CN109477864A - 可配置电表 - Google Patents

Abstract

一种可配置的仪表，其可根据第一种配置进行配置，其中仪表能够直接连接到相导体(40)，并且根据第二种配置，其中仪表能够经由变压器(41)连接到相导体(40)，该仪表包括上游电流端口(2a，2c，2e)和下游电流端口(2b，2d，2f)、电压端口(3)、在默认情况下关闭的断路器(7)、以及入口孔，当适配模块的导电元件安装在仪表上时，通过该入口孔延伸，使得当适配模块安装在仪表上时，导电元件在连接到电压端口时断开断路器，该仪表随后处于第二配置，并且当适配模块(24)未安装在仪表上时，该仪表处于第一配置。适配器模块。包括仪表和适配器模块的系统。用于配置仪表的方法。

Description

可配置电表

本发明涉及电表的领域。

背景技术

通常可以分辨两种类型的用于测量由配电网络提供给电气装置的电能消耗的电表。

第一种仪表是用于直接连接到配电网络的一个或多个相导体，这些导体通常在几百伏的电压下传送几十安培的电流。

第二种仪表是用于连接到配电网络的一个或多个相导体，该相导体通常传送几百安培的电流，该连接是经由位于相导体上的一个或多个变压器。这些变压器通常具有100至1000的变换比。

经由变压器连接到配电网络使得必须设计与第一种仪表不同的第二种仪表。更具体地，第二种仪表具有机械接口和端口，用于连接到与第一种仪表不同的相导体。因此，不得不设计、鉴定和制造两种不同类型的仪表，因而增加两种类型仪表的成本。

发明目的

本发明的目的是降低电表的成本。

发明内容

为了达成这一目标，提供了一种电表，其被配置成采用第一配置，其中该仪表被适配成直接连接到配电网的相导体，以及采用第二配置，其中该仪表被适配成经由位于相导体上的变压器连接至该相导体，该仪表具有用于连接至相导体的上游电流端口和下游电流端口、电压端口、默认关闭的隔离开关，其具有有连接到电压端口的固定端的可移动触点和在隔离开关闭合时连接到上游电流端口的可移动端，适配成对接适配器模块的对接设备，以及入口孔，当适配器模块安装在仪表上时，适配器模块的导电元件通过该入口孔延伸，从而当适配器模块安装在仪表上时，导电元件与隔离开关的可移动触点接触并在连接到电压端口时断开隔离开关，然后仪表采用第二配置，并且当适配器模块时没有安装在仪表上，仪表采用第一配置。

因此，本发明的仪表适于通过直接连接到配电网络的相导体来操作，或者通过经由位于该相导体上的变压器连接到相导体来操作。因此，这两种与配电网络的连接模式仅需要一种类型的仪表，从而显着降低了仪表的开发、测试和制造成本。仪表的配置简单且廉价，因为它仅包括将适配器模块安装在仪表上。

本发明还提供了一种适配器模块，其被适配成配置如上所述的仪表。

本发明还提供了一种包括仪表和适配器模块的系统。

本发明还提供了一种配置这种仪表的方法。

根据以下对本发明的特定非限制性实施例的描述，可以更好地理解本发明。

附图简述

参考附图，在附图中：

图1是本发明的仪表内部的视图；

图2是本发明的仪表的平面图，适配器模块未安装在仪表上；

图3是本发明的仪表的固定底座的下方视图；

图4示出了安装在本发明的仪表上的适配器模块，该适配器模块以正视图示出；

图5是类似于图4的视图，适配器模块以平面图示出；

图6是当直接连接到配电网络的相导体时本发明的仪表的等效电路图；

图7是当经由变压器连接到配电网络的相导体时本发明的仪表的等效电路图。

发明的详细描述

参考附图，本发明涉及一种能量仪表1，具体地说是一种三相电表。

仪表1具有第一上游电流端口2a、第一下游电流端口2b、第一电压端口3a、第二上游电流端口2c、第二下游电流端口2d、第二电压端口3b、第三上游电流端口2e、第三下游电流端口2f、第三电压端口3c，第一中性端口4a和第二中性端口4b。

