CN201289502Y - 一种电能计量装置零线干扰处理装置 - Google Patents

一种电能计量装置零线干扰处理装置 Download PDF

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CN201289502Y CNU2008201474221U CN200820147422U CN201289502Y CN 201289502 Y CN201289502 Y CN 201289502Y CN U2008201474221 U CNU2008201474221 U CN U2008201474221U CN 200820147422 U CN200820147422 U CN 200820147422U CN 201289502 Y CN201289502 Y CN 201289502Y
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Abstract

本实用新型涉及一种对在电能计量装置零线接口上附加干扰信号干扰计量正常进行从而达到窃电目的的防窃电处理装置，包括：一开关器件，两端分别连接至电能计量装置的零线端和电能计量装置的计量单元零线引入端；一在电能计量装置三相电压变化符合零线干扰条件时向所述开关器件输出关断信号，在零线干扰结束时输出连通信号到开关器件的控制信号发生器。本实用新型在检测到有零线干扰时，将电能计量装置的零线断开，防止干扰信号对计量电路的影响导致窃电，在检测到零线上干扰信号排除后，恢复接通零线。

Description

一种电能计量装置零线干扰处理装置
技术领域
本实用新型涉及电能计量装置技术，更具体地说，涉及一种电能计量装置零线干扰处理装置。
背景技术
如图1所示，是现有技术中正常的电能表连接方式，三相四线电子式电能表接入三相四线电网。
在三相四线电能表的电压采样电路中，零线作为内部电路的地是电压采样的参考地，当人为改变电能表零线的电位时，会造成三相电压采样值的变化。有时会遇到在零线上接入施加的交流电压、电流和直流电压、电流注入的窃电方式，人为改变电能表零线的电位，如图2～4所示。
在图4中，电能表在不连接外部零线时，直接将三相电压中的一相加在电能表的零线端子上时，电能表检测的该相电压几乎为零，但负载能够正常工作，在负载不平衡时，这样容易就造成计量电能损失。
对于普通电能表，没有检测和控制的功能，零线干扰发生后不能及时发现，造成电能损失，现有的检测技术则存在灵敏度不够，容易误判，不能有效隔离干扰等缺点。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的电能计量装置不能准确检测和处理零线干扰的缺陷，提供一种电能计量装置零线干扰处理装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电能计量装置零线干扰处理装置，包括：一开关器件，两端分别连接至电能计量装置的零线端和电能计量装置的计量单元零线引入端；一在电能计量装置三相电压变化符合零线干扰条件时向所述开关器件输出关断信号并在零线干扰结束时输出连通信号到所述开关器件的控制信号发生器。
在本实用新型所述的电能计量装置零线干扰处理装置中，还包括一将所述控制信号发生器的输出信号放大后传输至所述开关器件的驱动器，其连接在所述控制信号发生器和开关器件之间。
在本实用新型所述的电能计量装置零线干扰处理装置中，所述的开关器件为可控硅，其控制极连接至驱动器，第一主端子连接至电能计量装置计量单元零线引入端，第二主端子连接至电能计量装置零线。
在本实用新型所述的电能计量装置零线干扰处理装置中，所述的开关器件为继电器，继电器线圈的一端连接至驱动器，线圈的另一端连接至公共端，公共端连接至电能计量装置计量单元零线引入端，继电器的常闭端连接至电能计量装置零线。
在本实用新型所述的电能计量装置零线干扰处理装置中，所述驱动器为NPN三极管，其集电极连接至一外部电源，基极连接至控制信号发生器，发射极连接至开关器件。
在本实用新型所述的电能计量装置零线干扰处理装置中，所述驱动器为PNP三极管，其发射极连接至一外部电源，基极连接至控制信号发生器，集电极连接至开关器件。
