專利名稱：一種計量故障監(jiān)測無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬自動化無線監(jiān)測應(yīng)用領(lǐng)域，為一種由可監(jiān)測計量二次回路故障的多功能電能表和 無線遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集傳送報警終端組成的電能表終端，此種電表終端與中心站無線收發(fā)主機配合 可構(gòu)成配電自動化無線遠(yuǎn)程抄表故障監(jiān)測報警系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前電子式電能表種類繁多，按功能分為有功電能表無功電能表和多功能電能表。有些電
表帶RS485通信接口。近些年已有電能表增加了防竊電功能，但主要是單相電子式電能表。其
原理是:單相表增加零線電流輸入信號，將火線電流輸入信號幅度與零線電流信號輸入幅度比較， 正常無竊電時兩信號幅度相同，當(dāng)火線上有電流分流竊電時(電流線在表外短路，部分電流不流 經(jīng)表內(nèi)，火線電流輸入信號幅度與零線電流信號輸入幅度就會不同，表內(nèi)電能計量芯片若用的是 防竊功能芯片，芯片上有兩路輸入信號，芯片內(nèi)累計電能量自動按副度大的計算，.防止分流少計 電量。若零線和火線都同時有分流問題，則無法有效防止竊電。而三相四線電能表卻不能用此方 法檢測分流竊電故障，因正常情況下零線電流和三相火線電流幅度不相等，通常三相四線制三相 火線(380V)電流不一定相等，零線電流不確定，有時差別很大。零線電流在三相火線電流相 等時可能為零，在三相電流不平恒時零線電流較大，有時比某個火線電流還大，而某相電流正常 無故障情況下也可能為零。所以三相電表二次回路和外分流竊電等故障檢測較困難。目前只能數(shù) 字幅度判別三相電壓幅度，檢測失壓。至于電流回路故障，有的測三相電流幅度，判別三相電流 不平衡度，但都不能判定有無二次回路故障和電流分流故障。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的計量故障監(jiān)測無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警電能表終端，其主要特征之一是改變了原三相
電子式電能表的電路結(jié)構(gòu)，增加了零相電流輸入端子，電流故障報警指示燈和輸出端子，電壓 故障報警指示燈和輸出端子，三相電流分流或二次回路電流故障監(jiān)測電路，組成帶電流故障監(jiān)
測的電能表，能有效監(jiān)測出二次回路和分流等電流故障。其主要特征二是增加無線遠(yuǎn)程數(shù)傳 報警收發(fā)器，可將電流電壓故障信號、報警信號及電表數(shù)據(jù)通過無線遠(yuǎn)程數(shù)字傳送收發(fā)器及時 傳送到報警中心。其整體結(jié)構(gòu)是由已有三相電子式電能表、和增加的零相電流輸入端子、三 相電流故障監(jiān)測控制電路板、電流故障報警輸ttj端子及指示燈、電壓故障報警輸出端子及指示 燈、無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警收發(fā)器所組成，其電路原理見附圖1。
本發(fā)明的計量故障監(jiān)測無線數(shù)傳報警電能表，其結(jié)構(gòu)原理(見附圖l)是:接入電能表的三相二次電流IA、 IB、 IC通過微型電流互感器隔離，分別變換出與一次電流幅度相應(yīng)的毫安級電流， 分別流過三個高精電阻產(chǎn)生壓降，變換出三相電流幅度信號，送睹能計量芯片的三相電流輸入 端。接入的三相電壓UA、 UB、 UC'分別變換出三相電壓信號送計量芯片，三相電流和電壓在芯片 內(nèi)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換，電流電壓分別相乘數(shù)字計算得出三相有功功率和三相無功功率，通過電能計 量芯片內(nèi)的程序控制對時間累積，得出有功電能和無功電能計量數(shù)值。Ul中通過模數(shù)轉(zhuǎn)換出的 三相電壓數(shù)值再通過軟件識別有數(shù)值為零時，為有電壓故障，電壓故障指示燈亮，UG輸出故障 信號；為監(jiān)測計量表的三相電流故障，將三相電流信號送電能計量芯片同時送電流故障監(jiān)測電 路，零線電流通過兩輸入端子101、 102通過微型電流互感器隔離變換出的電流同時接入電流故 障監(jiān)測電路，有電流分流或二次電流有反接斷路等故障時，電流故障指示燈亮，故障信號送電 流故障端子，同時U3發(fā)電流敵障編碼信號送無線數(shù)傳報警電路發(fā)射出去。同理三相電壓有某相 失壓，電壓故障指示燈亮?xí)r，U3發(fā)電壓故障編碼信號送無線數(shù)傳報警電路發(fā)射出去;Bl...Bn接 外報警輸入,有超溫、盜情等信號經(jīng)監(jiān)測和編碼送無線數(shù)傳報警電路發(fā)射出去。電能表內(nèi)的有功 電量和無功電量及三相電壓電流功率等參數(shù)通過RS485通信接口接無線數(shù)傳報警發(fā)射電路，與 數(shù)據(jù)中心按約定的通信協(xié)議將表內(nèi)數(shù)據(jù)傳到中心。