虽然电流端口2和中性端口4可从仪表1外部直接接入以连接到配电网络6，但电压端口3是仪表1内部的端口，并且不能从仪表1外部触及。

仪表1还具有第一隔离开关7a、第二隔离开关7b和第三隔离开关7c。第一隔离开关7a连接在第一上游电流端口2a和第一电压端口3a之间。第二隔离开关7b连接在第二上游电流端口2c和第二电压端口3b之间。第三隔离开关7c连接在第三上游电流端口2e和第三电压端口3c之间。

每个隔离开关7通常闭合。每个隔离开关7具有由铜制成的可移动触点8，其具有连接到相关电压端口3的固定端和在隔离开关7闭合时连接到相关上游电流端口2a、2c、2e的可移动端。

仪表1还具有处理器装置和测量装置。处理器装置包括处理器模块，具体是微控制器9。测量装置包括连接到微控制器9的模数转换器10、连接到第一上游电流端口2a和第一下游电流端口2b的第一电流传感器12a、连接到第一电压端口3a(并因此连接到第一隔离开关7a的可移动触点8)的第一电压传感器13a、连接到第二上游电流端口2c和第二下游电流端口2d的第二电流传感器12b、连接到第二电压端口3b(并且因此连接到第二隔离开关7b的可移动触点8)的第二电压传感器13b、连接到第三上游电流端口2e和第三下游电流端口2f的第三电流传感器12c、以及连接到第三电压端口3c(并因此连接到第三隔离开关7c的可移动触点8)的第三电压传感器13c。

每个电流传感器12经由第一铜臂16连接到上游电流端口2a、2c、2e并且经由第二铜臂17连接到下游电流端口2b、2d、2f。每个电流传感器12包括分别连接在上游电流端口2a、2c、2e和下游电流端口2b、2d、2f之间的环形形式的内部变压器18，以及与内部变压器18并联连接的电阻器19。内部变压器18提供电隔离。在该示例中，内部变压器18具有等于2500的变换比。电阻器19的一端连接到模数转换器10的输入端，另一端连接到仪表1的第一中性端口4a(并连接到仪表1的接地)。电阻器19将在内部变压器18中流动的电流变换为电压。模数转换器10测量电压，该电压是在各个上游电流端口2a、2c、2e和下游电流端口1b、2d、2f之间流动的电流的图像。

每个电压传感器13具有第一电阻器20和第二电阻器21。第一电阻器20的一端连接到相关联的电压端口3，另一端连接到第二电阻器21的一端。第二电阻器21的另一个端子连接到第一中性端口4a。彼此连接的第一和第二电阻器20和21的端子也连接到模数转换器10的相应输入端。第一电阻器20和第二电阻器21用作分压器，将电压端口3处的电压降低到模数转换器10可接受的水平。模数转换器10测量作为电压端口3的电压的图像的电压。

微控制器9获取由模数转换器10产生的电流测量值和数字电压测量值，并且它处理那些电流测量值和数字电压测量值，以便获得与配电网络6上实际存在的电流和电压对应的测量。

仪表1还具有由塑料材料制成的固定底座23，适配成对接适配器模块24的对接装置，以及适配成检测适配器模块24是否连接到仪表1的检测器。

仪表1具有可移除的盖子(未示出)，其用于保护对连接器的接入。当可移除的盖子安装在仪表1上时，它位于仪表1的前表面上(即，与仪表1的用于固定到墙壁的表面相对的表面)。可移除的盖子提供对仪表1的内部的入口，特别是在制造期间和在测试仪表1的阶段期间。以不可逆的方式关闭可移除的盖子(当安装仪表时，可移除的盖子可以密封到仪表1)自然是可能的。

固定底座23具有第一入口孔25a、第二入口孔25b和第三入口孔25c。入口孔25将仪表1的外部连接到仪表1的内部。

每个入口孔25具有塑料材料引导件33，塑料材料引导件33垂直于固定基部23的内表面27延伸。入口孔25以这样的方式定位：第一入口孔25a通向面向第一隔离开关7a的可移动触点8的仪表1，第二入口孔25通向面向第二隔离开关7b的可移动触点8的仪表1，而第三入口孔25c通向面对第三隔离开关7c的可移动触点8的仪表1。

