CN110836987B - 一种三相智能电能表的锰铜分流器及其应用 - Google Patents

Abstract

一种三相智能电能表的锰铜分流器及其应用，包括导电片、锰铜片，所述导电片包括导电片一、导电片二，所述导电片一、锰铜片、导电片二依次连接并处于同一平面上；所述导电片一上侧边缘向上凸伸处设置有采样连接端一，所述导电片二上侧边缘向上凸伸处设置有采样连接端二；所述采样连接端一、采样连接端二通过采集信号线与电表电路板连接；所述采样连接端一、采样连接端二外侧套接有空心线圈一、空心线圈二。本发明所述的三相智能电能表的锰铜分流器及其应用，结构简单，抗工磁干扰效果好，降低了磁场对电流采样信号的影响，三相智能电能表计量的准确性高，并且使用寿命长，应用广泛。

Description

一种三相智能电能表的锰铜分流器及其应用

技术领域

本发明属于分流器技术领域，具体涉及一种三相智能电能表的锰铜分流器及其应用。

背景技术

电子式电能表是通过对用户供电电压和电流实时采样，采用专用的电能表集成电路，对采样电压和电流信号进行处理并相乘转换成与电能成正比的脉冲输出，通过计度器或数字显示器显示的物理器械。

随着智能电网的全面建设，未来5年内智能电能表在全球安装的数量将高达3亿块，目前市场上90％以上的三相智能电能表都是采用电磁式互感器(CT)作为电流采样器件，这种类型的电表计量精度很容易受外部强磁场干扰，且价格昂贵，一些不法分子常利用外部强磁场来进行窃电，给国家造成重大损失。针对外部强磁场干扰，一些工程师将CT用超过2毫米的马口铁密封包装，这种方式在一定程度可以减少干扰的影响，却大大增加了安装成本。

锰铜分流器在精度和温漂性能上已经得到极大的改善，相对于CT在成本及抗强磁场干扰性能上的优势，很可以在一定程度上减少外磁场对CT精度的影响，但大大增加了硬件成本、生产成本及安装空间。很多设计者考虑用锰铜分流器替代CT作为电流采样器件。

虽然锰铜分流器在成本及抗强磁场干扰性能上比CT好，但是锰铜分流器在受到电磁干扰时，也会产生计量误差，给用户以及电网公司造成影响。为了克服现有技术中三相智能电能表抗磁场干扰技术的不足，需要对传统的锰铜分流器结构进行改进，使其能够抵抗来自不确定方向磁场干扰，从而保证三相智能电能表计量的准确性。

中国专利申请号为CN201721612107.7公开了一种抗工频磁场的锰铜分流器，锰铜分流器本体的内侧设置有锰铜体，锰铜体的内侧两端均设置有连接引脚，连接引脚上连接有取样引线，取样引线的内侧设置有抗磁层，取样引线的一侧设置有连接导线，锰铜分流器本体的外侧套接有抗磁套。该装置是通过抗磁套、抗磁层来对抗工频磁场的，抗工频磁场效果弱，并且抗磁套、抗磁层的使用寿命短。

发明内容

发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种三相智能电能表的锰铜分流器及其应用，结构简单，抗工磁干扰效果好，降低了磁场对电流采样信号的影响，三相智能电能表计量的准确性高，并且使用寿命长，应用广泛。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种三相智能电能表的锰铜分流器，其特征在于，包括导电片、锰铜片，所述导电片包括导电片一、导电片二，所述导电片一、锰铜片、导电片二依次连接并处于同一平面上；所述导电片一上侧边缘向上凸伸处设置有采样连接端一，所述导电片二上侧边缘向上凸伸处设置有采样连接端二；所述采样连接端一、采样连接端二通过采集信号线与电表电路板连接；所述采样连接端一、采样连接端二外侧套接有空心线圈一、空心线圈二，所述空心线圈一包括导线、环形骨架，所述导线密绕在所述环形骨架上，所述空心线圈二与所述空心线圈一结构相同。

