專(zhuān)利名稱(chēng):防誤抄表的智能電表的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種防誤抄表的智能電表，包括外殼，設(shè)于外殼內(nèi)的隔離變壓器T1和線路板；隔離變壓器T1的輸入端接進(jìn)線端子，輸出端接線路板；外殼采用導(dǎo)磁材料，并且外殼內(nèi)壁上涂有導(dǎo)電薄膜；外殼內(nèi)壁上的導(dǎo)電薄膜用于連接現(xiàn)場(chǎng)地線；線路板上數(shù)字芯片的接地端均連接線路板數(shù)字地GND2，數(shù)字芯片均設(shè)于靜電屏蔽罩內(nèi)，所述靜電屏蔽罩連接線路板數(shù)字地GND2；線路板上的電路還包括電源退耦濾波電路和用于線路板供電的電源單元；隔離變壓器T1的輸出端通過(guò)電源退耦濾波電路連接電源單元輸入端，電源單元的接地端連接線路板模擬地GND1；線路板模擬地GND1和線路板數(shù)字地GND2用磁珠連接；該智能電表的進(jìn)線采用浮地屏蔽結(jié)構(gòu)。該智能電表的反饋的讀數(shù)穩(wěn)定準(zhǔn)確。
【專(zhuān)利說(shuō)明】防誤抄表的智能電表

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)，尤其是一種能夠防干擾的智能電表。

【背景技術(shù)】
[0002]智能電表是電力營(yíng)銷(xiāo)部門(mén)專(zhuān)用儀器，以往臺(tái)區(qū)集中器抄表的時(shí)候，經(jīng)常能抄到其他臺(tái)區(qū)的電表信息，造成數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)混亂。在同一配電室內(nèi)的臺(tái)區(qū)距離較近，同頻率載波信號(hào)通過(guò)變壓器和高壓電力線在各臺(tái)區(qū)間串?dāng)_，造成臺(tái)區(qū)抄表成功率很低.同時(shí)部分臺(tái)區(qū)存在載波孤島現(xiàn)象，即集中器無(wú)法抄表，因而需要通過(guò)中繼器傳遞信號(hào)。
[0003]智能電表正在如火如荼的改造之中，低壓用戶(hù)的“全覆蓋，全采集”將在4-5年內(nèi)全部實(shí)現(xiàn)，隨著低壓自動(dòng)采集的逐步實(shí)現(xiàn)將大大減少供電部門(mén)抄表人力、物力的投入。但在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，由于低壓臺(tái)區(qū)某些24小時(shí)運(yùn)行的三相設(shè)備，如:高頻水泵等，抄表效率將會(huì)有所下降，為了應(yīng)對(duì)干擾，集中器會(huì)不斷補(bǔ)招，改變路由，即利用不同智能表中繼抄表，會(huì)有一定改善。但由于高頻水泵等強(qiáng)干擾設(shè)備干擾強(qiáng)度大，而且24小時(shí)熱備，會(huì)對(duì)載波通訊產(chǎn)生致命影響，現(xiàn)有的抄表系統(tǒng)每天晚上零點(diǎn)集中器通過(guò)低壓電源有線傳輸抄收集中器下所有的智能電表，一般在300個(gè)智能電表左右，集中器會(huì)不斷的循環(huán)抄表，每天凌晨4點(diǎn)集中器定時(shí)將抄到的數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS信道發(fā)給主站也可以通過(guò)有線發(fā)給主站。主站將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)下來(lái)，通過(guò)局域網(wǎng)登錄網(wǎng)頁(yè)可以登錄主站，瀏覽相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行操作。在上傳數(shù)據(jù)中由于線路中所帶設(shè)備存在干擾，集中器的補(bǔ)招和中繼機(jī)制也不能起到很好的效果，抄到率將大大下降一般只有60%左右，經(jīng)查閱資料，發(fā)現(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題在低壓載波領(lǐng)域普遍存在，傳統(tǒng)的治理方法主要是增加集中器和中繼器，不僅提高了后續(xù)資金投入，并且只對(duì)存在輕擾源臺(tái)區(qū)有一定效果，對(duì)存在重?cái)_源臺(tái)區(qū)無(wú)能為力，目前在國(guó)內(nèi)尚無(wú)有效解決辦法。
