CN103941055B - 直插式电力信息采集设备 - Google Patents

Abstract

提供直插式电力信息采集设备，在一个较佳实施例中特定为一个单相电表，其形状结构被限定于一个盖板和底座组合成的封闭本体内，所述本体设计为平滑完整的立体几何构形，例如长方体，圆台状，在所述本体内靠近底侧部设有电流接线端，所述电流接线端开设有接入外部电力线的多个接线孔；在所述本体内进一步设有功能端，例如可供校验用途、编码用途的接口，它连接外部功能接线端，且耦合于本体内部的一个或多个电路板上。从一个方面来看，电表是一个完整的规则构形，避免了在生产制造过程中的多个工序和产生的多个接缝，从而节省成本，并且简化结构。

Description

直插式电力信息采集设备

技术领域

本发明主要涉及电力系统的信息采集装置的结构，包括但不限于电表、集中器、楼

栋用户处理器。

背景技术

电力信息采集设备，例如电表都配有端子座，端子座内装有铜端子，每个铜端子上配有两颗用于压紧接入电表导线的压线螺钉，因为电流规格不同，铜端子的接线孔径和压线螺钉规格均不相同。在端子座的上方安装有端子盖，电力局将电表线接好后，需将端子盖安装到位并施加封印，以保证在没有被授权的情况下，任何人无法触碰到接线端子螺钉，保证电表的安全，缺点在于导线靠螺钉压接，压接力的大小完全取决于现场操作工人是否规范操作，曾经出现过因螺钉没打紧而导致烧表的事故。因封印和固定螺钉都在电表正面，就给未授权人员带来可乘之机，电表在安装挂网的使用状态时，会被破坏封印，打开表盖，以达到窃电的目的。

发明内容

本发明的提出目的在于避免本领域缺陷，提供直插式电力信息采集设备，在一个较佳实施例中特定为一个单相电表，其形状结构被限定于一个盖板和底座组合成的封闭本体内，所述本体设计为平滑完整的立体几何构形，例如长方体，圆台状，在所述本体内靠近底侧部设有电流接线端，所述电流接线端开设有接入外部电力线的多个接线孔；在所述本体内进一步设有功能端，例如可供校验用途、编码用途的接口，它连接外部功能接线端，且耦合于本体内部的一个或多个电路板上。从一个方面来看，电表是一个完整的规则构形，避免了在生产制造过程中的多个工序和产生的多个接缝，从而节省成本，并且简化结构。

所述电流接线端和功能端进一步设有竖直方向上的若干个弹簧针，在所述底座上的相应位置设有插座端。

所述电流接线端或功能端固定在盖板内侧面上，作为一个整体的插接部件。

在所述盖板和底座相互组合时，所述弹簧针平衡地压接至插座的弹性顶针，以将所述的电流接线端和功能端锁死在底座上；外部电力线通过螺钉固定于所述的电流接线端中。

在所述盖板和底座相互组合时，所述弹簧针与弹性顶针之间产生的紧固力矩使得接入其间的外部电力线的电流导通。

所述紧固力矩的范围设定在1.0至1.5N．m之间。在一个较佳的例子中，紧固力矩的测定值为1.25N．m。

在所述盖板与底座相互结合完成后，在所述底座背部安装螺钉和铅封以便于紧固此二者。

在一个较佳例子中，安装这种电表的方法包括了步骤：将电流接线端和功能端设置在盖板内侧面，在所述盖板和底座相互组合时，所述弹簧针平衡地压接至插座的弹性顶针，以将所述的电流接线端和功能端锁死在底座上；通过所述弹簧针与弹性顶针之间产生的紧固力矩使得接入其间的外部电力线的电流导通。

所述本体内进一步包括：电流互感器，它连接所述电流接线端，用于感应外部电力线电流并形成电信号；多个电表电接触端，分为第一组电接触端和第二组电接触端；以及具有闭合状态或断开状态的双稳态电流开关，它又包括：一对电接触件，其每一者具有分别响应于所述双稳态电流开关的闭合或断开状态的第一位置或第二位置；电机部件，用于通过一对弹簧来激励所述的电接触件；一对由所述电机部件驱动的凸轮；以及一个线性驱动部件，用于将所述电接触件在第一位置与第二位置之间进行切换，其中：此线性驱动部件进一步包括了凸轮从动部件；所述第一组电接触端为电流接线端，用于连接外部电力线，第二组电接触端用于连接用户负载端。