本发明所述的三相智能电能表的锰铜分流器，锰铜片作为采样电阻片，导电片包括导电片一、导电片二。其中，连接继电器一侧的导电片称为第一导电片，接入电流线路端口的导电片称为第二导电片。导电片一、锰铜片、导电片二依次连接并处于同一平面上，这样的一种结构可以将整个回路划分为两个区域，在平行于所述三相智能电能表的锰铜分流器法线方向的的磁场发生变化时，由于这两个回路面积大小一致，回路方向相反，故会分别产生两个大小相等、方向相反的感应电流，可以相互抵消，由此来消除平行于所述锰铜分流器法线方向的磁场干扰。所述零线电流经过锰铜分流器后，会转换为对应的电压信号，采样的电压信号，通过采样连接端一、采样连接端输送至采集信号线，再进入电表电路板的计量芯片中，并经过转化计算出零线的电流，实现了电流的计量。其中，所述采样连接端一、采样连接端二外侧套接有空心线圈一、空心线圈二，空心线圈一、空心线圈二是用人工或绕线机将导线密绕在环形骨架上而形成的空心螺线管，采集信号线垂直于线圈平面且穿过线圈中心，具有一定的抗磁场干扰作用。

进一步的，上述的三相智能电能表的锰铜分流器，所述采样连接端一与所述空心线圈一连接处的间隙由树脂浇注灌封，所述采样连接端二与所述空心线圈二连接处的间隙由树脂浇注灌封。

采用树脂浇注灌封，以来固定空心线圈一、空心线圈二和采样连接端一、采样连接端二的相对位置，能有效控制空心线圈一、空心线圈二的位置误差。

进一步的，上述的三相智能电能表的锰铜分流器，所述环形骨架由铁芯构成，所述环形骨架设置有若干气隙，所述气隙内设置有抗工磁PCB，所述抗工磁PCB有若干个，所述抗工磁PCB尾串联构成二次绕组。

所述环形骨架由带气隙的铁芯构成，采用气隙铁芯来做骨架，在气隙内放置抗工磁PCB，每块抗工磁PCB上有由抗工磁组件组成的电气回路，将所有 PCB 上的电气回路首尾串联构成二次绕组。由环形骨架、导线构成的空心线圈一、空心线圈二，套接在采样连接端一、采样连接端二上，当采集信号通过采样连接端一、采样连接端输送至采集信号线，回路中就会出现感应电动势，并产生感应电流，空心线圈一、空心线圈二的抗工磁PCB同时会产生大小不等、方向相反的感应电动势（感应电流），该感应电流与回路中的感应电流相抵消，消除了感应电流对电表计量带来的影响，大大减小作为电流采样元件的锰铜分流器受到交变磁场的干扰，降低了磁场对电流采样信号的影响，从而有效地保证了三相智能电能表的计量的准确性。

进一步的，上述的三相智能电能表的锰铜分流器，所述抗工磁PCB由低通滤波电路、仪表放大器和积分电路组成。

进一步的，上述的三相智能电能表的锰铜分流器，所述采集信号线为两根，所述采集信号线一根的两端分别与所述采样连接端一、电表电路板连接，所述采集信号线另一根的两端分别与所述采样连接端二、电表电路板连接。

进一步的，上述的三相智能电能表的锰铜分流器，所述采集信号线两根扭绞在一起，所述采集信号线扭绞处两端通过热缩套管进行固定。

为了防止外部交变磁场或者自身变压器漏磁影响电流采样回路而导致电流采样不准确、进而影响计量精度，本发明所述的三相智能电能表的锰铜分流器，垂直水平面放置，扭绞两端的采集信号线用热缩套管进行固定，尽可能减少线路磁场感应面积。

进一步的，上述的三相智能电能表的锰铜分流器，所述三相智能电能表的锰铜分流器外罩设交变磁场屏蔽罩。

在所述三相智能电能表的锰铜分流器外罩设交变磁场屏蔽罩，大大减小作为电流采样元件的锰铜分流器受到交变磁场的干扰，降低了磁场对电流采样信号的影响。

进一步的，上述的三相智能电能表的锰铜分流器，所述导电片为按质量份数计，由以下组分构成：铍铜90份、聚碳酸酯树脂5份、橡胶改性乙烯基接枝共聚物3份、碳纳米管1份、硅胶颗粒1份。

现有技术的导电片多为普通铜片，导电性能差，易摩擦产生火花，易锈烛，易变形，且变形后无法恢复。铍铜是一种以铍为主要合金元素的铜合金，并且还是过饱和固溶体铜基合金，具有高弹性、高强度、高导电性、耐腐烛性的特点。铍铜、聚碳酸酯树脂、橡胶改性乙烯基接枝共聚物、碳纳米管、硅胶颗粒复合在一起，提高了导电片导电性和机械物理性能并且降低表面光泽度。