[0004]傳統(tǒng)的電表抗干擾設(shè)計(jì)，如中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN201120473990具有防載波干擾的智能電表自動(dòng)抄表系統(tǒng)，該專(zhuān)利采用在三相智能電表與電力用戶(hù)終端的線纜上加裝三相交流接觸器，該三相交流接觸器通過(guò)時(shí)空開(kāi)關(guān)與三相智能電表連接，使用時(shí)需要和電力用戶(hù)終端簽訂分時(shí)供電協(xié)議，對(duì)重點(diǎn)干擾設(shè)備采用該技術(shù)定時(shí)停供電，通過(guò)對(duì)這類(lèi)設(shè)備不使用時(shí)段的停電，以消除抄表時(shí)間段的干擾，從而提高臺(tái)區(qū)的抄到率。該專(zhuān)利未對(duì)干擾的成因做分析并采取針對(duì)性措施，實(shí)施的時(shí)候，用戶(hù)停電協(xié)議的簽署是難以實(shí)現(xiàn)的事情，因?yàn)殡娏就菩蟹骞入妰r(jià)，夜間電價(jià)低于白天，所以大型電力設(shè)備都在夜間工作，這樣可以大幅度節(jié)省電費(fèi)。在夜間用戶(hù)停電也會(huì)干擾用戶(hù)的正常運(yùn)行。
[0005]中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN201310008166抗干擾的智能電表以及智能電表的抗干擾方法，包括繼電器、分流器以及電表線路板，分流器包括兩側(cè)的導(dǎo)電片和錳銅采樣片，一側(cè)的導(dǎo)電片連接繼電器，錳銅采樣片的兩端分別與兩側(cè)的導(dǎo)電片相連接，錳銅采樣片的兩端分別設(shè)有接線柱，兩端的接線柱分別通過(guò)兩絞股的采樣線連接電表線路板，錳銅采樣片具有在空間中呈兩兩相垂直的三個(gè)基準(zhǔn)面，錳銅采樣片兩端呈以一個(gè)基準(zhǔn)面為中心的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)分布，錳銅采樣片在該中心基準(zhǔn)面上的投影面積大于錳銅采樣片在另兩個(gè)基準(zhǔn)面上的投影面積。該發(fā)明提供降低磁場(chǎng)干擾的技術(shù)構(gòu)思，空間中的三個(gè)基準(zhǔn)面是虛擬的概念，意在表達(dá)在空間中存在的三個(gè)兩兩之間都垂直的虛擬的平面，而這三個(gè)平面都分別與來(lái)自于三個(gè)方向的變化的磁場(chǎng)相互垂直，這樣通過(guò)在正對(duì)著最大的變化磁場(chǎng)方向設(shè)置一個(gè)垂直于它的基準(zhǔn)面，并且將錳銅采樣片以該基準(zhǔn)面為中心設(shè)置其對(duì)稱(chēng)兩端，并且該對(duì)稱(chēng)兩端的每端相對(duì)錳銅采樣片而言在空間中延伸面積是最大的，那么由于最大變化磁場(chǎng)在其兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可以相互抵消，從而降低最大變化磁場(chǎng)方向上帶來(lái)的磁干擾，進(jìn)而降低對(duì)其整體的干擾程度，相比現(xiàn)有的智能電表，在截面積、體積以及電阻值等基本參數(shù)不變的前提下，只通過(guò)對(duì)錳銅采樣片的整體形態(tài)進(jìn)行變化，便能降低對(duì)錳銅分流器的干擾，使智能電表得到精確的測(cè)量數(shù)值。該發(fā)明只是解決了抗外部干擾的一種方法，但是對(duì)于電表自身產(chǎn)生的串?dāng)_信號(hào)無(wú)從抑制，無(wú)法解決信號(hào)串?dāng)_問(wèn)題；同時(shí)最大變化磁場(chǎng)方向也是經(jīng)常變化的，這取決于現(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)境，調(diào)整裝置基準(zhǔn)面是比較困難的。