為能實時監(jiān)測出包括電能表本身的各種計量故障，本發(fā)明將送入計量芯片的三相電流信號 同時加入到電流故障監(jiān)測電路，同時再把三相^線制(目前各配變計量是三線四線)的零線電 流信號IO接入到監(jiān)測電路單元，監(jiān)測電路判別三相電流幅度和相位，及零相電流幅度大小。電 路程序?qū)崟r分析三相電流幅度和相位，和零線電流相位，判別有無電流各種故障的存在和出現(xiàn)。 若有計量故障,變壓器超溫,盜情等故障問題都及時通過無線數(shù)傳報警電路，發(fā)送到變電所或局 監(jiān)測中心，報告到有關(guān)責(zé)任人，及時核實處理。
遠(yuǎn)程無線數(shù)傳報警收發(fā)器與帶電流故障監(jiān)測的電能表安裝于一個箱內(nèi)，為方便用戶維修更 換某部分，可有分體結(jié)構(gòu)形式,將無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警收發(fā)器與電流故障監(jiān)測電能表各分為一體， 通過聯(lián)接線將電流故障監(jiān)測電能表內(nèi)的故障監(jiān)測信號和RS485數(shù)據(jù)通信接口與無線遠(yuǎn)程數(shù)傳 報警收發(fā)器聯(lián)接，完成整體功能,其分體結(jié)構(gòu)形式原理見附圖2。


附圖1中UA、 UB、 UC為三相電壓輸入端子；IA、 IB、 IC為三相電流輸入端子；101、 102 為零線(相)電流輸入端子；Ul為電能計量芯片和按鍵顯示電路部分；U3為三相電流故障監(jiān)測 電路部分；U2為報警監(jiān)控和無線收發(fā)器部分；UG為三相電壓失壓故障輸出端子；IG為三相電流
故障監(jiān)測輸出端子；LU、 LI分別為電壓和電流故障指示燈；Bl...Bn為高溫、防盜,震動信號、 紅外探測信號等外接報警輸入端，根據(jù)不同現(xiàn)場要求和不同機型外報警輸入端子可多可少；Kl...Kn為遠(yuǎn)程開關(guān)控制信號輸出端，根據(jù)應(yīng)用要求輸出端子可多可少；AT為收發(fā)天線；A、 B 為串行通信接口端子。
附圖2中UA、 UB、 UC、 IA、 IB、 IC、 101、 102、 A、 B、 UG、 IG、 GND、 AT、 Bl…Bn、 Kl…Kn 與圖1的說明相同；圖2中Ul為電壓電流輸入隔禽變換器及電能計量芯片和按镩顯示電路部分； U2為三相電流故障監(jiān)測電路和電壓電流故障指示部分；U3為無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警監(jiān)控和收發(fā)器部 分,其由無線遠(yuǎn)程收發(fā)板和監(jiān)測報警、開關(guān)驅(qū)動及控制電路組成。
具體實施方式
本實用新型的一種計量故障監(jiān)測無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警電能表，實施電路原理如圖l，其特征是: 由電能表電路Ul;無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警收發(fā)器112 ;計量故障監(jiān)測電fe 113和電壓電流輸入電流互感 器端子UA、 UB、 UC、 IA、 IB、 IC;限流電阻Ra、 Rb、 Rc;電流互感器BIA、 BIB、 BIC;電壓變換器 BU1、 BU2、 BU3;電流電壓輸出負(fù)載電阻RUa、 RUb、 RUc、 RIa、 RIb、 RIc、 RIO;零線電流輸入端 子皿、102:外報警輸入端子Bl…Bn、開關(guān)控制輸出端子Kl…Kn;光電隔離器叨、GI;電流故 障輸出端子IG和電流故障報警指示燈LI;電壓故障輸出端子UG和電壓故障報警指示燈LU;RS485 通信電路和通信端子A、 B;天線及機殼所組成,聯(lián)接關(guān)系是電壓輸入端子UA接限流電阻Ra — 