进一步的，上述的三相智能电能表的锰铜分流器的应用，该应用为三相智能电能表的电流采样装置。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明公开的三相智能电能表的锰铜分流器，结构简单，将导电片一、锰铜片、导电片二依次连接并处于同一平面上，导电片一、导电片二面积相同，这样的一种结构可以将整个回路划分为两个区域，在平行于所述三相智能电能表的锰铜分流器法线方向的的磁场发生变化时，由于这两个回路面积大小一致，回路方向相反，故会分别产生两个大小相等、方向相反的感应电流，可以相互抵消，由此来消除平行于所述锰铜分流器法线方向的磁场干扰；

（2）本发明公开的三相智能电能表的锰铜分流器，由环形骨架、导线构成的空心线圈一、空心线圈二，套接在采样连接端一、采样连接端二上，当采集信号通过采样连接端一、采样连接端输送至采集信号线，回路中就会出现感应电动势，并产生感应电流，空心线圈一、空心线圈二的抗工磁PCB同时会产生大小不等、方向相反的感应电动势（感应电流），该感应电流与回路中的感应电流相抵消，消除了感应电流对电表计量带来的影响，大大减小作为电流采样元件的锰铜分流器受到交变磁场的干扰，降低了磁场对电流采样信号的影响，从而有效地保证了三相智能电能表的计量的准确性；

（3）本发明所述的三相智能电能表的锰铜分流器，垂直水平面放置，扭绞两端的采集信号线用热缩套管进行固定，尽可能减少线路磁场感应面积；

（4）本发明所述的三相智能电能表的锰铜分流器，导电片由铍铜、聚碳酸酯树脂、橡胶改性乙烯基接枝共聚物、碳纳米管、硅胶颗粒构成，高弹性、高强度、高导电性、耐腐烛性，还提高了导电片导电性和机械物理性能并且降低表面光泽度。

附图说明

图1为本发明所述一种三相智能电能表的锰铜分流器的结构示意图；

图2为本发明所述一种三相智能电能表的锰铜分流器的空心线圈一的结构示意图；

图中：导电片1、导电片一11、导电片二12、采样连接端一13、空心线圈一131、导线1311、环形骨架1312、气隙1313、抗工磁PCB1314、空心线圈二132、采样连接端二14、锰铜片2、采集信号线3、热缩套管31、电表电路板4、交变磁场屏蔽罩5。

具体实施方式

下面将结合具体实验数据和附图1~2，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1、2所示，以下实施例提供了一种三相智能电能表的锰铜分流器，包括导电片1、锰铜片2，所述导电片1包括导电片一11、导电片二12，所述导电片一11、锰铜片2、导电片二12依次连接并处于同一平面上；所述导电片一11上侧边缘向上凸伸处设置有采样连接端一13，所述导电片二12上侧边缘向上凸伸处设置有采样连接端二14；所述采样连接端一13、采样连接端二14通过采集信号线3与电表电路板4连接；所述采样连接端一13、采样连接端二14外侧套接有空心线圈一131、空心线圈二132，所述空心线圈一131包括导线1311、环形骨架1312，所述导线1311密绕在所述环形骨架1312上，所述空心线圈二132与所述空心线圈一131结构相同。

进一步的，所述采样连接端一13与所述空心线圈一131连接处的间隙由树脂浇注灌封，所述采样连接端二14与所述空心线圈二132连接处的间隙由树脂浇注灌封。

如图2所示，所述环形骨架1312由铁芯构成，所述环形骨架1312设置有若干气隙1313，所述气隙1313内设置有抗工磁PCB1314，所述抗工磁PCB1314有若干个，所述抗工磁PCB1314尾串联构成二次绕组。并且，所述抗工磁PCB1314由低通滤波电路、仪表放大器和积分电路组成。

进一步的，如图1所示，所述采集信号线3为两根，所述采集信号线3一根的两端分别与所述采样连接端一13、电表电路板4连接，所述采集信号线3另一根的两端分别与所述采样连接端二14、电表电路板4连接。此外，所述采集信号线3两根扭绞在一起，所述采集信号线3扭绞处两端通过热缩套管31进行固定。

