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】本實用新型公開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、電源第一級保護(hù)電路、共模差模保護(hù)電路、電源第二級保護(hù)電路、抗浪涌干擾防護(hù)器電源輸出端，所述電源第一級保護(hù)電路與共模差模保護(hù)電路之間還連有變壓器儲能吸收消耗電路；還包括依次相連的抗浪涌干擾防護(hù)器信號輸入端、信號第一級保護(hù)電路、滯后移相電路、信號第二級保護(hù)電路、抗浪涌干擾防護(hù)器信號輸出端；還包括浪涌等電位轉(zhuǎn)換電路。本實用新型的優(yōu)點是：在無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雷擊感應(yīng)浪涌進(jìn)行泄放。
【專利說明】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]本實用新型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，自動抄表技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，在各行各業(yè)的用電現(xiàn)場也安裝了大量的信息采集器，由于信息采集器采集點分布面廣，安裝環(huán)境惡劣，其電源線和RS485控制總線實行長距離傳輸，通常暴露于戶外(PVC穿管或架空)。而RS485控制信號收發(fā)器工作電壓低，耐壓能力小。一旦雷擊感應(yīng)浪涌引入，就會擊穿損壞，導(dǎo)致通訊中斷，設(shè)備無法運行。在有強(qiáng)烈的浪涌能量出現(xiàn)時，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)備和電力計量的巨大經(jīng)濟(jì)損失。從自動抄表系統(tǒng)投運以來，雷擊故障已成為自動抄表系統(tǒng)安全運行的重要因素，為了保證自動抄表系統(tǒng)的安全可靠運行，必須對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)備的信號接口處安裝信號防雷保護(hù)器。信號防雷保護(hù)器的技術(shù)特點如下:
[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)行過電壓保護(hù)，雖然TVS響應(yīng)時間快，但其缺點是防護(hù)效果差，抗干擾能力差，通流容量小，在通過稍大點的浪涌時就會發(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)器需要通過接地線接入標(biāo)準(zhǔn)防雷接地網(wǎng)，才具備防浪涌過電壓的能力。
[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)在電源接口對地之間，對接口引入的浪涌進(jìn)行共模保護(hù)。缺點是壓敏電阻存在漏電流，隨著使用時間的增加其漏電流也會增大，對供電系統(tǒng)的使用存在不安全隱患。
[0008]上述兩種防雷保護(hù)器重要的共同缺點是:保護(hù)器必須通過接地線接入標(biāo)準(zhǔn)防雷接地網(wǎng)，才具備防浪涌過電壓的能力。對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，沒有批量應(yīng)用的價值。
實用新型內(nèi)容
[0009]本實用新型要解決現(xiàn)有電力抄表系統(tǒng)，特別是信息采集器設(shè)備現(xiàn)場浪涌干擾防護(hù)效果問題，提供一種可同時保護(hù)信息采集器電源接口、信號接口，帶兩級過電壓防護(hù)、無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)來自現(xiàn)場的浪涌干擾。
[0010]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(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、電源第一級保護(hù)電路、共模差模保護(hù)電路、電源第二級保護(hù)電路、抗浪涌干擾防護(hù)器電源輸出端，所述電源第一級保護(hù)電路與共模差模保護(hù)電路之間還連有變壓器儲能吸收消耗電路；
[0011]還包括依次相連的抗浪涌干擾防護(hù)器信號輸入端、信號第一級保護(hù)電路、滯后移相電路、信號第二級保護(hù)電路、抗浪涌干擾防護(hù)器信號輸出端；
[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第二級保護(hù)電路之間。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點是:在無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)的問題，可有效防止雷電感應(yīng)、操作過電壓、電容性耦合、感性(磁場)耦合引起的瞬時共模和差模過電壓、過電流和電力操作中引起的高次諧波干擾對信息采集器設(shè)備造成的損壞。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型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。

【具體實施方式】
[0015]參閱圖1為本實用新型一種基于電力抄表系統(tǒng)的抗浪涌干擾防護(hù)器的實施例，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、電源第一級保護(hù)電路3、共模差模保護(hù)電路4、電源第二級保護(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)器信號輸入端8、信號第一級保護(hù)電路10、滯后移相電路11、信號第二級保護(hù)電路12、抗浪涌干擾防護(hù)器信號輸出端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和信號第二級保護(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)有用于與控制信號輸入側(cè)相連的抗浪涌干擾防護(hù)器信號輸入端、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，實現(xiàn)對電源接口的共模、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)。在控制信號輸入端與輸出端之間設(shè)有兩級保護(hù)電路，其中信號第一級保護(hù)電路設(shè)在所述抗浪涌干擾防護(hù)器信號輸入端處，信號第一級保護(hù)電路后面接有信號第二級保護(hù)電路。還包括有滯后移相電路、浪涌等電位轉(zhuǎn)換電路。通過上述電源和信號保護(hù)電路功能的組合保護(hù)，實現(xiàn)對信息采集器電源接口和信號接口共模、差模浪涌干擾的有效保護(hù)。
