電表箱雷電及電磁脈沖防護(hù)裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了電表箱雷電及電磁脈沖防護(hù)裝置，包括與電能表連接的浪涌吸收電路、與浪涌吸收電路的輸出端連接的信號放大電路和電源電路，所述浪涌吸收電路包括依次連接的前級防護(hù)電路、退耦保護(hù)電路以及后級保護(hù)電路；信號放大電路包括雙路485通信電路和兩路單通道電氣隔離電路；電源電路包括整流電路和穩(wěn)壓電路。解決了傳統(tǒng)雷電防護(hù)上的不足，更解決了配電系統(tǒng)內(nèi)生電力浪涌的防護(hù)問題，采用系統(tǒng)化的分級保護(hù)方案，將徹底清除浪涌的干擾，潔凈電源環(huán)境，為自動抄表系統(tǒng)，及電力局?jǐn)?shù)據(jù)中心提供高可靠的電力保障，保護(hù)信息安全。
【專利說明】
電表箱雷電及電磁脈沖防護(hù)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種防雷技術(shù)，尤其是電表箱雷電及電磁脈沖防護(hù)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]微型計算機(jī)和大規(guī)模集成電路裝置組成的自動化抄表系統(tǒng)代替常規(guī)的機(jī)械電能表。但是，抄表系統(tǒng)的集成電路，運(yùn)行電壓只有數(shù)伏、信號電流僅為微安級，相比以往的機(jī)械式電能表，對雷擊和浪涌的耐受能力比較脆弱，特別是雷擊過電壓的暫態(tài)沖擊會造成抄表系統(tǒng)嚴(yán)重?fù)p壞，因此目前自動抄表設(shè)備的防雷、防浪涌問題已經(jīng)成為抄表系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重要障礙。
[0003]據(jù)了解，抄表系統(tǒng)和智能電表的電源和485通訊口的浪涌保護(hù)環(huán)節(jié)較為薄弱，每年這些接口因雷擊和浪涌過電壓遭受破壞的事例屢見不鮮。通常電表箱處的電磁環(huán)境特別惡劣，尤其是雷擊放電，可以在建筑物內(nèi)部或者在一定區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)大的瞬變空間電磁場，對于建筑物內(nèi)或這一區(qū)域內(nèi)的電氣環(huán)路產(chǎn)生一定的瞬態(tài)感應(yīng)雷電壓，產(chǎn)生高達(dá)6KV瞬態(tài)尖峰電壓。另外，雷擊建筑物時，會將建筑物的地電位抬升幾萬甚至幾十萬伏，對其中的接地設(shè)備造成反擊損壞。
[0004]但目前電表箱處大都未安裝浪涌保護(hù)設(shè)備，雷電防護(hù)等級遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求，在受到雷擊或內(nèi)生浪涌的沖擊容易造成系統(tǒng)損壞，電源設(shè)備等燒毀，影響抄表系統(tǒng)的正常運(yùn)行，對系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來安全隱患。在此前提下能投提供對新型電力設(shè)備防雷設(shè)備的研究具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是提供電表箱雷電及電磁脈沖防護(hù)裝置，解決了目前廣泛存在的電表箱、集中器箱在現(xiàn)場應(yīng)用中避雷器無法接地、或接地不良的問題，其避雷效果卓越，穩(wěn)定，與接地電阻大小無關(guān)，甚至不接地也不影響避雷效果。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用下述技術(shù)方案:
[0007]電表箱雷電及電磁脈沖防護(hù)裝置，包括與電能表連接的浪涌吸收電路、與浪涌吸收電路的輸出端連接的信號放大電路和電源電路，所述浪涌吸收電路包括依次連接的前級防護(hù)電路、退耦保護(hù)電路以及后級保護(hù)電路;信號放大電路包括雙路485通信電路和兩路單通道電氣隔離電路;電源電路包括整流電路和穩(wěn)壓電路。
[0008]進(jìn)一步地，所述前級防護(hù)電路包括并聯(lián)在輸入端Al和輸入端BI之間的氣體放電管，退耦防護(hù)電路包括串接在氣體放電管與輸出端485A之間的電阻RX1、串接在氣體放電管與輸出端485B之間的電阻RX2;后級防護(hù)電路包括并聯(lián)在輸出端485A與輸出485B之間的瞬態(tài)抑制二極管。
