CN108152543B - 一种具有故障报警功能的电能计量接线盒 - Google Patents

一种具有故障报警功能的电能计量接线盒 Download PDF

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Abstract

本发明一种具有故障报警功能的电能计量接线盒涉及电能计量接线盒，特别是一种具有温度超限报警功能以及断路报警功能的电能计量接线盒总成，能够直观的反映出线路是否处于正常的工作状况，用于电能计量接线盒中线路的过热和断路检测。具有盒体，其特征在于：在盒体内部设有检测报警电路板，在盒体内壁设有电流接线柱和电压接线柱，电流接线柱和电压接线柱之间采用金属导流片相连；所述盒体具有前盖，在前盖上设有接线孔，所述接线孔与电流接线柱和电压接线柱的位置相对应，电流接线柱和电压接线柱穿过接线孔露出盒体，以便后期使用接线；在检测报警电路板上设有温度超限报警电路和断路报警电路。

Description

一种具有故障报警功能的电能计量接线盒
技术领域
本发明一种具有故障报警功能的电能计量接线盒涉及电能计量接线盒，特别是一种具有温度超限报警功能以及断路报警功能的电能计量接线盒总成，能够直观的反映出线路是否处于正常的工作状况，用于电能计量接线盒中线路的过热和断路检测。
背景技术
目前所使用的电能计量接线盒是功能较简单，采用螺丝固定导流金属片的连接方式，不具有检测与警报的功能，一旦因为电能计量接线盒导流金属片由于虚接造成接触电阻变大或由于接触面表面氧化造成导通电阻变大，甚至其他意外的断路情况，都会造成计量不准确，同时，在电流的作用下导流金属片温度升高，温升现象严重的可能使线路烧毁，酿成严重事故。如果导流金属片异常断路，则上述温度检测的手段将失效，因此，本发明在温度检测报警电路的基础上，附加断路检测与报警电路来弥补温度检测电路的不足。
对于传统电能计量接线盒所存在的问题，目前还没有有效的解决措施，只能在出现事故后去排查解决，这对于电能计量单位非常的被动，因此，急切地需要一种预警措施，对此类问题提前预警，提醒用户和电能计量单位及时采取措施。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足之处提供一种具有故障报警功能的电能计量接线盒，是一种直观的、低成本的具有检测与警报功能的电能计量接线盒，能及时发现发热严重的线路或者存在断路的线路，避免计量损失，提前排除安全隐患。
本发明是采取以下技术方案实现的：
一种具有故障报警功能的电能计量接线盒具有盒体，在盒体内部设有检测报警电路板，在盒体内壁设有电流接线柱和电压接线柱，电流接线柱和电压接线柱之间采用金属导流片相连；所述盒体具有前盖，在前盖上设有接线孔，所述接线孔与电流接线柱和电压接线柱的位置相对应，电流接线柱和电压接线柱穿过接线孔露出盒体，以便后期使用接线；
在检测报警电路板上设有温度超限报警电路和断路报警电路；
所述温度超限报警电路包括电源单元、监测参考单元、温度敏感单元、监测比较单元和声光报警单元，监测比较单元分别与监测参考单元、温度敏感单元以及声光报警单元相连；温度敏感单元采用温度传感器；电源单元为监测参考单元、温度敏感单元、监测比较单元以及声光报警单元提供工作电能；所述断路报警电路包括电压回路断路报警单元和电流回路断路报警单元。
所述电压回路断路报警单元包括并联的第一发光二极管和第一蜂鸣器，第一发光二极管与第一蜂鸣器并联后两端分别与电压回路导流金属片两端相连；在第一发光二极管上串联有第三电阻，在第一蜂鸣器上串联有第四电阻；第三电阻和第四电阻均为限流电阻；如果电压回路导流金属片的两端出现断路情况，则电压回路导流金属片的两端会出现交变的电压，该电压将驱动第一发光二极管和第一蜂鸣器实现声光报警功能；
所述电流回路断路报警单元包括相互并联的第二发光二极管、第二蜂鸣器和双向稳压管，在第二发光二极管上串联有第六电阻，所述第六电阻为限流电阻；在双向稳压管上还并联有相互串联的第五电阻和气体放电管，所述第五电阻为限流电阻，所述气体放电管用于高电压保护；电流回路断路报警单元的两端分别与电流回路导流金属片两端相连，电流回路断路报警单元的两端分别通过一个双向TVS管（瞬态抑制二极管）接地，用于吸收浪涌电流保护后续电路。