在一个较佳方面，所述的电机部件是受控于本体中电路板上的微处理器。较佳的例子是选用永磁体DC电机（带电刷或无电刷型），例如三菱FF050SB型号，或者是结构更小的AC或DC步进式电机。

在一个较佳方面，所述微处理器进一步包括单刀双掷开关。

直插式电力信息采集设备中的电流开关，它具有闭合状态或断开状态，其包括：一对电接触件，其每一者具有第一端和第二端，当所述电流开关处于闭合状态下，外部电力线电流从所述第一端流向第二端；电机部件，用于通过一对弹簧来激励所述的电接触件；一对由所述电机部件驱动的凸轮；以及一个线性驱动部件，用于将所述电接触件在第一位置与第二位置之间进行切换，其中此线性驱动部件进一步包括了凸轮从动部件。

在一个较佳方面，所述的电机部件是受控于所述本体中电路板上的微处理器。

在一个较佳方面，所述微处理器进一步包括单刀双掷开关。

一种控制所述电流开关中电流流向的方法，其包括步骤：1）通过微处理器启动电机部件以使得一对凸轮旋转，并使得与所述凸轮附接的一对弹簧中的弹性势能增大，其中所述这对弹簧是各自附接至两个凸轮之间的凸轮从动部件的表面上，所述表面又进一步附接至线性驱动部件，以控制这对电接触件的动作；2）当所述凸轮从动部件的表面从第一位置变至第二位置时关闭所述电机部件，以使得在所述表面处于第一位置下，电力线电流流过所述的电流开关，且在所述表面处于第二位置下，所述电流开关中无电流流过。

在一个总的方面来看，本发明实施例电表具有突出的优势，例如：

1、接线方式：直插式单相电能表—电线接入直插式电能表插座端子孔后用螺钉固定，此步骤由表箱制造商在表箱装配流水线完成，紧固力矩可设可检。直插式电能表安装时，电能表的电流端子孔和功能端子孔压接在插座的弹性顶针上，通过端子孔与插座弹性顶针的压力使电流导通，不依靠螺钉固定导线，因此导线是否压紧不再取决于人工因素，更加安全、可靠。普通单相电能表接线—电线接入电能表端子座的接线端子孔后用螺钉紧固，紧固力的大小取决于现场操作工人，力矩不确定，存在安全隐患。

2、安装便利性：直插式单相电能表—安装时可节省紧固螺钉的时间，拆下旧电表换上新电表10秒内即可完成，非常快捷、方便，可以节省大量的人力资源。普通单相电能表—安装时操作工人需紧固螺钉，每根线需紧固两颗螺钉，费时费力。

3、成本：直插式电能表安装时，电能表的电流端子孔和功能端子孔压接在插座的弹性顶针上，通过端子孔与插座弹性顶针的压力使电流导通，不再需要电能表端子座上的螺钉固定导线，因此，端子长度可大大减短，同时可去掉用于防护端子座螺钉的端子盖、安装电表的挂攀等，可使电能表成本降低。

4、安全性：直插式单相电能表铅封螺钉及铅封置于电能表底部，电能表安装完毕后，无法接触到电能表的铅封，电能表防窃电能力增强。

附图说明

图1为本发明实施例，特定为一个单相电表的三个面的视图；

图2分别绘示出图1中A-A和B-B切向的纵剖面结构图；

图3详细绘示了电流开关的结构示意图。

具体实施方式

参照附图，直插式单相电表的形状设计为完整规则长方体，其主要的功能部件设计在一个盖板1和底座2组合成的这个封闭本体内，在本体内靠近底侧部设有电流接线端5（参照图2），电流接线端5开设有接入外部电网电力线的多个接线孔（图中未绘示出）。在本体内进一步设有功能端7（沿B-B纵切面来看），它连接外部功能接线端，例如校验、编程、通讯接口等，且耦合于本体内部的一个PCB电路板，电路板上焊接有电表的电气组件，例如计量芯片，显示芯片等。

