CN110794180A - 一种宽量程电能表 - Google Patents

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蒋卫平
陆聪沛
林铁树
姚晓峰
张静
马益平
钟祖安
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Abstract

本发明涉及一种宽量程电能表，包括表壳、设置在表壳内的电路板、设置在表壳一端的端子部，端子部上横向贯穿设有穿孔，火线、零线自端子部一侧直接穿入穿孔并从端子部另一侧直接穿出，端子部内还设有穿刺钉，所述穿刺钉分别刺入火线或零线，且穿刺钉分别电连接电路板。本发明直接省略了接线端子，用户负载线直接穿过电能表实现，采样采用穿刺钉结构，不因接线端子问题发热，可实现宽量程范围。

Description

一种宽量程电能表
技术领域
本发明涉及一种电能表。
背景技术
随着社会发展，家用电器越来越多，瞬时负荷大的情况越来越多，但在大多数时间段，用户的用电是在小负荷状态，这就给电能表的选择带来较大的困难。
现有的直接接入式电能表，火线和零线的接入都被分成2段，分别接到电能表端子上，靠螺钉来固定。当用户负荷大时易发热，会影响计量甚至烧坏电能表，因此目前只能选择带外接互感器的电能表，但互感器的精度与电流范围相关，小电流（负荷）时偏差较大，因此对于小负荷计量准确度不高。因此，应有一种宽量程的电能表，一方面保证全量程的精度，另一方面在大负荷时发热小，且安装方便。
发明内容
为了克服现有技术中上述不足，本发明提供一种既能实现宽量程又能保证全量程精度的电能表。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种宽量程电能表，包括表壳、设置在表壳内的电路板、设置在表壳一端的端子部，其特征在于：所述端子部上横向贯穿设有穿孔，火线、零线自端子部一侧直接穿入穿孔并从端子部另一侧直接穿出，所述端子部内还设有穿刺钉，所述穿刺钉分别刺入火线或零线，且穿刺钉分别电连接电路板。
作为优选，穿刺钉包括钉体以及设置在钉体端部的尖针，所述的尖针排列设置有一根以上，且位于径向外端的尖针的长度大于位于径向内端的尖针。
作为优选，端子部内设置有电流互感器，所述的火线穿设所述的电流互感器。
作为优选，端子部内设有剩余电流互感器，所述的火线、零线均穿设所述的剩余电流互感器。
作为优选，端子部在前后方向上开设有通孔，所述的穿刺钉设于所述的通孔内，通孔内位于穿刺钉的外侧设置锁紧螺钉，且锁紧螺钉与穿刺钉之间绝缘隔离。
作为优选，穿刺钉包括火线穿刺钉和零线穿刺钉，所述的通孔包括火线通孔与零线通孔，所述的穿孔包括火线穿孔与零线穿孔，所述的火线通孔与火线穿孔相交，所述的零线通孔与零线穿孔相交。
作为优选，剩余电流互感器位于电流互感器的下游位置，所述的火线穿刺钉位于电流互感器的上游位置，零线穿刺钉位于剩余电流互感器的上游位置。
作为优选，端子部包括端子部底座以及端子部盖。
本发明提供了一种既能保证测量精度又能避免大电流时发热的电能表。由于现有技术中，当大电流时，发热主要来自接线端子，故本申请中，直接不设置接线端子，火线、零线直接穿设电能表接入用户。而信号的采样，是通过穿刺钉来实现的，穿刺钉刺入导线内实现电连接，穿刺钉直接电连接采样电路，如此，可以避免因接线端子带来的发热问题。
本发明的有益效果在于：本发明直接省略了接线端子，用户负载线直接穿过电能表实现，采样采用穿刺钉结构，不因接线端子问题发热，可实现宽量程范围。
附图说明
图1是发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种宽量程电能表，包括表壳、设置在表壳内的电路板、设置在表壳一端的端子部1，端子部包括端子部底座2以及端子部盖14，该端子部上不设置接线端子。
在端子部上横向设置穿孔，包括火线穿孔5和零线穿孔8，火线6、零线7分别直接穿设相应的穿孔。即用户的取电，火线6、零线7不必分断而是自端子部的左侧直接穿入并从右侧直接穿出。在端子部内还设置有穿刺钉，穿刺钉包括火线穿刺钉10、零线穿刺钉12，穿刺钉为前后方向设置，穿刺钉包括钉体以及位于钉体端部的尖针15，尖针设置一根以上，比如三根，三根尖针位于钉体的不同径向位置，且位于径向外侧的尖针的长度大于位于径向内侧的尖针的长度，穿刺钉还通过导线电连接采样电路。即电能表中信号的采样，通过穿刺钉刺入导线内实现电连接，并且穿刺钉与电路板上的采样电路电连接。