[0019]電源第一級保護(hù)電路，采用兩個壓敏電阻串聯(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)沒有漏電流。每個壓敏電阻串聯(lián)有溫度保險絲，該溫度保險絲一方面作為雷擊感應(yīng)過電壓時壓敏電阻的過熱保護(hù)，另一方面作為信息采集器電源供電的過載保護(hù)。另采用一個壓敏電阻并接在L、N線間，并串接有溫度保險絲，形成電源接口的共模、差模保護(hù)電路。
[0020]電源第一級保護(hù)電路與電源第二級保護(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。通過電感與電容的組合應(yīng)用，可有效防止干擾信號對信號接口的干擾。
[0021]電源第二級保護(hù)電路和電源第一級保護(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，通過第二級電路與第一級電路的能量配合，有效實現(xiàn)了對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能吸收消耗電路。變壓器的初級并接在L、N線間，次級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。電源第一級與電源第二級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，變壓器儲能吸收消耗電路通過變壓器線圈和電容儲能，再通過大功率泄放電阻泄放掉所存儲的能量，達(dá)到浪涌過電壓保護(hù)的效果。
[0023]電源第一級保護(hù)電路可采用一個三極氣體放電管或三個二極氣體放電管來實行對兩條信號線接口的共模、差模保護(hù)。電源第一級保護(hù)電路的啟動電壓高于電源第二級保護(hù)電路，雷電通流容量也遠(yuǎn)大于電源第二級保護(hù)電路。
[0024]所述信號第一級保護(hù)電路與信號第二級保護(hù)電路的信號線之間串接有功率限流元件，兩個限流元件不等值。在功率限流元件后面兩條信號線對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。通過滯后移相電路的作用，使來自每線的浪涌不同步，對浪涌進(jìn)行差模保護(hù)。
[0025]信號第二級保護(hù)電路可采用四個快恢復(fù)二極管組成整流橋，整流橋的輸入端接信號接口，輸出端并聯(lián)接有TVS管，對信號接口實行差模保護(hù)。也可以采用在整流橋輸出端并接TVS管，同時整流橋的正負(fù)輸出端各反相對等電位地并接一個快恢復(fù)二極管，實行了對信號接口共模、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，對信號接口實行共模、差模保護(hù)。
[0026]所述的信息采集器電源和信號接口的防護(hù)電路中，浪涌等電位轉(zhuǎn)換電路由兩個大容量電容串接成無極性電容，每個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接口防護(hù)電路的等電位地之間，當(dāng)信號(或電源)接口防護(hù)電路中元件在泄放浪涌電流的同時，通過浪涌等電位轉(zhuǎn)換電路可以將部分浪涌電流轉(zhuǎn)換至電源(或信號)接口的防護(hù)電路中，電源(或信號)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]本實用新型同時采用由壓敏電阻共、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)等問題。可有效防止雷電感應(yīng)、操作過電壓、電容性耦合、感性(磁場)耦合引起的瞬時共模和差模過電壓、過電流和電力操作中引起的高次諧波干擾對信息采集器設(shè)備造成的損壞。本實用新型的防護(hù)能力使信息采集器設(shè)備的電源和信號接口能夠承受高達(dá)1000A (8/20 μ s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行維護(hù)成本，產(chǎn)生了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
[0028]以上所述僅為本實用新型的具體實施例，但本實用新型的技術(shù)特征并不局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型的領(lǐng)域內(nèi)，所作的變化或修飾皆涵蓋在本實用新型的專利范圍之中。
【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、電源第一級保護(hù)電路、共模差模保護(hù)電路、電源第二級保護(hù)電路、抗浪涌干擾防護(hù)器電源輸出端，所述電源第一級保護(hù)電路與共模差模保護(hù)電路之間還連有變壓器儲能吸收消耗電路； 還包括依次相連的抗浪涌干擾防護(hù)器信號輸入端、信號第一級保護(hù)電路、滯后移相電路、信號第二級保護(hù)電路、抗浪涌干擾防護(hù)器信號輸出端； 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第二級保護(hù)電路之間。
【文檔編號】H02H9/04GK204190381SQ201420750356
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】徐松, 徐發(fā)林, 潘智豪, 陳新和, 劉穎 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)浙江省電力公司麗水供電公司, 國網(wǎng)浙江松陽縣供電公司