CN111830301A - 一种电能表 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电能表，包括壳体，与壳体底部连接的接线端子座，以及设置于壳体内的剩余电流互感器、继电器、分流器和主板；所述分流器对流过相线的电压和/或电流进行实时采样；所述剩余电流互感器对流过零线的电压和/或电流进行实时采样；所述分流器和剩余电流互感器将测试结果反馈至主板；继电器根据主板的指令，控制相线的通断。本发明与现有技术相比，其优点在于：能够对测量用户的剩余电量进行实时检测，从而对漏电风险进行检测、排出和预警，提高用户的用电安全程度。

Description

一种电能表

技术领域

本发明涉及电能表领域，具体涉及一种能够实施检测漏电风险的电能表。

背景技术

剩余电流是指配电线路中各相电流矢量和不为零的电流，大部分情况下是由设备或线路的漏电引起的，漏电严重时会烧毁电气设备或线路，引起火灾。因此在低压电网中进行剩余电流检测和安装剩余电流动作保护器是防止人身触电、电气火灾及电气设备损坏的一种有效的防护措施。世界各国和国际电工委员会通过制订相应的电气安装规程和用电规程在低压电网中大力推广使用剩余电流动作保护器。但是剩余电流保护器只能在剩余电流发生超限故障时进行跳闸保护，无法进行预警及实时监测。

发明内容

为克服现有技术中存在的缺陷和不足，本发明公开了一种能够实施检测漏电风险的电能表。

本发明通过以下技术方案实现：

一种电能表，包括壳体，与壳体底部连接的接线端子座，以及设置于壳体内的剩余电流互感器、继电器、分流器和主板；所述分流器对流过相线的电压和/或电流进行实时采样；所述剩余电流互感器对流过零线的电压和/或电流进行实时采样；所述分流器和剩余电流互感器将测试结果反馈至主板；继电器根据主板的指令，控制相线的通断；所述接线端子座上设有第一接线端子、第二接线端子、第三接线端子和第四接线端子；由第一接线端子进入的相线电流依次流经第一导电片、分流器、第二导电片、继电器、第四导电片、剩余电流互感器和第三导电片后，由第二接线端子流出；由第三接线端子进入的零线电流依次流经第五导电片、剩余电流互感器和第六导电片后，由第四接线端子流出。

进一步的，所述第一导电片由所述第一接线端子处沿水平方向伸出，并沿竖直方向向上弯折；所述第二导电片由所述继电器处沿水平方向伸出，并沿竖直方向向上弯折；所述分流器设置于所述第一导电片和第二导电片之间，所述分流器上的采样电阻片与水平面保持平行。

进一步的，所述分流器的第一相线采样脚和第二相线采样脚分别位于采样电阻片的对角线上；所述采样电阻片的引脚设置于靠近第一相线采样脚的位置上。

进一步的，所述第一相线采样脚、第二相线采样脚和引脚均具有由所述分流器的上表面竖直向上伸出并沿水平方向弯折的直角弯折结构；所述主板的上表面设置有与所述第一相线采样脚位置对应的第一开口槽、与所述第二相线采样脚位置对应的第二开口槽和与所述引脚位置对应的第三开口槽。

进一步的，所述主板的两端设有耳部；所述壳体的两端侧壁上分别设有第一挡壁和第二挡壁；所述第一相线采样脚伸入所述第一开口槽；所述第二相线采样脚伸入所述第二开口槽；所述引脚伸入所述第三开口槽；所述主板的耳部放置于所述第一挡壁和第二挡壁上。

进一步的，所述剩余电流互感器的上方设有电压采样脚、第一零线采样通道和第二零线采样通道；所述第一零线采样通道和第二零线采样通道之间设有导线板。

进一步的，所述导线板的上端面与所述第一挡壁和第二挡壁的上端面保持齐平，并且所述导线板与所述第一挡壁和第二挡壁共同对所述主板进行支撑。

进一步的，所述第一导电片、第二导电片、第三导电片、第四导电片、第五导电片、和第六导电片均采用金属导电片制成。

进一步的，所述第一相线采样脚、第二相线采样脚和引脚的高度相同。

进一步的，所述第四导电片靠近所述继电器的一端设有继电器检测脚。

本发明与现有技术相比，其优点在于：首先，本发明能够对测量用户的剩余电量进行实时检测，从而对漏电风险进行检测、排出和预警，提高用户的用电安全程度；其次，本发明采用导电金属板代替导线，既减弱了导线布线不固定问题带来的磁场干扰，又省略了电能表内部的对导线进行固定的结构；最后，本发明便于主板的安装固定以及其与其他元件的焊接。