[0006]以往的智能電表的電磁兼容設(shè)計(jì)，僅對(duì)常見(jiàn)的電磁兼容指標(biāo)如快速瞬變脈沖群抗擾度等作設(shè)計(jì)，以為解決這些常見(jiàn)電磁兼容測(cè)試指標(biāo)通過(guò)型式試驗(yàn)就足夠了，所以出現(xiàn)信號(hào)串?dāng)_問(wèn)題后，都沒(méi)有再?gòu)碾姶偶嫒莸慕嵌热タ紤]分析解決問(wèn)題，智能電表遇到的電磁干擾是多種類(lèi)型的，有外界輻射的，有來(lái)自電源的脈沖干擾，也有電表自身產(chǎn)生的干擾信號(hào)，針對(duì)不同類(lèi)型的干擾，需要采用不同的針對(duì)性措施，才能徹底解決智能電表遇到的電磁干擾問(wèn)題。信號(hào)串?dāng)_問(wèn)題長(zhǎng)期存在于電力營(yíng)銷(xiāo)類(lèi)儀表中，如智能電表，抄表采集器，集中器等，在現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)臺(tái)區(qū)串?dāng)_嚴(yán)重，一個(gè)集中器可能上報(bào)數(shù)倍于本區(qū)的表，造成數(shù)據(jù)混亂，可見(jiàn)信號(hào)串?dāng)_是個(gè)長(zhǎng)期懸而未決的技術(shù)問(wèn)題。因而抗外界強(qiáng)電磁干擾和解決信號(hào)串?dāng)_，是同樣需要解決的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種能夠抑制外界強(qiáng)電磁干擾功能的智能電表，從而避免外界干擾和信號(hào)串?dāng)_對(duì)于電表的影響，使得智能電表抄表更加準(zhǔn)確。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0008]一種防誤抄表的智能電表，包括外殼，設(shè)于外殼內(nèi)的隔離變壓器Tl和線路板；隔離變壓器Tl的輸入端接進(jìn)線端子，輸出端接線路板；
[0009]外殼采用導(dǎo)磁材料，并且外殼內(nèi)壁上涂有導(dǎo)電薄膜；外殼內(nèi)壁上的導(dǎo)電薄膜用于連接現(xiàn)場(chǎng)地線；
[0010]線路板上數(shù)字芯片的接地端均連接線路板數(shù)字地GND2，數(shù)字芯片均設(shè)于靜電屏蔽罩內(nèi)，所述靜電屏蔽罩連接線路板數(shù)字地GND2 ;
[0011]線路板上的電路還包括電源退耦濾波電路和用于線路板供電的電源單元；隔離變壓器Tl的輸出端通過(guò)電源退耦濾波電路連接電源單元輸入端，電源單元的接地端連接線路板模擬地GNDl ；
[0012]線路板模擬地GNDl和線路板數(shù)字地GND2用磁珠連接；
[0013]該智能電表的進(jìn)線采用浮地屏蔽結(jié)構(gòu)。
[0014]進(jìn)一步地，在外殼的外部開(kāi)蓋縫隙處、進(jìn)線端子周邊縫隙處填塞有導(dǎo)電橡膠泥。
[0015]進(jìn)一步地，外殼的導(dǎo)磁材料為鐵镲合金1J76。
[0016]進(jìn)一步地，隔離變壓器Tl初級(jí)線圈外部包繞有接線路板模擬地GNDl的靜電屏蔽層O
[0017]電源退耦濾波電路包括電阻R1、R2、R3、R4，電容Cl和C2 ;電阻Rl和R2串聯(lián)成第一支路，電阻R3和R4串聯(lián)成第二支路，第一支路和第二支路的一端分別接隔離變壓器Tl的兩個(gè)輸出端，第一支路和第二支路的另一端分別接電源單元；電容Cl接在電阻Rl和R2連接節(jié)點(diǎn)與電阻R3和R4連接節(jié)點(diǎn)間；電容C2接在第一支路另一端和第二支路另一端間。
[0018]進(jìn)線的浮地屏蔽結(jié)構(gòu)包括:信號(hào)源的信號(hào)地連接進(jìn)線電纜屏蔽層，進(jìn)線電纜屏蔽層連接線路板數(shù)字地GND2 ;靜電屏蔽罩接線路板數(shù)字地GND2作為智能電表的內(nèi)屏蔽層，夕卜殼內(nèi)壁上的導(dǎo)電薄膜接現(xiàn)場(chǎng)地線作為智能電表的外屏蔽層。
[0019]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:采用多種防干擾措施，該智能電表的抗干擾能力強(qiáng)，反饋的讀數(shù)穩(wěn)定準(zhǔn)確，有效避免誤抄表的情況發(fā)生。

