一種基于電力抄表系統(tǒng)的抗浪涌干擾防護(hù)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于電力抄表系統(tǒng)的抗浪涌干擾防護(hù)器，包括依次相連的抗浪涌干擾防護(hù)器電源輸入端、電源第一級(jí)保護(hù)電路、共模差模保護(hù)電路、電源第二級(jí)保護(hù)電路、抗浪涌干擾防護(hù)器電源輸出端，所述電源第一級(jí)保護(hù)電路與共模差模保護(hù)電路之間還連有變壓器儲(chǔ)能吸收消耗電路；還包括依次相連的抗浪涌干擾防護(hù)器信號(hào)輸入端、信號(hào)第一級(jí)保護(hù)電路、滯后移相電路、信號(hào)第二級(jí)保護(hù)電路、抗浪涌干擾防護(hù)器信號(hào)輸出端；還包括浪涌等電位轉(zhuǎn)換電路。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：在無(wú)需使用接地線接至專用標(biāo)準(zhǔn)防雷接地網(wǎng)的情況下能可靠地對(duì)雷擊感應(yīng)浪涌進(jìn)行泄放。
【專利說(shuō)明】一種基于電力抄表系統(tǒng)的抗浪涌干擾防護(hù)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于電力抄表系統(tǒng)的抗浪涌干擾防護(hù)器.

【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代智能電網(wǎng)的不斷深入，自動(dòng)抄表技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在各行各業(yè)的用電現(xiàn)場(chǎng)也安裝了大量的信息采集器，由于信息采集器采集點(diǎn)分布面廣，安裝環(huán)境惡劣，其電源線和RS485控制總線實(shí)行長(zhǎng)距離傳輸，通常暴露于戶外(PVC穿管或架空)。而RS485控制信號(hào)收發(fā)器工作電壓低，耐壓能力小。一旦雷擊感應(yīng)浪涌引入，就會(huì)擊穿損壞，導(dǎo)致通訊中斷，設(shè)備無(wú)法運(yùn)行。在有強(qiáng)烈的浪涌能量出現(xiàn)時(shí)，甚至可以看到收發(fā)器爆裂，線路板焦糊的現(xiàn)象，造成設(shè)備和電力計(jì)量的巨大經(jīng)濟(jì)損失。從自動(dòng)抄表系統(tǒng)投運(yùn)以來(lái)，雷擊故障已成為自動(dòng)抄表系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要因素，為了保證自動(dòng)抄表系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，必須對(duì)信息采集器接口采取防雷與防瞬間干擾等防護(hù)措施。
[0003]現(xiàn)有信息采集器設(shè)備的抗浪涌干擾防護(hù)方法有以下兩種:
[0004]一:在信息采集器設(shè)備的信號(hào)接口處安裝信號(hào)防雷保護(hù)器。信號(hào)防雷保護(hù)器的技術(shù)特點(diǎn)如下:
[0005]保護(hù)器內(nèi)由TVS保護(hù)電路采用共模方式，差模方式或共、差模組合方式進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)，雖然TVS響應(yīng)時(shí)間快，但其缺點(diǎn)是防護(hù)效果差，抗干擾能力差，通流容量小，在通過(guò)稍大點(diǎn)的浪涌時(shí)就會(huì)發(fā)生擊穿短路，不能可靠地保護(hù)后面的信息采集器設(shè)備。保護(hù)器需要通過(guò)接地線接入標(biāo)準(zhǔn)防雷接地網(wǎng)，才具備防浪涌過(guò)電壓的能力。
[0006]二:在信息采集器設(shè)備的電源接口處安裝電源防雷保護(hù)器。電源防雷保護(hù)器的技術(shù)特點(diǎn)如下:
[0007]采用單一規(guī)格的兩片壓敏電阻并聯(lián)在電源接口對(duì)地之間，對(duì)接口引入的浪涌進(jìn)行共模保護(hù)。缺點(diǎn)是壓敏電阻存在漏電流，隨著使用時(shí)間的增加其漏電流也會(huì)增大，對(duì)供電系統(tǒng)的使用存在不安全隱患。