附图说明

图1：本发明所述电能表第一方向的立体图。

图2：本发明所述电能表第二方向的立体图。

图3：本发明所述电能表的导线板的局部放大图。

图4：本发明所述电能表的剩余电流互感器的内部结构示意图。

图5：本发明所述电能表的剩余电流互感器的磁芯的横截面示意图。

壳体-1；主板-2；剩余电流互感器-3；继电器-4；分流器-5；第一导电片-6；第二导电片-7；第三导电片-8；第一接线端子-9；第二接线端子-10；第三接线端子-11；第四接线端子-12；导线板-13；第四导电片-14；第五导电片-15；第六导电片-16；第一挡壁-101；第二挡壁-102；第一开口槽-21；第二开口槽-22；第三开口槽-23；耳部-24；电压采样脚-31；第一零线采样通道-32；第二零线采样通道-33；左平衡线圈-34；右平衡线圈-35；磁屏蔽盒-36；上盖-361；下盖-362；继电器检测脚-41；采样电阻片-51；第一相线采样脚-52；第二相线采样脚-53；引脚-54；横向环形导线槽-131；纵向环形导线槽-132；第一环形凸起-133；第二环形凸起-134；固线卡扣-135。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

本发明提供了一种电能表，包括壳体1，与壳体1底部连接的接线端子座，以及设置于壳体1内的剩余电流互感器3、继电器4、分流器5和主板2；所述分流器5对流过相线的电压和/或电流进行实时采样；所述剩余电流互感器3对流过零线的电压和/或电流进行实时采样；所述分流器5和剩余电流互感器3将测试结果反馈至主板2；继电器4根据主板8的指令，控制相线的通断。

分流器5可以采用锰铜分流器。所述分流器5上设有第一相线采样脚52、第二相线采样脚53和引脚54。所述第四导电片14靠近所述继电器4的一端设有继电器检测脚41。第一相线采样脚52、第二相线采样脚53、引脚54和检测脚41与主板2通过焊接等方式固定连接。所述继电器4的线圈输入端和线圈输出端分别与主板2通过导线电学相连。剩余电流互感器3上设有第一零线采样脚32、第二零线采样脚33和电压采样脚31，第一零线采样脚32、第二零线采样脚33和电压采样脚31与主板2通过导线电连接。

在本发明中，剩余电流互感器3用于对剩余电流进行测量；继电器4用于控制相线的通断；分流器5用于对流过相线的电压和/或电流进行实时采样；主板2首先将剩余电流互感器3的输出信号进行放大，随后主板2将经过放大器6放大后的剩余电流互感器3的输出信号与预设阈值进行比较，并输出比较结果信号，最后，主板2根据比较结果信号，对继电器4的连通或断开进行控制。采用本发明的电能表后，主板2根据剩余电流值是否超过预设阈值，对继电器4进行控制。当剩余电流值没有超过预设阈值主板2，不断开继电器4；当剩余电流值超过预设阈值，主板2控制继电器4断开相线。因此，本发明能够实时检测用户供电系统中的剩余电流，一旦剩余电流超出阈值则进行相应的保护和预警操作，通过实时和主动地对漏电风险进行排查，提高用户的用电安全程度。

所述接线端子座上设有第一接线端子9、第二接线端子10、第三接线端子11和第四接线端子12；由第一接线端子9进入的相线电流依次流经第一导电片6、分流器5、第二导电片7、继电器4、第四导电片14、剩余电流互感器3和第三导电片8后，由第二接线端子10流出；由第三接线端子11进入的零线电流依次流经第五导电片15、剩余电流互感器3和第六导电片16后，由第四接线端子12流出。