【附圖說(shuō)明】

[0020]圖1為本實(shí)用新型的外部示意圖。
[0021]圖2為本實(shí)用新型的內(nèi)部電原理圖。
[0022]圖3為本實(shí)用新型的電源退耦濾波電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4為本實(shí)用新型的進(jìn)線的浮地屏蔽結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0025]本實(shí)用新型所提出的防誤抄表的智能電表，首先對(duì)于智能電表的外殼做了良好的電磁屏蔽處理。如圖1所示，防誤抄表的智能電表包括外殼1、顯示屏2、進(jìn)線端子3、各種功能鍵4、LED燈5等；
[0026]外殼I采用高導(dǎo)磁材料構(gòu)成低磁阻通路，讓低頻干擾磁力線從磁阻很小的磁屏蔽層通過(guò)，使得電表內(nèi)部電路免受低頻磁場(chǎng)耦合干擾的影響，高導(dǎo)磁材料使磁路閉合，可減少大電機(jī)、電抗器、磁力開(kāi)關(guān)和大電流載流導(dǎo)線等磁場(chǎng)干擾源的電磁干擾。外殼I的導(dǎo)磁材料為高鎳含量的鐵鎳合金1J76。
[0027]外殼I內(nèi)壁上涂有導(dǎo)電薄膜，使得電表內(nèi)部的電路元件處于封閉的全屏蔽空間，外殼I雙重的屏蔽設(shè)計(jì)，使得外界的電磁干擾很難進(jìn)入其內(nèi)。
[0028]為了進(jìn)一步增加外殼I的電磁屏蔽效果，還可以進(jìn)一步在外殼I的外部開(kāi)蓋縫隙101處、進(jìn)線端子3周邊縫隙301處填塞導(dǎo)電橡膠泥；導(dǎo)電橡膠泥是以高彈性體橡膠為基料，采用高分子材料制成的終生不固化自粘型導(dǎo)電膠泥，導(dǎo)電顆粒在樹(shù)脂粘合劑中均勻分布。
[0029]智能電表內(nèi)部的電路如圖2所示，包括隔離變壓器Tl和線路板；隔離變壓器Tl的輸入端接進(jìn)線端子3，輸出端接線路板；隔離變壓器Tl的初級(jí)次級(jí)線圈比例為1:1，阻斷交流信號(hào)中的直流干擾，共模干擾電壓由于不能形成回路而得到抑制。為了抑制共模干擾，消除諧波，隔離變壓器Tl初級(jí)線圈外部包繞有接線路板模擬地GNDl的靜電屏蔽層。
[0030]線路板上的元件包括載波芯片、計(jì)量芯片、主控MCU等數(shù)字芯片，其中載波芯片用于和上位機(jī)通信；數(shù)字芯片的接地端均連接線路板數(shù)字地GND2 ;這些數(shù)字芯片外面均罩有靜電屏蔽罩；為防止外界強(qiáng)電干擾，將易受干擾的數(shù)字芯片用靜電屏蔽罩密封起來(lái)；靜電屏蔽罩底部焊接在線路板上覆銅走線上，從而連接線路板數(shù)字地GND2 ;
[0031]線路板上的電路還包括電源退耦濾波電路和用于線路板供電的電源單元(內(nèi)含降壓、整流、穩(wěn)壓等);隔離變壓器Tl的輸出端通過(guò)電源退耦濾波電路連接電源單元輸入端，電源單元的接地端連接線路板模擬地GNDl。當(dāng)多個(gè)電表使用同一進(jìn)線電源時(shí)，電源內(nèi)阻會(huì)成為多個(gè)電表電路的公共電阻，當(dāng)某一電路中電流發(fā)生變化，在公共阻抗上產(chǎn)生的電壓就成了對(duì)其他電路的干擾源。電源退耦濾波電路就濾除來(lái)自進(jìn)線電源內(nèi)阻抗的耦合干擾。
[0032]電源退耦濾波電路如圖3所示，包括電阻R1、R2、R3、R4，電容Cl和C2 ;電阻Rl和R2串聯(lián)成第一支路，電阻R3和R4串聯(lián)成第二支路，第一支路和第二支路的一端分別接隔離變壓器Tl的兩個(gè)輸出端，第一支路和第二支路的另一端分別接電源單元；電容Cl接在電阻Rl和R2連接節(jié)點(diǎn)與電阻R3和R4連接節(jié)點(diǎn)間；電容C2接在第一支路另一端和第二支路另一端間。
[0033]線路板模擬地GNDl和線路板數(shù)字地GND2用磁珠連接，磁珠采用在高頻段具有良好阻抗特性的鐵氧體材料燒結(jié)面成，專(zhuān)用于抑制信號(hào)線、電源線上的高頻噪聲和尖峰干擾，還具有吸收靜電脈沖的能力。