在一个较佳方面，电流接线端5和功能端7进一步设有竖直方向上的若干个弹簧针（图中未绘示），在所述底座2上的相应位置设有插座端6。

在一个较佳方面，所述电流接线端5或功能端7固定在盖板1的内侧面上，可作为一个整体的插接部件，从而在所述盖板1和底座2相互组合时，所述的弹簧针（按照不同规格电表的设计要求，可设定多个，例如4个边缘各设1个）力学平衡地压接至插座6的弹性顶针（图中未绘示出）上，以将所述昀电流接线端5和功能端7锁死在底座2上。而因为接线端5和功能端7被预先固定在了盖板1上，所以此二者不会在二维方向上偏移。

在一个较佳方面，外部电力线L和N两路进出电线可通过螺钉固定于所述的电流接线端中。当然亦可直接穿入接线端5的4个接线孔中，无须特殊固定。

在一个较佳方面，在所述盖板1和底座2相互组合时，其弹簧针与弹性顶针之间产生的紧固力矩使得接入其间的外部电力线中的电流导通。即按照紧固力矩来使得电线与接线端5上的电导体片完全接触导通，而无须按照本领域方式，将每个接线孔上安装螺钉来紧固电线与导体片，从而形成良好电接触。

在一个较佳方面，所述紧固力矩的范围设定在1.0至1.5N．m之间。较佳的例子是设定此力矩为1.25N．m。在不破坏导体片与电线时，刚好形成良好接触。

参照图3，在另一个较佳方面，本体内进一步包括电流互感器（如图3中的空心圆柱形线圈部件，图3为其俯视图），在其中穿入和穿出了接触件22a和22b，分别为进线和出线端，它连接电流接线端5，用于感应外部电力线中的AC电流并形成可被电路板上的计量芯片采集的电信号，计量芯片可耦合A/D转换器，将220V的AC电流转换为10～50mA的DC电流，供计量芯片采样和计算；4个电表电接触端20a，20b，25a和25b，分为第一组电接触端20a，20b和第二组电接触端25a和25b;以及具有闭合状态或断开状态的双稳态电流开关，从整体上来看，它又包括：一对电接触件27a和27b，其每一者具有分别响应于所述双稳态电流开关的闭合或断开状态的第一位置或第二位置，对于此电流开关而言，图3中绘示的是第一位置；电机部件110，用于通过一对弹簧220和220a来激励所述的电接触件27a和27b；一对由所述电机部件110直接驱动的一对凸轮125a和125b；以及一个线性驱动部件300，用于将所述电接触件27a和27b在图示的第一位置与第二位置之间进行切换，其中：此线性驱动部件300进一步包括了凸轮从动部件（设置在图中的凸轮125a和125b的背面，其与这个线性驱动部件之间进行接触）。

第一组电接触端20a和20b为电流接线端5，用于连接外部电力线，第二组电接触端设定为出线端，用于接出至用户负载端。

在一个较佳方面，所述的电机部件110是受控于本体中PCB电路板上的微处理器。

在一个较佳方面，所述微处理器进一步包括一个单刀双掷开关，用于及时切断电机110的动作。

在另一个较佳方面，电表中的电流开关30具有闭合状态或断开状态，其包括：一对电接触件，其每一者具有第一端20a和第二端26a，或20b和26b。当所述电流开关30处于闭合状态下，外部电力线电流从所述第一端流向第二端；电机部件110，用于通过一对弹簧220a和220来激励所述的电接触件；一对由所述电机部件驱动的凸轮125a和125b；以及一个线性驱动部件300，用于将所述电接触件在第一位置与第二位置之间进行切换，其中此线性驱动部件进一步包括了凸轮从动部件（图中未绘示出）。

在一个较佳的例子中，电机110控制驱动部件300产生一个与垂直方向正交方向的旋动力R，驱动此驱动部件300带动凸轮从动部件。凸轮从动部件上设有锯齿，卡接所述的驱动部件300，驱动部件300可以看作是一个缓动部件，以步进方式旋动。

同样地在一个较佳方面，所述的电机部件是受控于所述本体中电路板上的微处理器。所述微处理器进一步包括单刀双掷开关。

在另一个较佳方面，提供一种控制所述电流开关30中电流流向的方法，其包括步骤：1）通过微处理器启动电机部件110以使得一对凸轮125a和125b旋转，并使得与所述凸轮附接的一对弹簧220a和220中的弹性势能增大，其中所述这对弹簧是各自附接至两个凸轮125a和125b之间的凸轮从动部件的表面上，所述表面又进一步附接至线性驱动部件300，以控制这对电接触件27a和27b的动作；2)当所述凸轮从动部件的表面从第一位置变至第二位置时关闭所述电机部件，以使得在所述表面处于第一位置下，电力线电流流过所述的电流开关，且在所述表面处于第二位置下，所述电流开关中无电流流过。