用于适配器模块的对接装置包括形成在固定基座23中的腔28、入口孔25本身，以及形成在固定基座23上的卡扣装置。

适配器模块24包括壳体30、第一导电元件31a、第二导电元件31b和第三导电元件31c。每个导电元件31具有纵向形状，由相应的由塑料材料制成的圆柱形引导件33围绕。

壳体30通常为矩形外形。壳体30的后壁呈现与对接装置的腔28互补的形状，使得适配器模块的壳体30可以接合在固定基座23中。壳体30还具有紧固装置，具体地包括形成在壳体30的侧面上的按扣装置32。当适配器模块24安装在仪表1上并且壳体30接合在固定基座23中时，壳体30的卡扣装置32与固定基座23的卡扣装置配合，从而将壳体并且因此将适配器模块24固定到仪表1的固定底座23上。

每个导电元件31包括导电杆35，导电杆35在第一端包括连接构件36并且具有扩大的第二端37。

导电元件31以如下方式(和圆柱形引导件33)从壳体30延伸，以便从壳体30突出：当壳体30接合在固定基座23中时，每个导电元件31(与其圆柱形引导件33一起)在入口孔25中延伸。当导电元件31插入到入口孔25中时，每个导电元件31的导电杆35的扩大的第二端37与隔离开关7的可移动触头8接触，并在保持与可移动触点8的接触的同时断开隔离开关7。由此，导电杆35以及由此连接构件36连接到相关联的电压端口3。当导电元件31完全插入时，扩大的第二端37形成卡扣构件，该卡扣构件与仪表1的互补卡扣构件配合，以将导电元件31卡扣固定在仪表1中。

适配成检测适配器模块24是否安装在仪表1上的仪表1的检测器包括连接到微控制器9的按钮。当适配器模块24安装在仪表1上时，在适配器模块24上形成的塑料材料栓压在按钮上。因此，微控制器9检测到适配器模块24被安装在仪表1上。

仪表1是可配置成采用第一配置的仪表，其中仪表1被适配成直接连接到配电网络6的相导体40，并且采用第二配置，其中仪表1被适配成通过位于相导体40上的变压器41连接到配电网络6的相导体40。

在第一配置中，适配器模块24不安装在仪表1上。在第二配置中，适配器模块24安装在仪表1上。

因此，配置仪表1首先包括确定仪表1是否用于直接连接到配电网络6的相导体40，或者仪表1是否用于经由位于相导体40上的变压器41连接到相导体40。此后，如果仪表1经由变压器41连接到相导体40，则配置仪表1包括将适配器模块24安装在仪表1上。

在仪表1已经制造之后并且在将仪表1输送到电力分配器之前，仪表1可以在工厂中配置。仪表1也可以由电力分配器配置，则电力分配器仅需要管理一批类似的仪表1。然后，电力分配器在安装之前根据所需的配置来配置仪表。

下面更详细地描述仪表1连接到配电网络6的方式，这取决于仪表1是直接连接到配电网络6还是经由变压器41。

当仪表1被适配成直接连接到向客户的电气设备42供电的配电网络6时，适配器模块24不被安装在仪表1上，并且仪表1处于其第一配置。

该情形在图6中可见。配电网络6的相导体40不包括相应的变压器。

仪表1的第一上游电流端口2a连接到仪表1上游的配电网络6的第一相导体40a，而第一下游电流端口2b连接到仪表1下游的第一相导体40a。第一隔离开关7a闭合。第一电流传感器12a测量在第一上游端口2a和第一下游端口2b之间流动的电流，并且因此测量在第一相导体40a中流动的电流。第一电压传感器13a经由第一隔离开关7a(其闭合)的可移动触点8连接到第一电压端口3a，并因此连接到第一上游电流端口2a。因此，第一电压传感器13a测量仪表1上游的第一相导体40a上的电压。