所述第一导电片6、第二导电片7、第三导电片8、第四导电片14、第五导电片15、和第六导电片16均采用金属导电片制成。通过上述结构，本发明采用金属导电片代替现有技术中布置于电能表内部的导线，既减弱了导线布线不固定问题带来的磁场干扰，又省略了电能表内部的对导线进行固定的结构，从而提高电能表测量的准确程度和安装装配的便捷程度。

所述第一导电片6由所述第一接线端子9处沿水平方向伸出，并沿竖直方向向上弯折；所述第二导电片7由所述继电器4处沿水平方向伸出，并沿竖直方向向上弯折；所述分流器5设置于所述第一导电片6和第二导电片7之间，所述分流器5上的采样电阻片51与水平面保持平行。所述分流器5的第一相线采样脚52和第二相线采样脚53分别位于采样电阻片51的对角线上；所述采样电阻片51的引脚54设置于靠近第一相线采样脚52的位置上。

所述第一相线采样脚52、第二相线采样脚53和引脚54均具有由所述分流器5的上表面竖直向上伸出并沿水平方向弯折的直角弯折结构。所述第一相线采样脚52、第二相线采样脚53和引脚54的高度相同。所述主板2的上表面设置有与所述第一相线采样脚52位置对应的第一开口槽21、与所述第二相线采样脚53位置对应的第二开口槽22和与所述引脚54位置对应的第三开口槽23。所述主板2的两端设有耳部24；所述壳体1的两端侧壁上分别设有第一挡壁101和第二挡壁102；所述第一相线采样脚52伸入所述第一开口槽21；所述第二相线采样脚53伸入所述第二开口槽22；所述引脚54伸入所述第三开口槽23；所述主板2的耳部24放置于所述第一挡壁101和第二挡壁102上。

通过上述结构，安装装配时，将所述主板2的两端的耳部24平行放置于所述第一挡壁101和第二挡壁102上，此时所述第一相线采样脚52、第二相线采样脚53和引脚54伸入主板2上的对应开口槽位置，随后，将所述第一相线采样脚52、第二相线采样脚53和引脚54焊接于主板2上，从而保证主板2能够与所述第一相线采样脚52、第二相线采样脚53、引脚54的上部保持平行且共面。此外，所述第一挡壁101和第二挡壁102能够对主板2进行一定程度的支持，因此，不需要其他部件，即可实现主板2的安装固定，主板2的上端被与所述第一相线采样脚52、第二相线采样脚53和引脚54相互焊接，下端与所述第一挡壁101和第二挡壁102紧密接触，因此，主板2在安装使用时不易移动，并且始终保持与所述第一相线采样脚52、第二相线采样脚53、引脚54平行共面。

采用上述结构的原因在于：通过所述第一相线采样脚52、第二相线采样脚53和引脚54代替柔软并且位置不固定的铜导线，首先能够避免凌乱的导线触碰其他电学元件带来的耐压问题和磁场干扰问题。其次，通过对主板8进行有效稳定的固定，即方便了焊接，又省略了电能表内部的卡扣、支撑柱等对主板以及导线进行固定的结构。尤其，当主板2平行地直接焊接于所采样电阻片51的上方，采样电阻片51与主板2连接形成的闭合回路的环形面积被显著地减小，从而进一步避了免磁场干扰对测量准确性的影响。

所述剩余电流互感器3的上方设有电压采样脚31、第一零线采样通道32和第二零线采样通道33；所述第一零线采样通道32和第二零线采样通道33之间设有导线板13；所述导线板13的上端面与所述第一挡壁101和第二挡壁102的上端面保持齐平，并且所述导线板13与所述第一挡壁101和第二挡壁102共同对所述主板2进行支撑。