端，Ra另一端接電流互感器BIA輸入線圈初級一端，BIA另一端接零線端，BIA次級線圈并聯(lián)接 負(fù)載電阻RUa, RUa —端接信號公共地,另一端接Ul內(nèi)的A相電壓信號輸入竭同時接U3內(nèi)的電 壓信號輸入端；同理電壓輸入端子UB、 UC分別串聯(lián)Rb、 Rc接BU2、 BU3初級一端，BU2、 BU3初 級另一端接零線，BU2、 BU3次級一端接信號公共地，另一端分別接Ul內(nèi)B相和C相電壓輸入端 同時接U3的B相和C相電壓輸入端；電流輸入端子IA的雙端子接電流互感器B,IA初級，BIA次 級并接負(fù)載電阻Ria,卩ia —端接信號接公共地,另一端接Ul和U3中的A相電流輸入端同理電 流輸入雙端于IB、 IC分別接電流互感器BIB、 BIC初級，BIB、 BIC次級并聯(lián)負(fù)載電阻RIb、 Ric 再一端接地，另一端分別接Ul和U3中的B相和'C相電流信號輸入賴；零線電流輸入端子101、 102接電流互感器BIO初級，BIO次級并聯(lián)負(fù)載電阻RIO,次級兩端接U3中零線電流輸入端;計量 故障監(jiān)測電路U3的電流故障輸出端串接指示燈LI和光電隔離器GI輸入端到地，GI隔離輸出一 端接端子IG并同時接無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警收發(fā)器U2中電流故障輸入端,另一端接地；同理U3的 電壓故障輸出端串聯(lián)接指示燈LU和光電隔離器GU輸入端到地，GU隔離輸出的一端接端子UG并 同時接無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警收發(fā)器U2中電壓故障輸入端,另一端接地;U2中的通信端口 A、 B聯(lián)接 Ul中的通信端口 A、 B同時聯(lián)接通信端子A、 B;U2的報警輸入端口接外報警輸入端子Bl…Bn; U2 中的控制輸出端口接開關(guān)控制輸出端子Kl…Kn;天線經(jīng)聯(lián)接頭接U2中AT端;其結(jié)構(gòu)形式有整體 式和分體式兩種供擇一選擇，整體式結(jié)構(gòu)是將上述的各部分安裝于一個機殼內(nèi)，構(gòu)成整體式的
6計量故障監(jiān)測無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警電能表；分體式結(jié)構(gòu)是:將U3和Ul加輸入輸出電路和聯(lián)接端子 裝一個殼體構(gòu)成電流故障監(jiān)測電能表，如圖2的虛線框Jl部分;U2加聯(lián)接端子和天線裝于另一 個機殼構(gòu)成無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警抄表終端，如圖2的虛線框J2部分，兩體通過外聯(lián)接線連接組成 本發(fā)明的計量故障監(jiān)測無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警電能表。
所述的無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警抄表終端,其特征是由上述的無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警收發(fā)器U2、報警 輸入端子Bl...Bn、開關(guān)控制輸出端子Kl...Kn、天線AT和所加的電流、電壓故障輸入聯(lián)接端子 .IGi、 UGi、通信端子A1、 Bi及機殼所組成,其聯(lián)接關(guān)系是無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警收發(fā)器U2電路安 裝于機殼內(nèi)，U2內(nèi)的通信端口聯(lián)接通信端子A1、 Bl;報警輸入端子Bl...Bn聯(lián)接U2對應(yīng)的輸入端 口；開關(guān)控制輸出端子1(1...^聯(lián)接112電路板上的控制端口，電流、電壓故障報警輸入端子IGi 、 UGi分別接U2電路上的報警輸入端口 ；天線AT安裝于機殼經(jīng)天線聯(lián)接頭接U2電路板上AT。
分體結(jié)構(gòu)的的計量故障監(jiān)測電能表，其錯征是由圖1的整體電路去掉U2和天線部分所組 成,其它各部分聯(lián)接關(guān)系與圖1的整體式原理結(jié)構(gòu)相同,外形比普通電能表增加零線電流輸入端 子IOl、 102,電流、電壓故障輸出端子IG、 UG及報警指示燈LI、 LU。現(xiàn)場應(yīng)甩中若三相電流 經(jīng)互感器輸入，需增加零線電流互感器。
