺寸和重量，从而简化电能配电装置的安装调节。

根据这种原理实现的计量表不会产生通常在现有技术中可能产生的故障，例如，由于端子的氧化或过热，或者由于雷击架空线使连接到线路电压上的内部元件的烧毁引起计量表无效。附图的简要描述

已经解释了本发明的第一和第二方面的概念和基本原理，下面参照附图将介绍各优选实施例，其中：

图1是解释性的曲线图，表示电网电压的供电状态，示出与配电***运行相关的4个区域；

图2是构成测量A·h的设备的基本电路的示意图；

图3是可以附加到图2中的电路上的辅助电路的示意图，能够用于补偿由于测量用电流互感器带来的误差，这种误差与在互感器结构中使用的铁磁材料的激磁电流有关；

图4是可以附加到图2中的电路上的辅助电路的示意图，能够根据电网电压的供电状态调节用户电流的积分；

图5是本发明的一个实施例的方块图，它采用低功耗、低工作电压的集成电路技术(微功率/低电压)；

图6是图5所示的集成电路的内部方块图；

图7表示根据本发明的计量表的壳体的典型实施方案；

图8举例表示图7中的计量表的安装。

附图的详细说明

图1是按简化方式表示的根据本发明第一个方面的优选实施例，即根据电流对于时间的积分的测量方法，该方法按照由配电网络提供的线路电压的状态进行调节。

图1的曲线图中的基本元件如下：

-X轴：线路电压的电压状态。按照对于网络运行电压的标称值的百分数表示的数值标在这一轴上，表示相对标称线路电压的80％、90％和110％的一些点。

-Y轴：对用户电流的积分的校正。在这个轴上标有对网络中的每个电压值的校正值。所示各点代表校正+10％、-10％、-30％和-100％。

通过连接 AB、 BD、 DE和 FG确定的曲线建立了根据线路电压运行的4个区，即线段 AB(过电压)， BD(标称范围)， DE(拓宽范围)以及 FG(欠电压)。点C对应于标称电压状态(100％)，并且因此对应于电流的积分为零的校正值。

下面将介绍测量方法的应用，这种方法最终计算一专门的量，其量纲为Av·h(用户电流对时间的积分，并根据配电网络的平均线路电压进行调节)。

该方法的参考起始点对应于图1中的点C。这一点对应于能量提供的理想状态(100％标称线路电压)，并意指在电流积分的过程进行零校正。在这种情况下，用户用电无派生电流，即功率因数为1，在电流中无谐波频率分量；这样的用户通过常规的kw·h表按照等效于被测有功能量的理想方式检测用电并收费。

只要线路电压变化维持在标称范围(线段 BD)的限值之内，如果没有派生电流，测量将继续等效于利用常规的有功能量表来进行的测量。换句话说，对于一指定的电流，线路电压的±10％的变化(这意味着，由***提供的有功能量的等效增加/减少)根据本发明的方法对应于在对用电进行记帐时的±10％的校正。

在过电压(线段 AB)的情况下，如上所述，由配电***提供的电压所提供的用电服务并没有给用户带来额外的好处，在测量过程中将采用一种固定的等于+10％的最大限值的校正(对于在标称电压范围校正的上限)。

按照这种方式，由于当在过电压状态下没有为用户带来额外的好处时没有增加使用费，因此实现了公平支付使用费。

在线段 DE(拓宽范围)的情况下，在网络的标称线路电压的80％到90％之间电压产生变化，负载(例如电动机和灯)的效率已经降低，并且在电动机/压缩机(冷冻机和空调机)的情况下，由于功率因数的降低，产生的涡流明显增加。由于低于设定标称范围的供电电压的下降毫无例外地引起这种现象，针对用户负载运行最坏的情况能够予以补偿是公平的。与 BD(标称范围)相比，变化率为其2倍的线段 DE试图满足这种要求，例如当线路电压变化20％时确定调节-30％。

在欠电压的情况下(线段 FG)，在这一区域内，加重了低效或者甚至给负载运行带来损害，例如电动机/压缩机可能卡住，由于电流升高要引起过热，可以取消用电的登记记录(-100％校正)，再一次按照供电/用电/使用费之间的关系形成一种公平的局面。