所述导线板13除了对所述主板2进行支撑，还能够对由所述第一零线采样通道32和第二零线采样通道33伸出的采样线进行引导。具体而言，所述导线13对由第一零线采样脚32、第二零线采样脚33伸出的导线进行引导，使其在同一平面上交叉反绕形成同等值的包络线圈面积，以及相反的包络线圈方向，从而产生相反的互感电流，两感应电流通过的磁通方向共面且方向相反，从而相互抵消，以此消除导线方向难以控制带来的磁场干扰。具体的，所述导线板13上设有相切的横向环形凹槽131和纵向形凹槽132。所述横向环形凹槽131的中心设置有第一环形凸起133，所述纵向形凹槽132的中心设置有第二环形凸起134。所述第一环形凸起133和第二环形凸起134的边缘均设置有固线卡扣135。由第一零线采样脚32、第二零线采样脚33伸出的导线分别沿着横向环形凹槽131的两端边缘向纵向形凹槽132伸出，并在横向环形凹槽131和纵向形凹槽132的相切点交叉汇合，交叉汇合后，第一零线采样脚32、第二零线采样脚33伸出的导线分别沿着纵向形凹槽132的两端继续伸出，最终再次汇合后相互缠绕，并与主板2电连接，其中，所述第一环形凸起133和第二环形凸起134上的固线卡扣135能够对导线进行固定，使其始终沿着环形凹槽走线，并保证由第一零线采样脚32、第二零线采样脚33伸出的导线在同一平面上交叉反绕形成同等值的包络线圈面积。

本发明对剩余电流互感器3的规格型号无特别限制，能实现剩余电流测量的目的即可。现有技术中的剩余电流互感器通常包括矩形磁芯，测量线圈均匀缠绕在磁芯的外部周缘。然而，当现有技术中剩余电流互感器附近有大电流导体或铁磁物质时，在剩余电流互感器附近会产生较大的杂散磁场，破坏整个磁场的对称性，产生伪剩余电流。伪剩余电流的产生会使得测量结果不准确，并导致继电器的误操作。因此，为了解决上述问题，在本发明的部分实施方式中，所述剩余电流互感器3还包括能够屏蔽杂散磁场的磁屏蔽组件，所述磁屏蔽组件的结构和原理如下。

所述剩余电流互感器3包括具有矩形框架结构的磁芯，测量线圈均匀缠绕在磁芯的外部周缘。为了屏蔽杂散磁场，本发明实施例采用的所述磁屏蔽组件包覆在剩余电流互感器3的磁芯和测量线圈的外部。具体的，所述磁屏蔽组件包括磁屏蔽盒36和缠绕在磁屏蔽盒36外部的平衡线圈，磁屏蔽盒36包括相互盖合的上盖361和下盖362。平衡线圈包括左平衡线圈34和右平衡线圈35。所述下盖362包括具有矩形框架结构的底壁、沿矩形框架结构的底壁的内周缘垂直向上伸出的内侧壁和沿矩形框架结构的底壁的外周缘垂直向上伸出的外侧壁，所述上盖361的形状与具有矩形框架结构的底壁的形状相同，并盖合于内侧壁和外侧壁的上端。由此，上盖361和下盖362共同包围形成能够放置容纳剩余电流互感器3的磁芯和测量线圈的内腔。磁屏蔽盒36采用磁屏蔽材料制成，上盖361和下盖362盖合后，通过黄蜡带缠绕磁屏蔽盒36完成密封。左平衡线圈34和右平衡线圈35分别缠绕在磁屏蔽盒36的左侧和右侧。左平衡线圈34和右平衡线圈35的缠绕方向相反，匝数、绕线规格相同，左平衡线圈34和右平衡线圈35并联连接。首先，磁屏蔽盒36能够基本将产生的杂散磁场屏蔽掉，使内部的测量线圈免受外部杂散磁场的干扰产生伪剩余电流。其次，虽然左平衡线圈34和右平衡线圈35在同一磁场中感应的电动势数值相等方向相反正好抵消，但由于杂散磁场方向杂乱而没有固定方向，因此导致左平衡线圈34和右平衡线圈35感应的电动势并不能完全抵消，并会感应生成一定的感应电流，而该感应电流的磁场与原磁场的方向相反，平衡掉余下的外来杂散磁场。最后，由于左平衡线圈34和右平衡线圈35匝数相同，绕向相反，当遇到真剩余电流时，左平衡线圈34和右平衡线圈35内感应的电动势数值相等方向相反，被完全抵消，因而不会影响剩余电流互感器3的测量准确程度。通过上述结构，本实施例使得即使所述剩余电流互感器3即使处于杂散磁场的干扰下，也能够保证测量准确程度和精度。