在K電變壓器計量箱中裝發(fā)明的故障監(jiān)測無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警電能表終端，實現(xiàn)10KV線路配 電自動化效果良好,現(xiàn)場使用中各配變臺區(qū)產(chǎn)生計量故障原因很多，其主要有二次回路接觸點 銹蝕，接觸不良，斷路，短路分流，電流互感器老化內(nèi)部短路或漏電流，電流互感器變比錯， 二次回路電流相位接反，電能表內(nèi)部器材老化，電路板上連接線銹蝕，潮濕分流或斷路，計量 壓降電阻變值，內(nèi)部微型互感器線圈老化有內(nèi)部漏電，人為在表外分流竊電等故障等等。電能 表計量準(zhǔn)確性是所有用戶和供電部門的所時常關(guān)心的事，電管人員常為尋査計量故障而費心力。 避兔有些計量隱患可能長期潛在難以查出的問題，免除無目標(biāo)巡查且效果不佳的人力浪費,性能 穩(wěn)靠,功能完善,進(jìn)行試用效果良好。
本發(fā)明的實用價值本發(fā)明的一種計量故障監(jiān)測無綠數(shù)傳報警電能表，適用于10KV線路 各配變臺區(qū)計量表，也可用于其它電能計量故障和監(jiān)測報警自動化場合。用此電表終端可組成 無線遠(yuǎn)程計量故障報警系統(tǒng)，可數(shù)字傳送故障類型，是電流分流或有某相接地故障還是電壓某 相失壓故障，報警控制器還有其它報警輸入口，.可傳變壓器高溫報警信號和變壓器被盜報警數(shù) 碼信號，和人體靠近變壓器時的紅外報警識別信號。同時將電表RS485通信接口聯(lián)接數(shù)傳報警 控制器，與中心抄表系統(tǒng)聯(lián)接，可組成無線遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表自動化，為發(fā)展10KV 線路配電自動化提供經(jīng)濟可行的無線數(shù)傳終端單元。對提高電管自動化水平，減省人力尋査浪 費，査降電損提供可靠手段。
權(quán)利要求1、一種計量故障監(jiān)測無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警電能表，其特征是由電能表電路U1；無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警收發(fā)器U2；計量故障監(jiān)測電路U3和電壓電流輸入電流互感器端子UA、UB、UC、IA、IB、IC；限流電阻Ra、Rb、Rc；電流互感器BIA、BIB、BIC；電壓變換器BU1、BU2、BU3；電流電壓輸出負(fù)載電阻RUa、RUb、RUc、RIa、RIb、RIc、RI0；零線電流輸入端子IO1、IO2；外報警輸入端子B1…Bn、開關(guān)控制輸出端子K1…Kn；光電隔離器GU、GI；電流故障輸出端子IG和電流故障報警指示燈LI；電壓故障輸出端子UG和電壓故障報警指示燈LU；RS485通信電路和通信端子A、B；天線及機殼所組成，聯(lián)接關(guān)系是電壓輸入端子UA接限流電阻Ra一端，Ra另一端接電流互感器BIA輸入線圈初級一端，BIA另一端接UA零線端，BIA次級線圈并聯(lián)接負(fù)載電阻RUa，RUa一端接信號公共地，另一端接U1內(nèi)的A相電壓信號輸入端同時接U3內(nèi)的電壓信號輸入端；同理電壓輸入端子UB、UC分別串聯(lián)Rb、Rc接BU2、BU3初級一端，BU2、BU3初級另一端接UB、UC零線端，BU2、BU3次級分別并聯(lián)電阻RUb、RUc，RUb、RUc一端接信號公共地，另一端分別接U1內(nèi)B相和C相電壓輸入端同時接U3的B相和C相電壓輸入端；電流輸入端子IA的雙端子接電流互感器BIA初級，BIA次級并聯(lián)負(fù)載電阻Ria，Ria一端接信號接公共地，另一端接U1和U3中的A相電流輸入端；同理電流輸入雙端子IB、IC分別接電流互感器BIB、BIC初級，BIB、BIC次級并聯(lián)負(fù)載電阻RIb、Ric，RIb、Ric一端接地，另一端分別接U1中的B相和U3中的C相電流信號輸入端；零線電流輸入端子IO1、IO2接零線電流互感器BI0初級，BI0次級并聯(lián)負(fù)載電阻RI0，次級兩端接U3中零線電流輸入端；計量故障監(jiān)測電路U3中的電流故障輸出端串聯(lián)指示燈LI和光電隔離器GI輸入端到地，電隔離器GI隔離輸出一端接端子IG并同時接無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警收發(fā)器U2中的電流故障輸入端IG，另一端接地；同理U3的電壓故障輸出端串聯(lián)接指示燈LU和