应当强调指出，这里提出的基本概念可以按照其它的方式实施。例如，在不脱离本发明的基本概念的情况下，可通过改变电压变化的数值和按上述线段确定的调节范围来实施。

下面参照图2，介绍用A·h测量设备的基本电路的示意图，可看出，该电路包含的电子元件如下：

TC-电流互感器。它的作用是一个负载电流检测器(I_load)，为该电路提供的电流的幅值适用于电子电路处理，并与负载电流成比例；

D₁和D₂-整流二极管。它们对TC的二次电流进行整流。交替产生作用：D₁在正半周，D₂在负半周；

C₁和C₂-电解电容器。它们负责存储以电流和时间代表的用电量；

C₃-电容器。与TC一起工作。它的作用是补偿TC在低电流时的非线性误差；

SCR-可控硅整流器，它的作用是一个电子开关，由于C₁和C₂放电而动作，产生一个激励跳字计数器(计数器)的电流脉冲。它按照加在触发极上的电压电平进行激励。随着C₁和C₂完全放电停止激励。

AC-双端元件，用作一按电压电平的可控开关。它的作用是这样的，当它的两端之间的电压达到一跳闸(trip)数值时，激励SCR；

R₁-碳膜电阻。它的使用是限流，保护DIAC和SCR；

D₃、D₄和D₅组-辅助电路。它的作用是有利AC的动作，保证后者总是按照在C₁和C₂上随时间积累的电流的相同电量动作。

跳字计数器(计数器)C_T-电-机械记录器或计数器。它的作用是进行随时测量的用电量的非易失性记录。它包括7个同轴的圆筒体，每个都分为10个相等的部分，在这里可写0到9的计算数字，利用通过电流的线圈控制圆筒体的转动。

电路的工作情况大致如下：

负载电流(由用户使用的)利用TC进行变换，TC向该电路提供一与通到TC的电流成比例但数值降低的电流。这一电流经D₁和D₂整流并且随时间C₁和C₂存储。这样就使得点G和H之间的电位缓慢地上升。当这一电压达到DIAC的触发阈值时，DIAC动作，接着又激励SCR，SCR导通使C₂和C₃放电，产生一个脉冲，该脉冲激励跳字计数器或电-机械式计数器C_T。这就使得跳字计数器记录一与指定A·h量的用电量成比例的脉冲的产生。

由图2可以看出，该电路没有使用电源或辅助过电保护组件，因此它包含非常耐用的、低成本的解决方案，可由价廉的非专用市售元件制造。

图3表示一可附加到上述基本电路上的辅助电路的示意图，用于补偿由于TC的激磁电流带来的误差。

构成这一电路的电子元件如下：

R₂-碳膜电阻。它的作用是限流，保证该NEON1灯并决定它的工作电流；

R₃-碳膜电阻。它确定预期通过TC的绕组I-J的电流；

NEON1-氖灯。它的作用是电压调节器；

TC-电流互感器。与图2中所示TC相同，附加另一个初级绕组(I-J)，以提供一与TC的铁心的激磁电流近于相同的一个电流，补偿当该电路测量很低电流时产生的误差。

该电路的工作情况基本如下：

利用NEON1灯调节线路电压。电阻R₂除了确定NEON1的工作电流以外，还限制该电流，以防止在过电压的状态下损坏该灯。电阻R₃由NEON1灯上的电压确定在TC的绕组I-J中的电流。这个电流连续通过绕组I-J，向TC的铁心提供必要的激磁电流。

图4表示一可以附加到图2中的基本电路上的辅助电路，以便根据网络电压的变化能调节电流的积分。因此构成的电路能够测量由平均网络电压校正的安-时(Av·h)。通过移开短路点E-F(图2)并分别将点E’和F’(图4)连接到对应的端E和F(图2)上来附加这一电路。