这同样适用于第二相导体40b(具有第二电流传感器12b和第二电压传感器13b)和第三相导体40c(具有第三电流传感器12c和第三电压传感器13c)。

仪表1的第一中性端口4a(中性端口4a与第二中性端口4b处于相同的电位，因为内部铜条对于第一中性端口4a和第二中性端口4b是同一个条)连接到配电网络6的中性导体43。第二中性端口4b连接到客户的电气设备42的接地。

由于适配器模块24未安装在仪表1上，因此检测器不检测适配器模块24的存在。因此，微控制器9使用第一参数来执行对于电流和电压测量的第一处理。特别地，第一处理考虑到这样的事实：仪表1直接连接到配电网络6，而不是经由变压器，以便获得与电流和实际存在于配电网络6上的电压相对应的测量值。

当仪表1通过变压器41连接到配电网络6时，适配器模块24安装在仪表1上，仪表1处于第二配置。图7中示出了该情形。图7中示出的仪表1在硬件方面与图6中所示的仪表1相同(除了仅在图7中，适配器模块24安装在仪表1上)。

第一相导体40a包括第一变压器41a。第二相导体40b包括第二变压器41b。第三相导体40c包括第三变压器41c。

每个变压器41呈环形形式并且用于将在相导体40中流动的非常高的电流(几百安培)转换成与仪表1的电流传感器12兼容的较低电流。

第一变压器41a具有穿过其中的第一相导体40a而不与其连接。第一变压器41a具有次级，该次级具有连接到第一上游电流端口2a的第一端子并且具有连接到第一下游电流端口2b的第二端子。

与第一变压器41a相关联的第一相导体40a还经由连接到仪表1的适配器模块24的第一导电元件31a连接到第一电压端口3a。第一相导体40a连接到第一导电元件31a的连接构件36。

第一隔离开关7a断开。

第一电流传感器12a测量在第一上游端口2a和第一下游端口2b之间流动的电流，并且因此测量在第一变压器41a的次级中流动的电流(其是实际在第一相导体40a中流动的电流的图像)。

经由适配器模块24的第一导电元件31a以及经由第一隔离开关7a的可移动触点8连接到第一电压端口3a并因此连接到仪表1的上游的第一相导体40a的第一电压传感器13a用于测量仪表1上游的第一相导体40a上的电压。

这同样适用于第二相导体40b(具有第二变压器41b，第二电流传感器12b和第二电压传感器13b)和第三相导体40c(具有第三变压器41c、第三电流传感器12c和第三电压传感器13c)。

变压器41的次级的第二端子彼此连接，并且它们连接到客户的电气设备42的接地44。

仪表1的第一中性端口4a(与第二中性端口4b的电位相同)连接到配电网络6的中性导体43。第二中性端口4b连接到客户的电气设备42的接地。

应该观察到，第一电流传感器12a所进行的电流测量与第一电压传感器13a所进行的电压测量完全去相关。这同样适用于由第二电流传感器12b和第二电压传感器13b以及第三电流传感器12c和第三电压传感器13c进行的测量。

由于适配器模块24安装在仪表1上，因此检测器检测适配器模块24的存在。因此，微控制器9使用第二参数来执行对于电流和电压测量的第二处理。特别地，第二处理考虑了仪表1经由变压器41连接到配电网络6的事实，以便产生对应于实际存在于配电网络6上的电流和电压的测量。

因此，第一处理和第二处理特别地通过考虑变压器41的变换比而不同。

应当观察到，当仪表1在工厂中配置时，在铆接仪表1并在工厂中校准之前将适配器模块24安装在仪表1上可能是有利的。因此，仪表1在其第二配置中设置有适配器模块24，以便定义可能由第二处理使用的校准参数。