本发明还提供一种电能计量装置零线干扰处理装置，包括：一开关器件，两端分别连接至电能计量装置的零线端和电能计量装置的计量单元零线引入端；一在电能计量装置三相电压变化符合零线干扰条件时向所述开关器件输出关断信号的控制信号发生器。
在本实用新型所述的电能计量装置零线干扰处理装置中，还包括一将所述控制信号发生器的输出信号放大后传输至所述开关器件的驱动器，其连接在所述控制信号发生器和开关器件之间。
在本实用新型所述的电能计量装置零线干扰处理装置中，所述的开关器件为可控硅，其控制极连接至驱动器，第一主端子连接至电能计量装置计量单元零线引入端，第二主端子连接至电能计量装置零线。
在本实用新型所述的电能计量装置零线干扰处理装置中，所述的开关器件为继电器，继电器线圈的一端连接至驱动器，线圈的另一端连接至公共端，公共端连接至电能计量装置计量单元零线引入端，继电器的常闭端连接至电能计量装置零线。
实施本实用新型的一种电能计量装置零线干扰处理装置，具有以下有益效果：在检测到有零线干扰时，将电能计量装置的零线断开，防止零线上的干扰信号对计量电路的影响导致窃电，在检测到零线上干扰信号排除后，恢复接通零线。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是现有技术中正常的电能计量装置连接方式；
图2是现有技术中零线直流干扰方式的接线图；
图3是现有技术中零线交流干扰方式的接线图；
图4是现有技术中零线交流干扰方式的接线图；
图5是本实用新型电能计量装置零线干扰处理装置的结构框图；
图6是本实用新型电能计量装置零线干扰处理装置的开关器件采用可控硅的电路图；
图7是本实用新型电能计量装置零线干扰处理装置的开关器件采用继电器的电路图；
图8是本实用新型电能计量装置零线干扰处理装置的开关器件采用可控硅的另一实施例的电路图；
图9是本实用新型电能计量装置零线干扰处理装置的开关器件采用继电器的另一实施例的电路图；
图10是本实用新型的电能计量装置零线干扰处理装置在使用电压互感器的电能计量装置的应用的示意图，该应用中使用可控硅U1作为开关器件；
图11是本实用新型的电能计量装置零线干扰处理装置在使用电压互感器的电能计量装置的应用的示意图，该应用中使用继电器作为开关器件。
具体实施方式
如图5所示，在本实用新型的结构框图中，包括一个控制信号发生器11及一个连接在电能计量装置零线端和电能计量装置的计量单元零线引入端之间的开关器件13。控制信号发生器11用于检测电能计量装置的三相电压值和相位是否处于正常状态，根据三相电压变化是否符合零线干扰的条件而发出关断或连通的控制信号到开关器件13。开关器件13用于连通或关断电能计量装置的零线端和电能计量装置的计量单元零线引入端之间的连接。控制信号发生器11中存储有零线干扰发生的门限值。当然，上述控制信号发生器11也可仅在确认达到或超过零线干扰的条件时发出关断的控制信号到开关器件13上。
当电能计量装置正常工作时，控制信号发生器11处于正常工作状态，开关器件13处于接通状态，使电能计量装置的零线端口和电能计量装置的计量单元零线引入端处于同电位。
控制信号发生器11随时检测当前的三相电压值和相位并与零线干扰发生的门限值比较。当控制信号发生器11检测到三相电压发生变化，且达到或超过零线干扰的门限值时，发出控制信号使开关器件13处于关断状态，从而电能计量装置的零线端口和电能计量装置的计量单元零线引入端处于不同电位，此时电能计量装置检测到的每一相的电压接近实际值，电能计量装置的精度符合要求，达到防止零线干扰的目的。
开关器件13处于关断状态时，每经过设定的时间后，控制信号发生器11发出连通的控制信号，使开关器件13连通，并检测连通后的三相电压值和相位，判断零线干扰是否撤除。
控制信号发生器11检测到零线干扰撤除后，发出连通的控制信号至开关器件13，开关器件13连通，使电能计量装置的零线端口和电能计量装置的计量单元零线引入端处于相同电位，处于正常工作状态。控制信号发生器11检测到零线干扰仍然存在，发出关断的控制信号至开关器件13，开关器件13继续处于关断状态。