构成这一电路的电子元件如下：

D₅和D₆-整流二极管。它们用以对网络交流电压进行整流；

R₄、R₅、R₆、R₇和R₈-碳膜电阻，它们用作分压器；

C₆-电容器。它用于降低点E’和F’之间的交流阻抗，并且对电压Vc的突变进行滤波平缓；

NEON2-氖灯，用作电压调节器；

D₇和D₈-整流二极管；

D₉和D₁₀-可控雪崩二极管(齐纳二极管)；

R₉-碳膜电阻。

该电路的工作情况基本如下：

利用二极管D₅和D₆对网络电压整流。由NEON2调节点H和L之间的电压。由R₆和R₈组成的分压器在点F’建立电压。由电阻R₄和R₇组成的分压器在点E’建立电压。在点E’按比例检测线路电压变化。由于在点F’处的电压因存在NEON2而近于维持恒定，电压Vc(与图2中的DIAC串联)与线路电压的变化成比例地产生变化，从而调节SCR的激励点(图2)，因此，调节了由跳字计数器指示的用电消耗量的记帐。

当线路电压处在该拓宽范围的限值(图1的线段DE)之内时，按照由电阻R₄、R₇、R₆和R₈确定的分压比，电压Vc偏负。按照这种方式，整流二极管D₇将元件R₉和D₉与电路相隔离，齐纳二极管D₁₀还没有进入工作状态。在这种状态下，电压Vc作用在图2中的电路上，使得线路电压的变化导致用电消耗量计数的2倍变化。换句话说，对于在该延伸范围内图2电路产生10％的变化，由于图4的电路提供的校正电压Vc，用电量计数则有对应20％的变化。

当网络电压进入欠电压范围(图1中的线段 FG)时，由于齐纳二极管D₁₀起作用，电压Vc明显变负，电压Vc维持在一与在图1中的点E得到的变化对应的固定的电平上。这种简化对应于线段 FG向上移动，这样它就在图1中的点E开始，这包含了根据本发明的第一方面的概念的可能的变化。

当线路电压移到标称范围(图1中的线段 BD)时，电压Vc稍变正，因此，整流二极管D₇使电路中的电阻R₉起作用，但齐纳二极管D₉依然不起作用。在这种状态下，电压Vc以1∶1的比例伴随线路电压变化。换句话说，图2和4中的电路一起存在时，对于线路电压的10％的变化，用电消耗量的记帐收费变化率产生相应变化。

当线路电压响应于过电压范围(图1中的线段 AB)时，由于齐纳二极管D₉起作用，电压Vc明显变正，确定一固定数值的电平Vc。在这种情况下，根据参照图1所述的原理(线段 AB)图4中的电路对于利用图2的电路进行用电消耗量的计数变化率进行固定的正校正。

图5是本发明的一个实施例的方块图，采用了微功率/低电压型集成电路技术。

考虑到由本发明引入的概念，表明用电消耗量特征的量是由用户取得的电流，可以设想一种如图5所示的设备，它的工作专门取决于用户电流，不过，即使如此，它能够处理与用电消耗量相关的一个以上的量。

在这方面第一步是采用微功率/低电压技术，这是在制造手表和心脏调搏器时所普遍使用的技术。这种类型的电路采用微功率电源，这种电源在外部电路中流通的电流极小。因此，一个电流互感器不仅可以提供代表需测用电消耗量的电流，而且当测量电路是根据微功率(电源)/低电压技术构成时提供用于向该测量电路供电的电源。

那么，根据由电流互感器提供的电流和由电压检测器提供的线路电压的采样值，测量电路就可以确定各个量，例如根据图1所表示的原理确定安时(A·h)、利用平均线路电压调节的安·时(Av·h)；以及最终平均的有功能量(w·h)。

由于测量电路工作仅取决于用户电流，假如线路电压检测器失效或用户试图欺骗有意断开它，线路可以继续起作用，例如认为线路电压为标称值以及功率因数为1的状况进行测量，因此可根据网络的正常供电状态对用电量记帐。

这种特性使得人们能够采用用于本发明的计量表元件的壳体，它设有用螺钉、端子、和用户负载电流导线。这是因为它不需要像在现有技术所要求的那样断开用户的电路，来保证向计量表的内部提供电能。因此，本发明能够采用与现有技术相比更可靠的低成本的解决方案。