[0009]進(jìn)一步地，雙路485通信電路包括485轉(zhuǎn)換器Ul與485轉(zhuǎn)換器U3，兩路單通道電氣隔離電路包括光親合器U2與光親合器U4; 485轉(zhuǎn)換器Ul的輸入端分別與浪涌吸收電路的輸出端485A和輸出端485B分別連接，485轉(zhuǎn)換器Ul的電源端接電源VC，485轉(zhuǎn)換器Ul的接收器輸出端與光親合器U2的輸入端連接，光親合器U2的輸出端VOl與485轉(zhuǎn)換器U3的驅(qū)動器輸入端連接;485轉(zhuǎn)換器U3的輸入端分別與采集器的信號端485A1、信號端485B1連接，485轉(zhuǎn)換器U3的電源端接電源VD，485轉(zhuǎn)換器U3的接收器輸出端與光耦合器U4的輸入端連接，光耦合器U4的輸出端V02與485轉(zhuǎn)換器Ul的驅(qū)動器輸入端連接。
[0010]進(jìn)一步地，電源電路的變壓器TRl輸入端分別與220V零線和火線連接，變壓器TRl的輸出端與整流電路的輸入端連接，整流電路包括整流橋BRl與整流橋BR2，穩(wěn)壓電路包括穩(wěn)壓器U5和穩(wěn)壓器U6，整流橋BRl的輸出端與穩(wěn)壓器U5的輸入端連接，穩(wěn)壓器U5的輸出端輸出電壓VC;整流橋BR2的輸出端與穩(wěn)壓器U6的輸入端連接，穩(wěn)壓器U6的輸出端輸出電壓VD。[0011 ]本實用新型的有益效果是，
[0012]1、使用了電表箱雷電及電磁脈沖防護(hù)裝置，解決了傳統(tǒng)雷電防護(hù)上的不足(如二次雷、三次雷、感應(yīng)雷和反擊雷的防護(hù)上存在不足)，更解決了配電系統(tǒng)內(nèi)生電力浪涌的防護(hù)問題，采用內(nèi)部電位平衡(等電位)處理，將雷電沖擊電流在避雷器內(nèi)部進(jìn)行吸收和電位平衡處理，使連接到等電位避雷器的受保護(hù)設(shè)備的各種線路之間沒有電位差，從而達(dá)到避雷目的，因此其避雷效果卓越，穩(wěn)定，與接地電阻大小無關(guān)，甚至不接地也不影響避雷效果。將大幅度提升設(shè)備MTBF(平均無故障運(yùn)行時間)，大幅度減少設(shè)備故障，減少維修次數(shù)，大大降低維修費(fèi)用，減少因設(shè)備的故障而增加了人力、物力、財力。
[0013]2、采用系統(tǒng)化的分級保護(hù)方案，徹底清除浪涌的干擾，潔凈電源環(huán)境，大大提升設(shè)備的安全、穩(wěn)定，為電力自動化提供有力保障，更好的保障了因雷擊等突發(fā)事故的人生安全和健康。為自動抄表系統(tǒng)，及電力局?jǐn)?shù)據(jù)中心提供高可靠的電力保障，保護(hù)信息安全。
【附圖說明】

[0014]圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)不意圖；
[0015]圖2是浪涌吸收電路原理圖；
[0016]圖3是信號放大電路原理圖；
[0017]圖4是電源電路原理圖。
【具體實施方式】
[0018]如圖1所示，電表箱雷電及電磁脈沖防護(hù)裝置，包括與電能表連接的浪涌吸收電路、與浪涌吸收電路的輸出端連接的信號放大電路和電源電路，所述浪涌吸收電路包括依次連接的前級防護(hù)電路、退耦保護(hù)電路以及后級保護(hù)電路;信號放大電路包括雙路485通信電路和兩路單通道電氣隔離電路;電源電路包括整流電路和穩(wěn)壓電路。
[0019]如圖2所示，所述前級防護(hù)電路包括并聯(lián)在輸入端Al和輸入端BI之間的氣體放電管FD2，退耦防護(hù)電路包括串接在氣體放電管與輸出端485A之間的電阻RXl、串接在氣體放電管與輸出端485B之間的電阻RX2;后級防護(hù)電路包括并聯(lián)在輸出端485A與輸出485B之間的瞬態(tài)抑制二極管TVP2。
[0020]當(dāng)雷擊發(fā)生時，雷電信號先通過陶瓷氣體放電管FD2進(jìn)行吸收，然后通過由電阻RXl和電阻R2構(gòu)成的退耦防護(hù)電路進(jìn)行延時退耦，再到瞬態(tài)抑制二極管TVP2構(gòu)成的后級防護(hù)電路，進(jìn)行后級吸收保護(hù)。