[0008]上述兩種防雷保護(hù)器重要的共同缺點(diǎn)是:保護(hù)器必須通過(guò)接地線接入標(biāo)準(zhǔn)防雷接地網(wǎng)，才具備防浪涌過(guò)電壓的能力。對(duì)于分散安裝的信息采集器，如果按專用標(biāo)準(zhǔn)的防雷接地網(wǎng)要求安裝接地，其防雷接地成本將遠(yuǎn)高于被保護(hù)設(shè)備的成本，沒(méi)有批量應(yīng)用的價(jià)值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決現(xiàn)有電力抄表系統(tǒng)，特別是信息采集器設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)浪涌干擾防護(hù)效果問(wèn)題，提供一種可同時(shí)保護(hù)信息采集器電源接口、信號(hào)接口，帶兩級(jí)過(guò)電壓防護(hù)、無(wú)需接地線功能的抗浪涌干擾防護(hù)器，用于信息采集器設(shè)備防護(hù)來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的浪涌干擾。
[0010]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種基于電力抄表系統(tǒng)的抗浪涌干擾防護(hù)器，包括依次相連的抗浪涌干擾防護(hù)器電源輸入端、電源第一級(jí)保護(hù)電路、共模差模保護(hù)電路、電源第二級(jí)保護(hù)電路、抗浪涌干擾防護(hù)器電源輸出端，所述電源第一級(jí)保護(hù)電路與共模差模保護(hù)電路之間還連有變壓器儲(chǔ)能吸收消耗電路；
[0011]還包括依次相連的抗浪涌干擾防護(hù)器信號(hào)輸入端、信號(hào)第一級(jí)保護(hù)電路、滯后移相電路、信號(hào)第二級(jí)保護(hù)電路、抗浪涌干擾防護(hù)器信號(hào)輸出端；
[0012]還包括浪涌等電位轉(zhuǎn)換電路，所述浪涌等電位轉(zhuǎn)換電路一端連接在電源第二級(jí)保護(hù)電路和抗浪涌干擾防護(hù)器電源輸出端之間，另一端連接在滯后移相電路和信號(hào)第二級(jí)保護(hù)電路之間。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:在無(wú)需使用接地線接至專用標(biāo)準(zhǔn)防雷接地網(wǎng)的情況下能可靠地對(duì)雷擊感應(yīng)浪涌進(jìn)行泄放，有效解決了現(xiàn)有信息采集器設(shè)備防雷抗干擾效果差、可靠性、需使用接地線接至專用標(biāo)準(zhǔn)防雷接地網(wǎng)的問(wèn)題，可有效防止雷電感應(yīng)、操作過(guò)電壓、電容性耦合、感性(磁場(chǎng))耦合引起的瞬時(shí)共模和差模過(guò)電壓、過(guò)電流和電力操作中引起的高次諧波干擾對(duì)信息采集器設(shè)備造成的損壞。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明一種基于電力抄表系統(tǒng)的抗浪涌干擾防護(hù)器的原理框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]參閱圖1為本發(fā)明一種基于電力抄表系統(tǒng)的抗浪涌干擾防護(hù)器的實(shí)施例，一種基于電力抄表系統(tǒng)的抗浪涌干擾防護(hù)器，包括依次相連的抗浪涌干擾防護(hù)器電源輸入端1、電源第一級(jí)保護(hù)電路3、共模差模保護(hù)電路4、電源第二級(jí)保護(hù)電路5、抗浪涌干擾防護(hù)器電源輸出端2，所述電源第一級(jí)保護(hù)電路3與共模差模保護(hù)電路4之間還連有變壓器儲(chǔ)能吸收消耗電路6 ;
[0016]還包括依次相連的抗浪涌干擾防護(hù)器信號(hào)輸入端8、信號(hào)第一級(jí)保護(hù)電路10、滯后移相電路11、信號(hào)第二級(jí)保護(hù)電路12、抗浪涌干擾防護(hù)器信號(hào)輸出端9 ;
[0017]還包括浪涌等電位轉(zhuǎn)換電路7，所述浪涌等電位轉(zhuǎn)換電路7 —端連接在電源第二級(jí)保護(hù)電路5和抗浪涌干擾防護(hù)器電源輸出端2之間，另一端連接在滯后移相電路11和信號(hào)第二級(jí)保護(hù)電路12之間。