进一步的，如图1所示，所述三相智能电能表的锰铜分流器外罩设交变磁场屏蔽罩5。

进一步的，所述导电片1为按质量份数计，由以下组分构成：铍铜90份、聚碳酸酯树脂5份、橡胶改性乙烯基接枝共聚物3份、碳纳米管1份、硅胶颗粒1份。

实施例

本发明所述的三相智能电能表的锰铜分流器安装在三相智能电能表的壳体内。其中，锰铜片2作为采样电阻片，导电片1包括导电片一11、导电片二12。其中，连接继电器一侧的导电片1称为第一导电片11，接入电流线路端口的导电片1称为第二导电片12。导电片一11、锰铜片2、导电片二12依次连接并处于同一平面上，这样的一种结构可以将整个回路划分为两个区域，在平行于所述三相智能电能表的锰铜分流器法线方向的的磁场发生变化时，由于这两个回路面积大小一致，回路方向相反，故会分别产生两个大小相等、方向相反的感应电流，可以相互抵消，由此来消除平行于所述锰铜分流器法线方向的磁场干扰。

此外，所述零线电流经过锰铜分流器后，会转换为对应的电压信号，采样的电压信号，通过采样连接端一13、采样连接端二14输送至采集信号线3，再进入电表电路板4的计量芯片中，并经过转化计算出零线的电流，实现了电流的计量。

其中，所述采样连接端一13、采样连接端二14外侧套接有空心线圈一131、空心线圈二132，空心线圈一131、空心线圈二132是用人工或绕线机将导线1311密绕在环形骨架1312上而形成的空心螺线管，采集信号线3垂直于线圈平面且穿过线圈中心，具有一定的抗磁场干扰作用。

进一步的，当采集信号通过采样连接端一13、采样连接端二14输送至采集信号线3，回路中就会出现感应电动势，并产生感应电流，空心线圈一131、空心线圈二132内的抗工磁PCB 1314同时会产生大小不等、方向相反的感应电动势感应电流，该感应电流与回路中的感应电流相抵消，消除了感应电流对电表计量带来的影响，大大减小作为电流采样元件的锰铜分流器受到交变磁场的干扰，降低了磁场对电流采样信号的影响，从而有效地保证了三相智能电能表的计量的准确性。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种三相智能电能表的锰铜分流器，其特征在于，包括导电片(1)、锰铜片(2)，所述导电片(1)包括导电片一(11)、导电片二(12)，所述导电片一(11)、锰铜片(2)、导电片二(12)依次连接并处于同一平面上；所述导电片一(11)上侧边缘向上凸伸处设置有采样连接端一(13)，所述导电片二(12)上侧边缘向上凸伸处设置有采样连接端二(14)；所述采样连接端一(13)、采样连接端二(14)通过采集信号线(3)与电表电路板(4)连接；所述采样连接端一(13)、采样连接端二(14)外侧套接有空心线圈一(131)、空心线圈二(132)，所述空心线圈一(131)包括导线(1311)、环形骨架(1312)，所述导线(1311)密绕在所述环形骨架(1312)上，所述空心线圈二(132)与所述空心线圈一(131)结构相同；所述环形骨架(1312)由铁芯构成，所述环形骨架(1312)设置有若干气隙(1313)，所述气隙(1313)内设置有抗工磁PCB(1314)，所述抗工磁PCB(1314)有若干个，所述抗工磁PCB(1314)尾串联构成二次绕组；所述抗工磁PCB(1314)由低通滤波电路、仪表放大器和积分电路组成；所述采集信号线(3)为两根，所述采集信号线(3)一根的两端分别与所述采样连接端一(13)、电表电路板(4)连接，所述采集信号线(3)另一根的两端分别与所述采样连接端二(14)、电表电路板(4)连接；所述采集信号线(3)两根扭绞在一起，所述采集信号线(3)扭绞处两端通过热缩套管(31)进行固定；所述三相智能电能表的锰铜分流器外罩设交变磁场屏蔽罩(5)。

2.根据权利要求1所述的三相智能电能表的锰铜分流器，其特征在于，所述采样连接端一(13)与所述空心线圈一(131)连接处的间隙由树脂浇注灌封，所述采样连接端二(14)与所述空心线圈二(132)连接处的间隙由树脂浇注灌封。

3.根据权利要求1所述的三相智能电能表的锰铜分流器及其应用，其特征在于，所述导电片(1)为按质量份数计，由以下组分构成：铍铜90份、聚碳酸酯树脂5份、橡胶改性乙烯基接枝共聚物3份、碳纳米管1份、硅胶颗粒1份。

4.根据权利要求1－3任意一项所述三相智能电能表的锰铜分流器的应用，其特征在于，该应用为三相智能电能表的电流采样装置。

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