为了说明这些方面，下面更详细地解释图5和图6。在这一实施例中，利用专门设计的专用集成电路来实现测量，以满足测量功能的要求。该专用集成电路(CI)1应当具有很低的损耗，由一微功率电源2供电，该电源2仅由电流互感器的次级吸收能量，向集成电路1和液晶显示器(LCD)3供电。这一显示器3是一形像表示利用该设备测量的用电量的数值的元件。电流互感器TC用以向集成电路1提供与所用电流成比例的采样值电流I。电阻R₁₀用以向集成电路1提供与线路电压成比例的电压V。

为了理解电路的功能，必须首先理解专用集成电路的内部结构。

图6是专用集成电路1的内部结构的方块图。各主要部件和它们的功能如下：

信号处理模块4-接收电流和电压信号。它决定是测量A·h、Av·h、还是w·h。它对电流互感器TC的非线性缺陷进行补偿并根据电压V对计算的用电量进行调节；

电源供电调节器模块5-接收由微功率电源2提供的功率和检测供电电源Vcc的故障；

LCD显示控制模块6-发出用于在显示器LCD中具体显示测量的用电量的记录值的信号；

振荡器IN/EXT7-用以产生专用集成电路1的内部时钟；

通讯接口模块8-用以在集成电路1和外部设备间通过该通讯通道PC进行通讯。它能对专用集成电路1进行编程，使该电路1的操作灵活，和能利用外部装置实现不同的收费、远方读数以及其它。

控制器9-用于内部控制专用集成电路1的其余模块。根据电压和电流信号V和I，确定测量的量是利用电压V调节的安时还是瓦·时的方式。假如由电源调节器模块5检测到电源故障，它将用电量的计算值传输到非易失性存储器模块10。

非易失性存储器模块10-这个模块是能够识别关于用电量的不定的存储信息的模块，随着电源供电的恢复该模块将该信息返回到控制器9，使得能够恢复正常工作。

控制器9还用以监督管理通讯接口和LCD控制模块8和6的工作，使各组信息和指令能与外部设备交换。

这些模块的实际实施对于本技术领域的熟练人员并不困难，该技术本身并未构成本发明的一部分。

图7表示用于包含根据本发明的以安·时型式的计量表的壳体的典型实施例。由图7可以看出，壳体11可以按照一个防水、防尘和气密的整件构成，以及对影响它的工作的其它外部物体提供防护。通孔12使得向用户供电的相导线能够通过壳体而不必断开。在安装耳形件14上的两个小孔13允许简单安全地安装该计量表。

在图8中可以看出图7中的安时表的典型安装方式，可以看到用于用户供电相导线15的通道。还能看到，为了使计量表能工作仅一条(相)导线就足够了，这是由于，它提供用于测量(电流)的基本信息，中性线直接通到用户电路，没有通过计量表。图7和8还表示通过壳体11中的适当窗口17可以看见的跳字式记录器(计数器)CT。

还应指示，该表制造简单、减少安装所需空间，这是由于通过表的导线15的通道能够将该供电网络输出(电导管接线路)、用于用户电路的输入(电导管接负载)和常用的保护组件(断开)18压缩在很小的空间内。

应当理解，已经介绍的仅是本发明的各优选实施例，在不脱离根据同时提示的权利要求书中限定的请求保护的主题的前题下，能够以很多其它的方式实现本发明的基本概念。

Claims (19)

1.一种用于测量电网的应收费用的用电量的方法，其特征在于，包含的步骤有：

a)进行用户电流的持续测量；

b)将测量的电流的数值对时间积分，直到得到一个与用户用电量相关的数值(A·h)；

c)按照网络电压的函数调节积分步骤b)，直到得到与用电量的预先确定的单位成比例的经调节的数值(Av·h)；以及

d)计算所得到的预先确定的单位的数量，以便得到与达到指定时间的应收费的用电量成比例的一个数值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，校正步骤c)最好根据与网络标称电压的网络电压偏差范围按照各预定确定的比例来进行。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述偏差范围包含：