[0018]上述基于電力抄表系統(tǒng)的抗浪涌干擾防護(hù)器，設(shè)有用于與控制信號(hào)輸入側(cè)相連的抗浪涌干擾防護(hù)器信號(hào)輸入端、與電源輸入側(cè)相連的抗浪涌干擾防護(hù)器電源輸入端，還設(shè)有用于與信息采集器設(shè)備連接的抗浪涌干擾防護(hù)器信號(hào)輸出端、電源輸出側(cè)相連的抗浪涌干擾防護(hù)器電源輸出端；在電源輸入輸出端之間設(shè)有兩級(jí)壓敏電阻串接氣體放電管的共模差模保護(hù)電路、變壓器儲(chǔ)能吸收消耗電路、X電容與Y電容和電感的共模、差?？垢蓴_電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)電源接口的共模、差模保護(hù)。在電源保護(hù)電路中還包括有浪涌等電位轉(zhuǎn)換電路、電源指示電路(含壓敏電阻劣化指示電路)。在控制信號(hào)輸入端與輸出端之間設(shè)有兩級(jí)保護(hù)電路，其中信號(hào)第一級(jí)保護(hù)電路設(shè)在所述抗浪涌干擾防護(hù)器信號(hào)輸入端處，信號(hào)第一級(jí)保護(hù)電路后面接有信號(hào)第二級(jí)保護(hù)電路。還包括有滯后移相電路、浪涌等電位轉(zhuǎn)換電路。通過(guò)上述電源和信號(hào)保護(hù)電路功能的組合保護(hù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息采集器電源接口和信號(hào)接口共模、差模浪涌干擾的有效保護(hù)。
[0019]電源第一級(jí)保護(hù)電路，采用兩個(gè)壓敏電阻串聯(lián)在L、N線間，串聯(lián)的壓敏電阻中間接氣體放電管，放電管的另一端接等電位地，保證了電源供電系統(tǒng)沒(méi)有漏電流。每個(gè)壓敏電阻串聯(lián)有溫度保險(xiǎn)絲，該溫度保險(xiǎn)絲一方面作為雷擊感應(yīng)過(guò)電壓時(shí)壓敏電阻的過(guò)熱保護(hù)，另一方面作為信息采集器電源供電的過(guò)載保護(hù)。另采用一個(gè)壓敏電阻并接在L、N線間，并串接有溫度保險(xiǎn)絲，形成電源接口的共模、差模保護(hù)電路。
[0020]電源第一級(jí)保護(hù)電路與電源第二級(jí)保護(hù)電路中間串接有共模差模保護(hù)電路，所述共模差模保護(hù)電路包括共模差模電感電路和并接在電感電路后面由X電容和Y電容組成的共模差模電容電路。通過(guò)電感與電容的組合應(yīng)用，可有效防止干擾信號(hào)對(duì)信號(hào)接口的干擾。
[0021]電源第二級(jí)保護(hù)電路和電源第一級(jí)保護(hù)電路的電路結(jié)構(gòu)相同，由于采用了電感共模差模電路，通過(guò)第二級(jí)電路與第一級(jí)電路的能量配合，有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)信息采集器電源接口共模、差模浪涌干擾的保護(hù)。
[0022]在電源第一級(jí)保護(hù)電路與共模差模保護(hù)電路之間還并接有變壓器儲(chǔ)能吸收消耗電路。變壓器的初級(jí)并接在L、N線間，次級(jí)并接有超快速大電流整流橋，超快速大電流整流橋的輸出端并接有大容量電容和大功率泄放電阻。電源第一級(jí)與電源第二級(jí)壓敏電阻串接氣體放電管的共模、差模保護(hù)電路和電容電感組成的共、差模電路泄放消耗大部分浪涌電流的同時(shí)，變壓器儲(chǔ)能吸收消耗電路通過(guò)變壓器線圈和電容儲(chǔ)能，再通過(guò)大功率泄放電阻泄放掉所存儲(chǔ)的能量，達(dá)到浪涌過(guò)電壓保護(hù)的效果。
[0023]電源第一級(jí)保護(hù)電路可采用一個(gè)三極氣體放電管或三個(gè)二極氣體放電管來(lái)實(shí)行對(duì)兩條信號(hào)線接口的共模、差模保護(hù)。電源第一級(jí)保護(hù)電路的啟動(dòng)電壓高于電源第二級(jí)保護(hù)電路，雷電通流容量也遠(yuǎn)大于電源第二級(jí)保護(hù)電路。
[0024]所述信號(hào)第一級(jí)保護(hù)電路與信號(hào)第二級(jí)保護(hù)電路的信號(hào)線之間串接有功率限流元件，兩個(gè)限流元件不等值。在功率限流元件后面兩條信號(hào)線對(duì)等電位地間并接有小容量電容，電容與限流元件組成滯后移相電路。通過(guò)滯后移相電路的作用，使來(lái)自每線的浪涌不同步，對(duì)浪涌進(jìn)行差模保護(hù)。