[0021]如圖3所示，雙路485通信電路包括485轉(zhuǎn)換器Ul與485轉(zhuǎn)換器U3，兩路單通道電氣隔離電路包括光親合器U2與光親合器U4; 485轉(zhuǎn)換器Ul的輸入端分別與浪涌吸收電路的輸出端485A和輸出端485B分別連接，485轉(zhuǎn)換器Ul的電源端接電源VC，485轉(zhuǎn)換器Ul的接收器輸出端與光親合器U2的輸入端連接，光親合器U2的輸出端VOl與485轉(zhuǎn)換器U3的驅(qū)動器輸入端連接;485轉(zhuǎn)換器U3的輸入端分別與采集器的信號端485A1、信號端485B1連接，485轉(zhuǎn)換器U3的電源端接電源VD，485轉(zhuǎn)換器U3的接收器輸出端與光耦合器U4的輸入端連接，光耦合器U4的輸出端V02與485轉(zhuǎn)換器Ul的驅(qū)動器輸入端連接。
[0022]當(dāng)雷擊發(fā)生時，通過與電能表連接的浪涌吸收電路達(dá)到防雷作用。浪涌吸收電路與信號放大電路的485A、485B連接，雷電信號接入信號放大電路。該信號放大電路通過兩個單通道的高速光耦合器6N137起到電氣隔離的作用，避免雷電波串入到下級電路。由于光耦合器的電氣隔離作用，需要采用兩個485轉(zhuǎn)換器完成采集器與電能表之間的雙向通信。
[0023]如圖4所示，電源電路的變壓器TRl輸入端分別與220V零線和火線連接，變壓器TRl的輸出端與整流電路的輸入端連接，整流電路包括整流橋BRl與整流橋BR2，穩(wěn)壓電路包括穩(wěn)壓器U5和穩(wěn)壓器U6，整流橋BRl的輸出端與穩(wěn)壓器U5的輸入端連接，穩(wěn)壓器U5的輸出端輸出電壓VC;整流橋BR2的輸出端與穩(wěn)壓器U6的輸入端連接，穩(wěn)壓器U6的輸出端輸出電壓VD。電源電路通過整流器(MB2S)和穩(wěn)壓器(MC7805)為信號放大電路提供穩(wěn)定的電源電壓。
[0024]上述雖然結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本實用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.電表箱雷電及電磁脈沖防護(hù)裝置，其特征在于，包括與電能表連接的浪涌吸收電路、與浪涌吸收電路的輸出端連接的信號放大電路和電源電路，所述浪涌吸收電路包括依次連接的前級防護(hù)電路、退耦保護(hù)電路以及后級保護(hù)電路;信號放大電路包括雙路485通信電路和兩路單通道電氣隔離電路;電源電路包括整流電路和穩(wěn)壓電路。2.如權(quán)利要求1所述的電表箱雷電及電磁脈沖防護(hù)裝置，其特征在于，所述前級防護(hù)電路包括并聯(lián)在輸入端Al和輸入端BI之間的氣體放電管，退耦防護(hù)電路包括串接在氣體放電管與輸出端485A之間的電阻RX1、串接在氣體放電管與輸出端485B之間的電阻RX2;后級防護(hù)電路包括并聯(lián)在輸出端485A與輸出485B之間的瞬態(tài)抑制二極管。3.如權(quán)利要求1所述的電表箱雷電及電磁脈沖防護(hù)裝置，其特征在于，雙路485通信電路包括485轉(zhuǎn)換器Ul與485轉(zhuǎn)換器U3，兩路單通道電氣隔離電路包括光耦合器U2與光耦合器U4;485轉(zhuǎn)換器Ul的輸入端分別與浪涌吸收電路的輸出端485A和輸出端485B分別連接，485轉(zhuǎn)換器Ul的電源端接電源VC，485轉(zhuǎn)換器Ul的接收器輸出端與光耦合器U2的輸入端連接，光耦合器U2的輸出端VOl與485轉(zhuǎn)換器U3的驅(qū)動器輸入端連接;485轉(zhuǎn)換器U3的輸入端分別與采集器的信號端485A1、信號端485B1連接，485轉(zhuǎn)換器U3的電源端接電源VD，485轉(zhuǎn)換器U3的接收器輸出端與光親合器U4的輸入端連接，光親合器U4的輸出端V02與485轉(zhuǎn)換器Ul的驅(qū)動器輸入端連接。4.如權(quán)利要求1所述的電表箱雷電及電磁脈沖防護(hù)裝置，其特征在于，電源電路的變壓器TRl輸入端分別與220V零線和火線連接，變壓器TRl的輸出端與整流電路的輸入端連接，整流電路包括整流橋BRl與整流橋BR2，穩(wěn)壓電路包括穩(wěn)壓器U5和穩(wěn)壓器U6，整流橋BRl的輸出端與穩(wěn)壓器U5的輸入端連接，穩(wěn)壓器U5的輸出端輸出電壓VC ；整流橋BR2的輸出端與穩(wěn)壓器U6的輸入端連接，穩(wěn)壓器U6的輸出端輸出電壓VD。
【文檔編號】H02H9/06GK205724880SQ201620417822
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月9日
【發(fā)明人】李亞林, 王茜, 管瑩瑩, 聶文君, 任龍平, 王勇祥
【申請人】國網(wǎng)山東省電力公司濟(jì)南供電公司, 國家電網(wǎng)公司