显然，上述实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下对这些实施例进行的各种变化、修改、替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电能表，其特征在于：包括壳体(1)，与壳体(1)底部连接的接线端子座，以及设置于壳体(1)内的剩余电流互感器(3)、继电器(4)、分流器(5)和主板(2)；所述分流器(5)对流过相线的电压和/或电流进行实时采样；所述剩余电流互感器(3)对流过零线的电压和/或电流进行实时采样；所述分流器(5)和剩余电流互感器(3)将测试结果反馈至主板(2)；所述继电器(4)根据主板(8)的指令，控制相线的通断；所述接线端子座上设有第一接线端子(9)、第二接线端子(10)、第三接线端子(11)和第四接线端子(12)；由第一接线端子(9)进入的相线电流依次流经第一导电片(6)、分流器(5)、第二导电片(7)、继电器(4)、第四导电片(14)、剩余电流互感器(3)和第三导电片(8)后，由第二接线端子(10)流出；由第三接线端子(11)进入的零线电流依次流经第五导电片(15)、剩余电流互感器(3)和第六导电片(16)后，由第四接线端子(12)流出。

2.根据权利要求1所述的电能表，其特征在于：所述第一导电片(6)由所述第一接线端子(9)处沿水平方向伸出，并沿竖直方向向上弯折；所述第二导电片(7)由所述继电器(4)处沿水平方向伸出，并沿竖直方向向上弯折；所述分流器(5)设置于所述第一导电片(6)和第二导电片(7)之间，所述分流器(5)上的采样电阻片(51)与水平面保持平行。

3.根据权利要求2所述的电能表，其特征在于：所述分流器(5)的第一相线采样脚(52)和第二相线采样脚(53)分别位于采样电阻片(51)的对角线上；所述采样电阻片(51)的引脚(54)设置于靠近第一相线采样脚(52)的位置上。

4.根据权利要求3所述的电能表，其特征在于：所述第一相线采样脚(52)、第二相线采样脚(53)和引脚(54)均具有由所述分流器(5)的上表面竖直向上伸出并沿水平方向弯折的直角弯折结构；所述主板(2)的上表面设置有与所述第一相线采样脚(52)位置对应的第一开口槽(21)、与所述第二相线采样脚(53)位置对应的第二开口槽(22)和与所述引脚(54)位置对应的第三开口槽(23)。

5.根据权利要求4所述的电能表，其特征在于：所述主板(2)的两端设有耳部(24)；所述壳体(1)的两端侧壁上分别设有第一挡壁(101)和第二挡壁(102)；所述第一相线采样脚(52)伸入所述第一开口槽(21)；所述第二相线采样脚(53)伸入所述第二开口槽(22)；所述引脚(54)伸入所述第三开口槽(23)；所述主板(2)的耳部(24)放置于所述第一挡壁(101)和第二挡壁(102)上。

6.根据权利要求5所述的电能表，其特征在于：所述剩余电流互感器(3)的上方设有电压采样脚(31)、第一零线采样通道(32)和第二零线采样通道(33)；所述第一零线采样通道(32)和第二零线采样通道(33)之间设有导线板(13)。

7.根据权利要求6所述的电能表，其特征在于：所述导线板(13)的上端面与所述第一挡壁(101)和第二挡壁(102)的上端面保持齐平，并且所述导线板(13)与所述第一挡壁(101)和第二挡壁(102)共同对所述主板(2)进行支撑。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的电能表，其特征在于：所述第一导电片(6)、第二导电片(7)、第三导电片(8)、第四导电片(14)、第五导电片(15)、和第六导电片(16)均采用金属导电片制成。

9.根据权利要求3-7中任意一项所述的电能表，其特征在于：所述第一相线采样脚(52)、第二相线采样脚(53)和引脚(54)的高度相同。

10.根据权利要求3-7中任意一项所述的电能表，其特征在于：所述第四导电片(14)靠近所述继电器(4)的一端设有继电器检测脚(41)。

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