光電隔離器GU輸入端到地，GU隔離輸出的一端接端子UG并同時接無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警收發(fā)器U2中的電壓故障輸入端UG，另一端接地；U2中的通信端口A、B聯(lián)接U1中的通信端口A、B同時聯(lián)接外通信端子A、B；U2的報警輸入端口接外報警輸入端子B1…Bn；U2中的控制輸出端口接開關(guān)控制輸出端子K1…Kn；天線經(jīng)聯(lián)接頭接U2中AT端；其結(jié)構(gòu)形式有整體式和分體式兩種供擇一選擇，整體式結(jié)構(gòu)是將上述的各部分安裝于一個機殼內(nèi)，構(gòu)成整體式的計量故障監(jiān)測無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警電能表；分體式結(jié)構(gòu)是將U3和U1加輸入輸出電路和聯(lián)接端子裝一個殼體構(gòu)成電流故障監(jiān)測電能表；U2加聯(lián)接端子和天線裝于另一個機殼構(gòu)成無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警抄表終端，兩體通過外聯(lián)接線連接組成本發(fā)明的計量故障監(jiān)測無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警電能表。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計量故障監(jiān)測無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警電能表，所述的無線遠(yuǎn)程 數(shù)傳報警抄表終端,其特征是:將權(quán)利要求1 '所述的電路分兩部分，由其一部分的無線遠(yuǎn)程數(shù) 傳報警收發(fā)器U2、報警輸入端子Bl…Bn、開關(guān)控制輸出端子Kl...Kn、天線AT和所加的電流、電壓故障輸入聯(lián)接端子IG、 UG、通信端子A、 B及機殼所組成，其聯(lián)接關(guān)系是無線遠(yuǎn)程數(shù)傳 報警收發(fā)器U2電路安裝于機殼內(nèi),U2內(nèi)的通信端口聯(lián)接通信端子A、 B:報警ii入端子Bl...Bn 聯(lián)接U2對應(yīng)的輸入端口開關(guān)控制輸出端子Kl…Kn聯(lián)接U2電路板上的控制端口，電流、電 壓故障報警輸入端子IG 、 UG分別接U2電路上的報警輸入端口 ；天線AT安裝于機殼經(jīng)天線聯(lián) 接頭接U2電路板上AT。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計量故障監(jiān)測無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警電能表,所述的計量故 障監(jiān)測電能表，其特征是由權(quán)利要求1所述的電路組成部分中去掉U2部分和天線部分所構(gòu) 成，其各部分聯(lián)接關(guān)系與權(quán)利要求1所述相同,外形比普通電能表增加零線電流輸入端子101、 102,電流、電壓故障輸出端子IG、 UG及報警指示燈LI、 LU,應(yīng)用中若輸入的三相電流是經(jīng)外 電路互感器變換的二次電流，外電路增加有零線電流互感器。
專利摘要一種計量故障監(jiān)測無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警電能表，由電流電壓輸入端子UA、UB、UC、IA、IB、IC，電能表電路U1，計量故障監(jiān)測電路U3，零線電流輸入端子IO1、IO2；通信端子A、B，故障指示燈LU、LI和端子UG、IG構(gòu)成的計量故障監(jiān)測電能表和由報警輸入端B1-BN，控制輸出端K1-KN，天線AT，無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警收發(fā)電路U2構(gòu)成的無線遠(yuǎn)程數(shù)傳報警終端所組成，可監(jiān)測計量故障和多路報警將報警和電量數(shù)據(jù)無線傳到監(jiān)測中心。
文檔編號G01R11/25GK201359617SQ20072015304
公開日2009年12月9日 申請日期2007年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月11日
發(fā)明者曹聯(lián)社, 鄭五星 申請人:鄭五星