第一标称电压范围，在网络标称电压的任一侧；

第二过电压范围；

第三拓宽电压范围，低于第一标称范围；

第四欠电压电压范围，低于第三拓宽电压范围。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在第一范围内的校正由在第一范围下端的第一负值到在第一范围的上端的第一正值线性增加，在第二过电压范围内的校正是恒定的并等于所述第一正值，在第三拓宽范围内的校正按照比在第一范围内更高的变化率线性增加，由在它的下端的第二负值上升到在它的上端的所述第一负值，以及在第四范围内的校正是恒定的。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在第四范围内的校正值是负100％。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在所述第三范围内的线性增加的变化率是在第一范围内的线性校正变化率的两倍。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，第一正值是正10％，第一负值是负10％。

8.一种电子式电量表，用于测量由电网提供的应收费的用电量，其特征在于，包含一不带电源的电路，由适当连接的电流互感器供电，电流互感器的初级与用户负载线路相连，该互感器具有产生代表用户负载线路电流的电流的次级绕组；一积分电路，连接到所述次级绕组，以便使次级绕组中的电流的数值对时间积分；检测器装置，当由积分电流积分的数值达到一按照单位用电量应收费的预先确定的单位数值时进行检测；以及计数器装置，与检测器装置相连，以便对检测的用电量的各单位值求和。

9.根据权利要求8所述的电量表，其特征在于，还包括电压检测器电路，用于检测用户供电网络的电压，以及调节电路，按照由所述检测器检测的电压的函数校正所说积分的数值。

10.根据权利要求9所述的电量表，其特征在于，所述调节电路确定在网络电压的标称数值的任一侧的具有不同调节特性的各个范围。

11.根据权利要求10所述的电量表，其特征在于，所述调节范围包含：

第一标称电压范围，在网络标称电压的任一侧；

所述第一范围之后的第二过电压范围；

第三拓宽电压范围，低于第一标称范围；

第四欠电压电压范围，低于第三拓宽电压范围。

12.根据权利要求11所述的电量表，其特征在于，在所述第一范围内，由调节电路对所述积分值进行的校正按照第一固定的变化率变化，而在所述第三范围，由调节电路进行的校正按照一高于所述第一变化率的第二固定的变化率变化。

13.根据权利要求12所述的电量表，其特征在于，在所述第二范围内，由所述调节电路对所述积分数值进行的校正为一百分值，即为恒定的且等于在所述第一范围的上端处的数值。

14.根据权利要求12或13所述的电量表，其特征在于，在所述第四范围内，由所述调节电路对所述积分值的校正值是一恒定的负的百分值。

15.根据权利要求14所述的电量表，其特征在于，所述恒定负百分值是-100％。

16.一种电子式电量表，用于测量由供电网络提供的应收费的用电量，其特征在于，包含：一电流检测器，用于产生代表由用户得到的电流数值的电流；一电压检测器，用于产生代表向所述用户供电的供电网络电压的电压；一微功率电流，与所述电流检测器相连，用于产生供电电压；一显示器，用于显示由计量表测量的用电量的预定单位的数量；以及一积分电流，由所述微功率电源按所述供电电压供电，并且根据由所述电流检测器的、并且根据利用所述电压检测器检测的电压的变化进行调节的电流计算由所述单位代表的用电量。

17.根据权利要求16所述的电量表，其特征在于，所述积分电路包括：用于对用电量进行调节的电路装置，所述调节按照由所述电压检测器检测的电压的变化的不同范围分别进行。

18.根据权利要求17所述的电子式电量表，其特征在于，所述各种范围包含：

第一标称电压范围，在网络标称电压的任一侧；

所述第一范围之后的第二过电压范围；

第三拓宽电压范围，低于第一标称电压范围；

第四欠电压范围，低于第三拓宽电压范围。

19.一种电子式电量表，用于测量由供电网络供电的应收费的用电量，其特征在于，包含一单件式的塑料壳体，具有一用于用户相导线的不中断的通道；一个窗口，用于观察用电量单位的数字，所述计数器是安装在所述壳体内部的测量电路的部件；以及用于将所述壳体安装到一支承面上的装置。

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