在上述装置中，还可在控制信号发生器11与开关器件13中增加一个驱动器12，用于放大控制信号发生器11的控制信号，并将放大后的控制信号传送到开关器件13的控制信号输入端。
在图6所示的本实用新型的电路图中，开关器件13是可控硅U1，能有效防止强磁场干扰。驱动器12是NPN三极管Q1，控制信号发生器11是单片机NEC 78F0385。
单片机NEC 78F0385的开关(Switch)信号连接至电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接至三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接电源Vcc，发射极连接至电阻R14的一端，电阻R14的另一端连接至可控硅的控制极(GATE端)，可控硅U1的第二主端子(A2端)接电能计量装置零线端，可控硅U1的第一主端子(A1端)接电能计量装置的计量单元零线引入端，A、B、C三相中的每一线与零线之间均并联有一个压敏电阻和一个电容，然后A、B、C三相中的每一线串联三个电阻，再连接至内部检测电路。
预先设定零线干扰的门限值为同时满足下列三个条件：
1)Vmax-Vmin≥50V，其中Vmax为三相电压有效值中的最大值，Vmin为三相电压有效值中的最小值；
2)三相电压间的相位不等于120°；
3)条件1)和2)持续时间3分钟以上。
电能计量装置接到三相交流电路中，当电能计量装置正常工作时，单片机NEC 78F0385处于正常工作状态，三极管Q1导通，可控硅U1处于接通状态，使电能计量装置的零线端和电能计量装置的计量单元零线引入端之间处于同电位。
单片机NEC 78F0385可通过计量芯片ATT7022实时采集三相电压和相位信息，当达到或超过零线干扰的门限值时，发出控制信号使三极管Q1处于截止状态，驱动可控硅U1处于关断状态，电能计量装置的零线端和电能计量装置的计量单元零线引入端之间处于不同电位，此时电能计量装置检测到的每一相的电压接近实际值，电能计量装置的精度符合要求，达到防止零线干扰的目的。
单片机NEC 78F0385在可控硅U1关断后每隔一段时间，发出连通的控制信号，暂时连通三极管Q1和可控硅U1进行电压值和相位的检测，若检测到零线干扰排除，则保持三极管Q1导通，可控硅U1也导通，电能计量装置的零线和电能计量装置的计量单元零线引入端处于同电位，使电能计量装置处于正常工作状态。若检测到零线干扰仍然存在，则继续断开三极管Q1和可控硅U1。
在图7所示的本实用新型的电路图中，开关器件是继电器RELAY，能保证电能计量装置零线端子和电能计量装置计量单元零线引入端的电位完全一致。驱动器是PNP三极管Q1，控制信号发生器11是单片机NEC 78F0385。
单片机NEC 78F0385的开关信号连接至电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接至三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接电源Vcc，续流二极管D1并联在继电器RELAY线圈两端，继电器RELAY线圈与续流二极管负极并联的一端连接至三极管Q1的集电极，继电器RELAY线圈的另一端连接至公共端，公共端与续流二极管的正极并联，再连接至电能计量装置的计量单元零线引入端，继电器RELAY的常闭端接电能计量装置零线端，A、B、C三相中的每一线与零线之间均并联有一个压敏电阻和一个电容，然后A、B、C三相中的每一线串联三个电阻，再连接至内部检测电路。
预先设定零线干扰的门限值为同时满足下列三个条件：
1)Vmax-Vmin≥50V，其中Vmax为三相电压有效值中的最大值，Vmin为三相电压有效值中的最小值；
2)三相电压间的相位不等于120°；
3)条件1)和2)持续时间3分钟以上。
电能计量装置接到三相交流电路中，当电能计量装置正常工作时，控制信号发生器单片机NEC 78F0385处于正常工作状态，三极管Q1导通，继电器RELAY处于接通状态，使电能计量装置的零线端和电能计量装置的计量单元零线引入端间处于同电位。