[0025]信號(hào)第二級(jí)保護(hù)電路可采用四個(gè)快恢復(fù)二極管組成整流橋，整流橋的輸入端接信號(hào)接口，輸出端并聯(lián)接有TVS管，對(duì)信號(hào)接口實(shí)行差模保護(hù)。也可以采用在整流橋輸出端并接TVS管，同時(shí)整流橋的正負(fù)輸出端各反相對(duì)等電位地并接一個(gè)快恢復(fù)二極管，實(shí)行了對(duì)信號(hào)接口共模、差模的保護(hù)；還可采用在整流橋的輸出端并接由二個(gè)TVS管串聯(lián)，串聯(lián)的TVS管的中間接等電位地的保護(hù)電路，對(duì)信號(hào)接口實(shí)行共模、差模保護(hù)。
[0026]所述的信息采集器電源和信號(hào)接口的防護(hù)電路中，浪涌等電位轉(zhuǎn)換電路由兩個(gè)大容量電容串接成無(wú)極性電容，每個(gè)電容并接有泄放電阻。浪涌等電位轉(zhuǎn)換電路是串接在電源和信號(hào)接口防護(hù)電路的等電位地之間，當(dāng)信號(hào)(或電源)接口防護(hù)電路中元件在泄放浪涌電流的同時(shí)，通過(guò)浪涌等電位轉(zhuǎn)換電路可以將部分浪涌電流轉(zhuǎn)換至電源(或信號(hào))接口的防護(hù)電路中，電源(或信號(hào))接口防護(hù)電路中的防浪涌元件將泄放消耗這些浪涌電流，達(dá)到等電位的目的。
[0027]本發(fā)明同時(shí)采用由壓敏電阻共、差模電路、氣體放電管電路、TVS管電路、變壓器儲(chǔ)能吸收消耗電路、X電容與Y電容和電感的共、差?？垢蓴_電路、功率限流元件、滯后移相電路、浪涌等電位轉(zhuǎn)換電路組成的抗浪涌干擾防護(hù)電路，在無(wú)需使用接地線接至專用標(biāo)準(zhǔn)防雷接地網(wǎng)的情況下能可靠地對(duì)雷擊感應(yīng)浪涌進(jìn)行泄放，有效解決了現(xiàn)有信息采集器設(shè)備防雷抗干擾效果差、可靠性、需使用接地線接至專用標(biāo)準(zhǔn)防雷接地網(wǎng)等問(wèn)題。可有效防止雷電感應(yīng)、操作過(guò)電壓、電容性耦合、感性(磁場(chǎng))耦合引起的瞬時(shí)共模和差模過(guò)電壓、過(guò)電流和電力操作中引起的高次諧波干擾對(duì)信息采集器設(shè)備造成的損壞。本發(fā)明的防護(hù)能力使信息采集器設(shè)備的電源和信號(hào)接口能夠承受高達(dá)10000A(8/20ys波形)的雷電沖擊電流和防護(hù)高次諧波中干擾最強(qiáng)的3、5、7次等諧波，極大地提高了信息采集器設(shè)備的抗雷擊和抗干擾能力，降低了信息采集器設(shè)備的損壞率，降低了電力供電單位的運(yùn)行維護(hù)成本，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
[0028]以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，但本發(fā)明的技術(shù)特征并不局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發(fā)明的專利范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種基于電力抄表系統(tǒng)的抗浪涌干擾防護(hù)器，其特征在于:包括依次相連的抗浪涌干擾防護(hù)器電源輸入端、電源第一級(jí)保護(hù)電路、共模差模保護(hù)電路、電源第二級(jí)保護(hù)電路、抗浪涌干擾防護(hù)器電源輸出端，所述電源第一級(jí)保護(hù)電路與共模差模保護(hù)電路之間還連有變壓器儲(chǔ)能吸收消耗電路； 還包括依次相連的抗浪涌干擾防護(hù)器信號(hào)輸入端、信號(hào)第一級(jí)保護(hù)電路、滯后移相電路、信號(hào)第二級(jí)保護(hù)電路、抗浪涌干擾防護(hù)器信號(hào)輸出端； 還包括浪涌等電位轉(zhuǎn)換電路，所述浪涌等電位轉(zhuǎn)換電路一端連接在電源第二級(jí)保護(hù)電路和抗浪涌干擾防護(hù)器電源輸出端之間，另一端連接在滯后移相電路和信號(hào)第二級(jí)保護(hù)電路之間。
【文檔編號(hào)】H02H9/04GK104466937SQ201410728049
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】徐松, 王智平, 葉巨偉, 徐發(fā)林, 潘智豪, 陳新和, 劉穎 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司麗水供電公司, 國(guó)網(wǎng)浙江松陽(yáng)縣供電公司