自然地，本发明不限于所描述的实施例，而是覆盖落在由所附权利要求限定的本发明的范围内的任何变体。

尽管这里所示的仪表是三相仪表，但本发明自然适用于单相仪表或任何类型的多相仪表。

尽管如上所述的第一配置中的仪表和第二配置中的仪表在硬件方面相同的仪表(除了适配器模块的存在)，但是在现场更换内部环形件以便使它们适应仪表的第二种配置是可能的。有利地，规定能够在不拆除仪表铆钉的情况下更换内部环形件。作为示例，隔离开关的铜臂和相关的内部环形件可以仅通过打开可移除盖(其自身可以可选地密封到仪表)而可移除和可触及。

以上描述涉及使用隔离开关。术语“隔离开关”用于覆盖任何类型的断路器、开关等构件，其适于通过移动可动触头来断开和闭合电路。

在上面，仪表具有自动检测适配器模块的存在的装置，从而使微控制器能够根据仪表的配置自动调整其执行的处理。还可以使仪表适配接口，使得可以从仪表外部与微控制器通信，以通知仪表是处于第一配置还是处于第二配置。作为示例，界面可以是操作员可访问的手动界面，或者是可通过服务器访问的计算机界面。

Claims (9)

1.一种电表，其可配置为采用第一配置，其中所述电表被适配成直接连接到配电网络(6)的相导体(40)，以及采用第二配置，其中所述电表被适配成经由位于所述相导体上的变压器(41)连接到所述相导体(40)，所述仪表具有用于连接到所述相导体的上游电流端口(2a，2c，2e)和下游电流端口(2b，2d，2f)、电压端口(3)、隔离开关(7)，其默认关闭，具有可移动触点(8)，所述可移动触点(8)具有连接到所述电压端口的固定端和当所述断路器闭合时连接到所述上游电流端口的可移动端，对接装置，其被适配成对接适配器模块(24)以及入口孔(25)，当所述适配器模块安装在所述仪表上时，所述适配器模块的导电元件(31)通过所述入口孔延伸，使得当所述适配器模块安装在所述仪表上时，所述导电元件与所述隔离开关的可移动触点接触，并且在连接到所述电压端口时断开所述隔离开关，所述仪表随后采用所述第二种配置，并且当所述适配器模块(24)未安装在仪表上时，所述仪表采用所述第一配置。

2.如权利要求1所述的仪表，其特征在于，包括其中形成有所述入口孔(25)的固定底座(23)。

3.如权利要求1所述的仪表，其特征在于，包括连接到所述电流传感器和所述电压传感器的处理器模块(9)，所述处理器模块被适配成当所述仪表处于所述第一配置时执行对于电流测量和电压测量的第一处理，并且当所述仪表处于所述第二种配置时，执行对于所述电流测量和所述电压测量的第二处理。

4.如权利要求3所述的仪表，其特征在于，所述第一处理和所述第二处理通过考虑所述变压器(41)的变换比而不同。

5.如权利要求1所述的仪表，其特征在于，包括检测器，其被适配成检测所述仪表是处于所述第一配置还是处于所述第二配置，并且用于将检测结果发送给所述处理器模块(9)。

6.如权利要求3所述的仪表，其特征在于，包括接口，使得从仪表外部告知所述处理器模块所述仪表是处于所述第一配置还是处于所述第二配置成为可能。

7.一种适配器模块，其被适配成配置根据任一前述权利要求所述的仪表，所述适配器模块(24)包括紧固装置(32)，所述紧固装置适于将所述适配器模块紧固在所述仪表上，以及导电元件(31)，所述导电元件设计成延伸通过所述仪表的所述入口孔，所述导体元件在第一端具有连接构件(36)，所述连接构件被适配成连接到所述分配网络的所述相导体，并且具有第二端(37)，所述第二端(37)被放大并适配成卡扣固定所述仪表中的所述导电元件(31)。

8.一种系统，包括根据权利要求1到6中任一项所述的仪表(1)以及根据权利要求7的适配器模块(24)。

9.一种该配置如权利要求1至6中任一项所述的仪表的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

确定所述仪表是直接连接到配电网络(6)的所述相导体(40)，还是所述仪表经由位于所述相导体(40)上的变压器(41)连接到所述相导体；

如果所述仪表要经由所述变压器(41)连接，则将根据权利要求7的适配器模块安装在所述仪表上。