监测参考单元包括串联的第一热敏电阻和第一电阻，构成参考电路；温度敏感单元包括串联的第二热敏电阻和第二电阻，构成了测量电路；第一热敏电阻与第二热敏电阻的一端相连接电源单元，第一电阻和第二电阻的一端相连接地；第一热敏电阻安装在远离电能计量接线盒导流金属片的位置用来感受环境温度的变化；第二热敏电阻用导热硅胶与电能计量接线盒导流金属片安装在相同的温度场中用来感受导流金属片温度的变化；监测参考单元和温度敏感单元的分压输出连接监测比较单元，监测参考单元的输出电压和温度敏感单元的输出电压分别与监测比较单元的输入端相连，监测比较单元进行比较，如果超出阈值则发送触发信号到声光报警单元进行声光报警。
为了避免误判提高电路的抗干扰能力，所述监测比较单元采用滞回型比较器，预设阈值电压。
所述声光报警单元采用由555定时器构成的多谐振荡器驱动蜂鸣器，实现声音报警，采用三极管驱动的LED灯实现光报警。
温度敏感单元与金属导流片位置靠近，以便于及时检测金属导流片的温度变化。
声光报警单元与金属导流片的位置相邻，以便于指示所检测的问题部位。
检测报警电路板设置在盒体内底部，隐藏在盒体内，用以防损、防水和屏蔽干扰。
所述电源单元采用电池供电或取线电压降压变换得直流3.3V。
本发明电能计量接线盒结构简单，针对现有的接线盒不具有温度报警与断路警报功能的情况，提供了一种直观的，低成本的具有温度报警与断路警报功能的电能计量接线盒总成，具有温度超限报警和断路报警功能。能及时发现接线端子异常发热和接线端子接线断路的问题，及时将安全隐患排除。当温度过高时，蜂鸣器响起和LED灯出现不同颜色的亮光；当导流金属片出现断路问题时，能及时报警提示。使用该电能计量接线盒，安全性高、易于工程化。能极大的减轻工作人员的工作量，提高工作效率，降低安全隐患风险。实现最低成本的线路的检测与警报功能。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明的爆炸结构图；
图2是本发明的温度超限报警电路的结构框图；
图3是本发明的温度敏感单元和监测参考单元的电路原理图；
图4是本发明的电压回路断路报警单元的电路原理图；
图5是本发明的电流回路断路报警单元的电路原理图。
图中：1、监测参考单元，2、温度敏感单元，3、监测比较单元，4、声光报警单元，5、电源单元，6、电压回路导流金属片，7、电流回路导流金属片，8、盒体，9、金属导流片，10、前盖固定螺丝，11、盒体安装定位孔，12、接线孔，13、检测报警电路板，14、导线，15-1、温度传感器，15-2、LED灯，16、电压接线柱，17、电流接线柱，18、前盖；
R1、第一电阻，R2、第二电阻，R3、第三电阻，R4、第四电阻，R5、第五电阻，R6、第六电阻，Pt1、第一热敏电阻，Pt2、第二热敏电阻，D、第一发光二极管，B、第一蜂鸣器，G1、气体放电管，D1、双向TVS管，D2、双向TVS管，D3、双向稳压管，D4、第二发光二极管，B2、第二蜂鸣器，DA、电压回路导流金属片A端，DB、电压回路导流金属片B端，DC、电流回路导流金属片A端，DD、电流回路导流金属片B端，Uo+表示监测参考单元分压输出，Uo-表示温度敏感单元分压输出。
实施方式
参照附图1~2，本发明具有故障报警功能的电能计量接线盒具有盒体8，在盒体8内部设有检测报警电路板13，在盒体8内壁设有电流接线柱17和电压接线柱16，电流接线柱17和电压接线柱16之间采用金属导流片9相连；所述盒体8具有前盖18，在前盖18上设有接线孔12，所述接线孔12与电流接线柱17和电压接线柱16的位置相对应，电流接线柱17和电压接线柱16穿过接线孔12露出盒体8，以便后期使用接线。
在检测报警电路板13上设有温度超限报警电路和断路报警电路；温度超限报警电路包括电源单元5、监测参考单元1、温度敏感单元2、监测比较单元3和声光报警单元4，监测比较单元3分别与监测参考单元1、温度敏感单元2以及声光报警单元4相连；温度敏感单元2采用温度传感器15-1；电源单元5为监测参考单元1、温度敏感单元2、监测比较单元3以及声光报警单元4提供工作电能；所述断路报警电路包括电压回路断路报警单元和电流回路断路报警单元。