[0034]最后對(duì)照?qǐng)D4，分析本實(shí)用新型進(jìn)線的浮地屏蔽結(jié)構(gòu)。信號(hào)源Us的信號(hào)地連接進(jìn)線電纜屏蔽層，進(jìn)線電纜屏蔽層連接線路板數(shù)字地GND2;數(shù)字芯片上的靜電屏蔽罩接線路板數(shù)字地GND2作為智能電表的內(nèi)屏蔽層，外殼I內(nèi)壁上的導(dǎo)電薄膜接現(xiàn)場(chǎng)地線作為智能電表的外屏蔽層；現(xiàn)場(chǎng)地線是電表安裝現(xiàn)場(chǎng)直接與大地連接的地線。上述結(jié)構(gòu)中，輸入信號(hào)的信號(hào)地浮空，并不接現(xiàn)場(chǎng)地線，使共模輸入阻抗大為提高，共模電壓在輸入回路中引起的共模電流大大減少，從而抑制了共模干擾的來(lái)源，使共模干擾降至最低。靜電屏蔽罩焊接在線路板上的數(shù)字地覆銅線上，而進(jìn)線的電纜屏蔽層也焊接在線路板上的數(shù)字地覆銅線上，形成了浮地，對(duì)磁場(chǎng)干擾衰減可達(dá)到55DB。
[0035]本實(shí)用新型的接地結(jié)構(gòu)能夠抑制共地干擾，則基本解決了載波信號(hào)串?dāng)_問(wèn)題；良好的屏蔽結(jié)構(gòu)可以起到抑制輻射干擾的效果，則解決了外界強(qiáng)電磁干擾問(wèn)題。
【權(quán)利要求】
1.一種防誤抄表的智能電表，包括外殼(I)，其特征在于，還包括設(shè)于外殼(I)內(nèi)的隔離變壓器Tl和線路板；隔離變壓器Tl的輸入端接進(jìn)線端子(3)，輸出端接線路板； 外殼⑴采用導(dǎo)磁材料，并且外殼⑴內(nèi)壁上涂有導(dǎo)電薄膜；外殼⑴內(nèi)壁上的導(dǎo)電薄膜用于連接現(xiàn)場(chǎng)地線； 線路板上數(shù)字芯片的接地端均連接線路板數(shù)字地GND2，數(shù)字芯片均設(shè)于靜電屏蔽罩內(nèi)，所述靜電屏蔽罩連接線路板數(shù)字地GND2 ; 線路板上的電路還包括電源退耦濾波電路和用于線路板供電的電源單元；隔離變壓器Tl的輸出端通過(guò)電源退耦濾波電路連接電源單元輸入端，電源單元的接地端連接線路板模擬地GNDl ； 線路板模擬地GNDl和線路板數(shù)字地GND2用磁珠連接； 該智能電表的進(jìn)線采用浮地屏蔽結(jié)構(gòu)。2.如權(quán)利要求1所述的防誤抄表的智能電表，其特征在于: 在外殼(I)的外部開(kāi)蓋縫隙(101)處、進(jìn)線端子(3)周邊縫隙(301)處填塞有導(dǎo)電橡膠泥。3.如權(quán)利要求1所述的防誤抄表的智能電表，其特征在于: 外殼(I)的導(dǎo)磁材料為鐵镲合金1J76。4.如權(quán)利要求1所述的防誤抄表的智能電表，其特征在于: 隔離變壓器Tl初級(jí)線圈外部包繞有接線路板模擬地GNDl的靜電屏蔽層。5.如權(quán)利要求1所述的防誤抄表的智能電表，其特征在于: 電源退耦濾波電路包括電阻R1、R2、R3、R4，電容Cl和C2 ;電阻Rl和R2串聯(lián)成第一支路，電阻R3和R4串聯(lián)成第二支路，第一支路和第二支路的一端分別接隔離變壓器Tl的兩個(gè)輸出端，第一支路和第二支路的另一端分別接電源單元；電容Cl接在電阻Rl和R2連接節(jié)點(diǎn)與電阻R3和R4連接節(jié)點(diǎn)間；電容C2接在第一支路另一端和第二支路另一端間。6.如權(quán)利要求1所述的防誤抄表的智能電表，其特征在于: 進(jìn)線的浮地屏蔽結(jié)構(gòu)包括:信號(hào)源的信號(hào)地連接進(jìn)線電纜屏蔽層，進(jìn)線電纜屏蔽層連接線路板數(shù)字地GND2 ;靜電屏蔽罩接線路板數(shù)字地GND2作為智能電表的內(nèi)屏蔽層，外殼(I)內(nèi)壁上的導(dǎo)電薄膜接現(xiàn)場(chǎng)地線作為智能電表的外屏蔽層。
【文檔編號(hào)】G01R11-00GK204287268SQ201420774115
【發(fā)明者】吳錫斌, 華偉東, 董麗金, 周勃, 杭劍文, 朱偉光, 黃亞亮, 惠敏, 華俊, 張錫峰, 羅劍 [申請(qǐng)人]國(guó)家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司無(wú)錫供電公司