本申请中，在端子部上不再设置接线端子，用户取电，通过火线6、零线7直接穿设电能表实现，信号采样通过穿刺钉刺入导线内实现电连接来实现。
端子部盖14上前后方向上开设用于设置穿刺钉的通孔，通孔分别包括火线通孔9和零线通孔13。火线穿刺钉10预埋在火线通孔9内，零线穿刺钉12预埋在零线通孔13内，在火线穿刺钉、零线穿刺钉的外侧设置有锁紧螺钉11，且锁紧螺钉与穿刺钉之间绝缘隔离。当向内拧紧锁紧螺钉11时，推进穿刺钉向内挤压导线，火线通孔与火线穿孔中心相交，零线通孔与零线穿孔中心相交。穿刺钉的头部的尖针9最后刺破导线绝缘层与导线线芯接触，穿刺钉头部的3根尖针成斜向间隔排列，即使导线偏离了通孔中心，也能保证与导线线芯接触上,从而保证给电能表供电和采样。锁紧螺钉与穿刺钉之间绝缘隔离，因此可以触摸锁紧螺钉，实现安全防护。
电能表的计量是通过对电压电流采样后经过积分运算来实现的，因为要实现宽量程的测量，用锰铜分流器作为电流采样存在大电流发热问题，因而不能采用。本实施例中，电流采样通过电流互感器来实现，在端子部内设置有电流互感器4，火线6穿设电流互感器4，在电流互感器的下游方向一般位于右方还设置有剩余电流互感器3，火线6和零线7均穿设剩余电流互感器，电流互感器、剩余电流互感器的输出端均连接电路板内的电流采样电路。火线穿刺钉10位于电流互感器的左侧，零线穿刺钉12位于剩余电流互感器的左侧。而用户负载在整个端子的右边，穿刺钉是在电流互感器采样的前端，其电源消耗不影响电流互感器的采样，即电能表自身的消耗不会影响到对用户的电能计量。
剩余电流互感器3同时有火线和零线穿过，可以用剩余电流和火线电流计算出零线电流，因此，对于电能表通信规约中零线电流数据的采集，也能提供零线电流。正常情况下，其电流值应为0，此时，零线电流有效值就等于火线电流有效值。当存在一火一地的窃电行为，剩余电流值会比较大，可以立即判断存在窃电行为；当剩余电流值不为0，但也不是很大时，可以判别为用户线路存在漏电隐患，可以通过用电信息采集系统向用户发送报警，提醒用户检查线路。
这里采用剩余电流互感器的方式来检测剩余电流和计算零线电流，而不采用目前智能电能表的直接检测零线电流的方式，有多个原因：
1）此检测方式检测的剩余电流更准确，在原理上就不存在相位、检测时间差等方面的影响因数，而通过火线与零线电流分别采样后运算出来的结果存在两个测量电路本身的相位、测量精度、计算时差等等多方面的因数影响；
2）通常情况下剩余电流为0，可以用更加灵敏的互感器来检测，这样微弱的漏电流也能被监测到；
3）结构上容易实现，不同于现在的电能表结构，要实现火线零线同时穿过电能表内的电流互感器基本做不到。
根据国家电网公司技术标准，单相电能表即使在通信状态下，电压线路的功耗不大于3W，在额定电压下，为13.6mA，对于取电的穿刺钉，只需极微小的接触面即可达到要求。
因为导线不直接接入电表，其发热来自导线本身而不是现在电能表的接线端子部分，因此，它的发热只与安装时选择的导线型号规格有关，不受电能表端子影响，即只要计量芯片和电流互感器能达到标准要求，就可以满足宽量程要求。
1）计量芯片宽量程分析：参照目前主流的计量芯片资料，带增益放大后，输入信号不超过1000mV时可保证计量精度，其电流互感器采样设计建议为“通道ADC 增益配置成１倍，Ib 点输入采样信号３０mv 左右”。以目前最普遍的5(60)A电能表为参考，基本电流Ib=5A，最大电流Imax=60A，按计量芯片参考设计，实际可准确计量的最大电流是1000mV/30mV*5A=167A，是最大电流Imax的2.78倍，完全满足一般情况下的大负荷需求。
2）电流互感器量程分析：目前计量用的互感器精度可以做到200A以内 0.2级精度或更高精度的需求，完全满足需求。
本发明中的端子部没有接线螺钉，发热很小，可以使用与电能表壳同样的ABS+玻纤材料，可以与电能表壳做在一体，可简化生产工序、提升密封性能。
本发明的优点在于：
1、安装方便，无接线端子，用户的负载线直接穿过电能表；
2、宽量程范围，无电流采样接线端子螺钉，电线未分断，不因接线问题发热；
3、电压采样使用穿刺钉结构，操作方便，且与锁紧螺钉绝缘，具有安全防护性能；
4、降低了端子的材料要求，因为发热小，普通的阻燃ABS材料即可做电能表接线端子，即可以用表壳同样的材料，实现一体化注塑。
5、具有漏电流监测功能，对用户的用电安全起到了监测作用。