如图4，电压回路断路报警单元包括并联的第一发光二极管D和第一蜂鸣器B，第一发光二极管D与第一蜂鸣器B并联后两端分别与电压回路导流金属片6两端相连；在第一发光二极管D上串联有第三电阻R3，在第一蜂鸣器B上串联有第四电阻R4；第三电阻R3和第四电阻R4均为限流电阻；如果电压回路导流金属片6的两端出现断路情况，则电压回路导流金属片6的两端会出现交变的电压，该电压将驱动第一发光二极管D和第一蜂鸣器B实现声光报警功能；
如图5，所述电流回路断路报警单元包括相互并联的第二发光二极管D4、第二蜂鸣器B2和双向稳压管D3，在第二发光二极管D4上串联有第六电阻R6，所述第六电阻R6为限流电阻；在双向稳压管D3上还并联有相互串联的第五电阻R5和气体放电管G1，所述第五电阻R5为限流电阻，所述气体放电管G1用于高电压保护；电流回路断路报警单元的两端分别与电流回路导流金属片7两端相连，电流回路断路报警单元的两端通过双向TVS管D1和双向TVS管D2（瞬态抑制二极管）接地，用于吸收浪涌电流保护后续电路。
如图3所示的电路是监测参考单元1和温度敏感单元2的具体实施方案，第一热敏电阻Pt1和第二热敏电阻Pt2是两只分度号相同的铂热电阻，当温度变化时，两者阻值变化规律相同。电阻R1和电阻R2是两只阻值相同的定值电阻，温度系数选用5ppm/℃。监测参考单元包括串联的第一热敏电阻Pt1和第一电阻R1，构成参考电路；温度敏感单元包括串联的第二热敏电阻Pt2和第二电阻R2，构成了测量电路；第一热敏电阻Pt1与第二热敏电阻Pt2的一端相连接电源单元，第一电阻R1和第二电阻R2的一端相连接地；第一热敏电阻Pt1安装在远离电能计量接线盒导流金属片的位置用来感受环境温度的变化；第二热敏电阻Pt2用导热硅胶与电能计量接线盒导流金属片安装在相同的温度场中用来感受导流金属片温度的变化；监测参考单元和温度敏感单元的分压输出连接监测比较单元，监测参考单元的输出电压和温度敏感单元的输出电压分别与监测比较单元的输入端相连，监测比较单元进行比较，如果超出阈值则发送触发信号到声光报警单元进行声光报警。
为了避免误判提高电路的抗干扰能力，监测比较单元3采用了滞回型比较器，且设定合适的阈值电压。声光报警单元采用由555定时器构成的多谐振荡器驱动蜂鸣器实现声音报警，采用三极管驱动的LED灯实现光报警。
具体工作过程：
当电能计量接线盒正常工作时，金属导流片9不会出现发热现象，故第一热敏电阻Pt1和第二热敏电阻Pt2的阻值是相等的，此时，测量参考电路分压输出Uo+和测量电路分压输出Uo-电位一致，这两者的电位差为零，监测比较单元3的滞回型比较器不会发生输出状态的反转，即不会触发声光报警单元4。
当电能计量接线盒正常工作时，金属导流片9不会出现发热现象，但是外界环境温度发生变化（如，昼夜交替），此时监测参考单元1和温度敏感单元2所使用的第一热敏电阻Pt1和第二热敏电阻Pt2由于处于相同的温度场阻值变化是一致的，而第一电阻R1和第二电阻R2是两只定值电阻阻值不变，故图3所示电路中监测参考单元1分压输出Uo+和温度敏感单元2分压输出Uo-发生相同变化，但是这二者的差值并没有变，因此监测比较单元3的滞回型比较器也不会发生输出状态的反转，即不会触发声光报警单元4。
当电能计量接线盒工作异常时，金属导流片出现发热现象，此时监测参考单元1和温度敏感单元2所使用的第一热敏电阻Pt1和第二热敏电阻Pt2由于处于不同的温度场，阻值变化是不一样的，而第一电阻R1和第二电阻R2是两只定值电阻阻值不变，故图3所示电路中监测参考单元1分压输出Uo+的变化量和温度敏感单元2分压输出Uo-的变化量不同，这二者出现差值，因此监测比较单元3的滞回型比较器输出状态发生反转，进而触发声光报警单元4，提示用户线路出现异常。
电压回路导流金属片断路报警电路如图4所示，如果金属导流片A、B两端出现断路情况，则A、B两端会出现交变的电压，该电压将驱动发光二极管和蜂鸣器实现声光报警功能。
电流回路导流金属片断路报警电路如图5所示，如果金属导流片C、D两端出现断路情况，则C、D两端会出现较大的交变电压，该电压被双向稳压管D3钳位，驱动发光二极管和蜂鸣器实现声光报警功能。
上述电路及其工作过程适用于单相电路的温度监测，在实际生产中多使用三相电，可以按照上述模式增加两路，实现三相电电路的温度监测与报警。