单片机NEC 78F0385可通过计量芯片ATT7022实时采集三相电压和相位信息，当电压变化且变化值达到零线干扰的门限值时，发出控制信号使三极管Q1处于截止状态，继电器RELAY处于关断状态，电能计量装置的零线端和电能计量装置的计量单元零线引入端之间的不同电位，此时电能计量装置检测到的每一相的电压接近实际值，电能计量装置的精度符合要求，达到防止零线干扰的目的。
单片机NEC 78F0385在继电器RELAY关断后每隔一段时间，发出连通的控制信号，暂时连通三极管Q1和继电器RELAY进行电压值和相位的检测，若检测到零线干扰排除，则发出控制信号使三极管Q1导通，继电器RELAY也导通，电能计量装置的零线和电能计量装置的计量单元零线引入端处于同电位，使电能计量装置处于正常工作状态。若检测到零线干扰仍然存在，则继续断开三极管Q1和继电器RELAY。
当然，在上述装置中，也可不包括三极管Q1，而将单片机NEC 78F0385的输出端直接连接到可控硅U1的控制极或继电器。或者，驱动器直接包含在单片机NEC 78F0385中。
如图8、9所示，是本实用新型的装置的另外两个实施例的示意图，在该两个实施例中，分别使用可控硅U1和继电器作为开关器件。相比图6、7的实施例，省略了压敏电阻及电容，且电压采样电路的电阻为一个。
如图10、11所示，是本实用新型的电能计量装置零线干扰处理装置在使用电压互感器的电能计量装置的应用的示意图。其中图10为使用可控硅U1作为开关器件的应用，图11为使用继电器作为开关器件的应用。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1、一种电能计量装置零线干扰处理装置，其特征在于，包括：一开关器件，两端分别连接至电能计量装置的零线端和电能计量装置的计量单元零线引入端；一在电能计量装置三相电压变化符合零线干扰条件时向所述开关器件输出关断信号并在零线干扰结束时输出连通信号到所述开关器件的控制信号发生器。
2、根据权利要求1所述的电能计量装置零线干扰处理装置，其特征在于，还包括一将所述控制信号发生器的输出信号放大后传输至所述开关器件的驱动器，其连接在所述控制信号发生器和开关器件之间。
3、根据权利要求1所述的电能计量装置零线干扰处理装置，其特征在于，所述的开关器件为可控硅，其控制极连接至驱动器，第一主端子连接至电能计量装置计量单元零线引入端，第二主端子连接至电能计量装置零线。
4、根据权利要求1所述的电能计量装置零线干扰处理装置，其特征在于，所述的开关器件为继电器，继电器线圈的一端连接至驱动器，线圈的另一端连接至公共端，公共端连接至电能计量装置计量单元零线引入端，继电器的常闭端连接至电能计量装置零线。
5、根据权利要求2所述的电能计量装置零线干扰处理装置，其特征在于，所述驱动器为NPN三极管，其集电极连接至一外部电源，基极连接至控制信号发生器，发射极连接至开关器件。
6、根据权利要求2所述的电能计量装置零线干扰处理装置，其特征在于，所述驱动器为PNP三极管，其发射极连接至一外部电源，基极连接至控制信号发生器，集电极连接至开关器件。
7、一种电能计量装置零线干扰处理装置，其特征在于，包括：一开关器件，两端分别连接至电能计量装置的零线端和电能计量装置的计量单元零线引入端；一在电能计量装置三相电压变化符合零线干扰条件时向所述开关器件输出关断信号的控制信号发生器。
8、根据权利要求7所述的电能计量装置零线干扰处理装置，其特征在于，还包括一将所述控制信号发生器的输出信号放大后传输至所述开关器件的驱动器，其连接在所述控制信号发生器和开关器件之间。
9、根据权利要求7所述的电能计量装置零线干扰处理装置，其特征在于，所述的开关器件为可控硅，其控制极连接至驱动器，第一主端子连接至电能计量装置计量单元零线引入端，第二主端子连接至电能计量装置零线。
10、根据权利要求7所述的电能计量装置零线干扰处理装置，其特征在于，所述的开关器件为继电器，继电器线圈的一端连接至驱动器，线圈的另一端连接至公共端，公共端连接至电能计量装置计量单元零线引入端，继电器的常闭端连接至电能计量装置零线。
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