在一个较佳实施例中，为两个凸轮125a和125b的顶面（即图中俯视图的这个面）附接一个轴200，这个轴200进一步附接电接触件27a和27b的主体部分105a和105b，在弹簧220a和220在产生一定的弹性势能后，通过微处理器的控制，能够将主体部分105a和105b完全垂直地固定在第二位置，即105a和105b完全处于竖直方向，接触件27a与26a，或27b与26b完整接触，而不会存在任何偏离。

在一个较佳例子中，轴200作为电机部件110的一部分，受到电机110的控制。

Claims (7)

1.直插式电力信息采集设备，其形状结构被限定于一个盖板和底座组合成的封闭本体内，所述本体设计为平滑完整的立体几何构形，在所述本体内靠近一个侧部设有电流接线端，所述电流接线端开设有接入外部电力线的多个接线孔；在所述本体内进一步设有功能端，它连接外部功能接线端，且耦合于本体内部的一个电路板；所述电流接线端和功能端进一步设有竖直方向上的若干个弹簧针，在所述底座上的相应位置设有插座端；所述电流接线端或功能端固定在盖板内侧面上；在所述盖板和底座相互组合时，所述弹簧针平衡地压接至插座的弹性顶针，以将所述的电流接线端和功能端锁死在底座上；外部电力线通过螺钉固定于所述的电流接线端中；在所述盖板和底座相互组合时，所述弹簧针与弹性顶针之间产生的紧固力矩使待接入其间的外部电力线的电流导通；所述紧固力矩的范围设定在1.0至1.5N．m之间；在所述盖板与底座相互结合完成后，在所述底座背部安装螺钉和铅封以便于紧固此二者，其特征在于所述本体内进一步包括：

电流互感器，它连接所述电流接线端，用于感应外部电力线电流并形成电信号；

多个电表电接触端，分为第一组电接触端和第二组电接触端；

以及具有闭合状态或断开状态的双稳态电流开关，它又包括：一对电接触件，其每一者具有分别响应于所述双稳态电流开关的闭合或断开状态的第一位置或第二位置；电机部件，用于通过一对弹簧来激励所述的电接触件；一对由所述电机部件驱动的凸轮；以及一个线性驱动部件，用于将所述电接触件在第一位置与第二位置之间进行切换，其中：此线性驱动部件进一步包括了凸轮从动部件；所述第一组电接触端为电流接线端，用于连接外部电力线，第二组电接触端用于连接用户负载端。

2.根据权利要求1所述的直插式电力信息采集设备，其特征在于：所述的电机部件是受控于本体中电路板上的微处理器。

3.根据权利要求2所述的直插式电力信息采集设备，其特征在于：所述微处理器进一步包括单刀双掷开关。

4.根据权利要求1所述的直插式电力信息采集设备中的电流开关，它具有闭合状态或断开状态，其特征在于包括：一对电接触件，其每一者具有第一端和第二端，当所述电流开关处于闭合状态下，外部电力线电流从所述第一端流向第二端；电机部件，用于通过一对弹簧来激励所述的电接触件；一对由所述电机部件驱动的凸轮；以及一个线性驱动部件，用于将所述电接触件在第一位置与第二位置之间进行切换，其中此线性驱动部件进一步包括了凸轮从动部件。

5.根据权利要求4所述的电流开关，其特征在于：所述的电机部件是受控于所述本体中电路板上的微处理器。

6.根据权利要求5所述的电流开关，其特征在于：所述微处理器进一步包括单刀双掷开关。

7.一种控制权利要求4所述的电流开关中电流流向的方法，其特征在于包括步骤：1）通过微处理器启动电机部件以使得一对凸轮旋转，并使得与所述凸轮附接的一对弹簧中的弹性势能增大，其中所述这对弹簧是各自附接至两个凸轮之间的凸轮从动部件的表面上，所述表面又进一步附接至线性驱动部件，以控制这对电接触件的动作；2）当所述凸轮从动部件的表面从第一位置变至第二位置时关闭所述电机部件，以使得在所述表面处于第一位置下，电力线电流流过所述电流开关，且在所述表面处于第二位置下，所述电流开关中无电流流过。