Claims (8)

1.一种具有故障报警功能的电能计量接线盒，具有盒体，其特征在于：在盒体内部设有检测报警电路板，在盒体内壁设有电流接线柱和电压接线柱，电流接线柱和电压接线柱之间采用金属导流片相连；所述盒体具有前盖，在前盖上设有接线孔，所述接线孔与电流接线柱和电压接线柱的位置相对应，电流接线柱和电压接线柱穿过接线孔露出盒体，以便后期使用接线；在检测报警电路板上设有温度超限报警电路和断路报警电路；
所述温度超限报警电路包括电源单元、监测参考单元、温度敏感单元、监测比较单元和声光报警单元，监测比较单元分别与监测参考单元、温度敏感单元以及声光报警单元相连；温度敏感单元采用温度传感器；电源单元为监测参考单元、温度敏感单元、监测比较单元以及声光报警单元提供工作电能；
监测参考单元包括串联的第一热敏电阻和第一电阻，构成参考电路；温度敏感单元包括串联的第二热敏电阻和第二电阻，构成了测量电路；第一热敏电阻与第二热敏电阻的一端相连接电源单元，第一电阻和第二电阻的一端相连接地；第一热敏电阻安装在远离电能计量接线盒导流金属片的位置用来感受环境温度的变化；第二热敏电阻用导热硅胶与电能计量接线盒导流金属片安装在相同的温度场中用来感受导流金属片温度的变化；监测参考单元和温度敏感单元的分压输出连接监测比较单元，监测参考单元的输出电压和温度敏感单元的输出电压分别与监测比较单元的输入端相连，监测比较单元进行比较，如果超出阈值则发送触发信号到声光报警单元进行声光报警。
2.根据权利要求1所述的具有故障报警功能的电能计量接线盒，其特征在于：所述监测比较单元采用滞回型比较器，预设阈值电压。
3.根据权利要求1所述的具有故障报警功能的电能计量接线盒，其特征在于：所述声光报警单元采用由555定时器构成的多谐振荡器驱动蜂鸣器，实现声音报警，采用三极管驱动的LED灯实现光报警。
4.根据权利要求1所述的具有故障报警功能的电能计量接线盒，其特征在于：温度敏感单元与金属导流片位置靠近，以便于及时检测金属导流片的温度变化。
5.根据权利要求1所述的具有故障报警功能的电能计量接线盒，其特征在于：声光报警单元与金属导流片的位置相邻，以便于指示所检测的问题部位。
6.根据权利要求1所述的具有故障报警功能的电能计量接线盒，其特征在于：所述断路报警电路包括电压回路断路报警单元和电流回路断路报警单元。
7.根据权利要求6所述的具有故障报警功能的电能计量接线盒，其特征在于：所述电压回路断路报警单元包括并联的第一发光二极管和第一蜂鸣器，第一发光二极管与第一蜂鸣器并联后两端分别与电压回路导流金属片两端相连；在第一发光二极管上串联有第三电阻，在第一蜂鸣器上串联有第四电阻；第三电阻和第四电阻均为限流电阻；如果电压回路导流金属片的两端出现断路情况，则电压回路导流金属片的两端会出现交变的电压，该电压将驱动第一发光二极管和第一蜂鸣器实现声光报警功能。
8.根据权利要求6所述的具有故障报警功能的电能计量接线盒，其特征在于：所述电流回路断路报警单元包括相互并联的第二发光二极管、第二蜂鸣器和双向稳压管，在第二发光二极管上串联有第六电阻，所述第六电阻为限流电阻；在双向稳压管上还并联有相互串联的第五电阻和气体放电管，所述第五电阻为限流电阻，所述气体放电管用于高电压保护；电流回路断路报警单元的两端分别与电流回路导流金属片两端相连，电流回路断路报警单元的两端分别通过一个双向TVS管接地，用于吸收浪涌电流保护后续电路。
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