Claims (8)

1.一种宽量程电能表，包括表壳、设置在表壳内的电路板、设置在表壳一端的端子部，其特征在于：所述端子部上横向贯穿设有穿孔，火线、零线自端子部一侧直接穿入穿孔并从端子部另一侧直接穿出，所述端子部内还设有穿刺钉，所述穿刺钉分别刺入火线或零线，且穿刺钉分别电连接电路板。
2.根据权利要求1所述的一种宽量程电能表，其特征在于：所述的穿刺钉包括钉体以及设置在钉体端部的尖针，所述的尖针排列设置有一根以上，且位于径向外端的尖针的长度大于位于径向内端的尖针。
3.根据权利要求1所述的一种宽量程电能表，其特征在于：所述的端子部内设置有电流互感器，所述的火线穿设所述的电流互感器。
4.根据权利要求2所述的一种宽量程电能表，其特征在于：所述的端子部内设有剩余电流互感器，所述的火线、零线均穿设所述的剩余电流互感器。
5.根据权利要求4所述的一种宽量程电能表，其特征在于：所述端子部在前后方向上开设有通孔，所述的穿刺钉设于所述的通孔内，通孔内位于穿刺钉的外侧设置锁紧螺钉，且锁紧螺钉与穿刺钉之间绝缘隔离。
6.根据权利要求5所述的一种宽量程电能表，其特征在于：所述的穿刺钉包括火线穿刺钉和零线穿刺钉，所述的通孔包括火线通孔与零线通孔，所述的穿孔包括火线穿孔与零线穿孔，所述的火线通孔与火线穿孔相交，所述的零线通孔与零线穿孔相交。
7.根据权利要求6所述的一种宽量程电能表，其特征在于：所述的剩余电流互感器位于电流互感器的下游位置，所述的火线穿刺钉位于电流互感器的上游位置，零线穿刺钉位于剩余电流互感器的上游位置。
8.根据权利要求1所述的一种宽量程电能表，其特征在于：所述的所述的端子部包括端子部底座以及端子部盖。
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