CN201359617Y - 一种计量故障监测无线远程数传报警电能表 - Google Patents

Abstract

一种计量故障监测无线远程数传报警电能表，由电流电压输入端子UA、UB、UC、IA、IB、IC，电能表电路U1，计量故障监测电路U3，零线电流输入端子IO1、IO2；通信端子A、B，故障指示灯LU、LI和端子UG、IG构成的计量故障监测电能表和由报警输入端B1－BN，控制输出端K1－KN，天线AT，无线远程数传报警收发电路U2构成的无线远程数传报警终端所组成，可监测计量故障和多路报警将报警和电量数据无线传到监测中心。

Description

一种计量故障监测无线远程数传报警电能表

技术领域

本发明属自动化无线监测应用领域，为一种由可监测计量二次回路故障的多功能电能表和无线远程数据采集传送报警终端组成的电能表终端，此种电表终端与中心站无线收发主机配合可构成配电自动化无线远程抄表故障监测报警系统。

背景技术

目前电子式电能表种类繁多，按功能分为：有功电能表无功电能表和多功能电能表。有些电表带RS485通信接口。近些年已有电能表增加了防窃电功能，但主要是单相电子式电能表。其原理是：单相表增加零线电流输入信号，将火线电流输入信号幅度与零线电流信号输入幅度比较，正常无窃电时两信号幅度相同，当火线上有电流分流窃电时(电流线在表外短路，部分电流不流经表内，火线电流输入信号幅度与零线电流信号输入幅度就会不同，表内电能计量芯片若用的是防窃功能芯片，芯片上有两路输入信号，芯片内累计电能量自动按副度大的计算，防止分流少计电量。若零线和火线都同时有分流问题，则无法有效防止窃电。而三相四线电能表却不能用此方法检测分流窃电故障，因正常情况下零线电流和三相火线电流幅度不相等，通常三相四线制三相火线(380V)电流不一定相等，零线电流不确定，有时差别很大。零线电流在三相火线电流相等时可能为零，在三相电流不平恒时零线电流较大，有时比某个火线电流还大，而某相电流正常无故障情况下也可能为零。所以三相电表二次回路和外分流窃电等故障检测较困难。目前只能数字幅度判别三相电压幅度，检测失压。至于电流回路故障，有的测三相电流幅度，判别三相电流不平衡度，但都不能判定有无二次回路故障和电流分流故障。

发明内容

本发明的计量故障监测无线远程数传报警电能表终端，其主要特征之一是：改变了原三相电子式电能表的电路结构，增加了零相电流输入端子，电流故障报警指示灯和输出端子，电压故障报警指示灯和输出端子，三相电流分流或二次回路电流故障监测电路，组成带电流故障监测的电能表，能有效监测出二次回路和分流等电流故障。其主要特征二是：增加无线远程数传报警收发器，可将电流电压故障信号、报警信号及电表数据通过无线远程数字传送收发器及时传送到报警中心。其整体结构是：由已有三相电子式电能表、和增加的零相电流输入端子、三相电流故障监测控制电路板、电流故障报警输出端子及指示灯、电压故障报警输出端子及指示灯、无线远程数传报警收发器所组成，其电路原理见附图1。

本发明的计量故障监测无线数传报警电能表，其结构原理(见附图1)是：接入电能表的三相二次电流IA、IB、IC通过微型电流互感器隔离，分别变换出与一次电流幅度相应的毫安级电流，分别流过三个高精电阻产生压降，变换出三相电流幅度信号，送电能计量芯片的三相电流输入端。接入的三相电压UA、UB、UC分别变换出三相电压信号送计量芯片，三相电流和电压在芯片内通过模数转换，电流电压分别相乘数字计算得出三相有功功率和三相无功功率，通过电能计量芯片内的程序控制对时间累积，得出有功电能和无功电能计量数值。U1中通过模数转换出的三相电压数值再通过软件识别有数值为零时，为有电压故障，电压故障指示灯亮，UG输出故障信号；为监测计量表的三相电流故障，将三相电流信号送电能计量芯片同时送电流故障监测电路，零线电流通过两输入端子IO1、IO2通过微型电流互感器隔离变换出的电流同时接入电流故障监测电路，有电流分流或二次电流有反接断路等故障时，电流故障指示灯亮，故障信号送电流故障端子，同时U3发电流故障编码信号送无线数传报警电路发射出去。同理三相电压有某相失压，电压故障指示灯亮时，U3发电压故障编码信号送无线数传报警电路发射出去；B1...Bn接外报警输入，有超温、盗情等信号经监测和编码送无线数传报警电路发射出去。电能表内的有功电量和无功电量及三相电压电流功率等参数通过RS485通信接口接无线数传报警发射电路，与数据中心按约定的通信协议将表内数据传到中心。

为能实时监测出包括电能表本身的各种计量故障，本发明将送入计量芯片的三相电流信号同时加入到电流故障监测电路，同时再把三相四线制(目前各配变计量是三线四线)的零线电流信号IO接入到监测电路单元，监测电路判别三相电流幅度和相位，及零相电流幅度大小。电路程序实时分析三相电流幅度和相位，和零线电流相位，判别有无电流各种故障的存在和出现。若有计量故障，变压器超温，盗情等故障问题都及时通过无线数传报警电路，发送到变电所或局监测中心，报告到有关责任人，及时核实处理。

远程无线数传报警收发器与带电流故障监测的电能表安装于一个箱内，为方便用户维修更换某部分，可有分体结构形式，将无线远程数传报警收发器与电流故障监测电能表各分为一体，通过联接线将电流故障监测电能表内的故障监测信号和RS485数据通信接口与无线远程数传报警收发器联接，完成整体功能，其分体结构形式原理见附图2。

附图说明

附图1中UA、UB、UC为三相电压输入端子；IA、IB、IC为三相电流输入端子；IO1、IO2为零线(相)电流输入端子；U1为电能计量芯片和按键显示电路部分；U3为三相电流故障监测电路部分；U2为报警监控和无线收发器部分；UG为三相电压失压故障输出端子；IG为三相电流故障监测输出端子；LU、LI分别为电压和电流故障指示灯；B1...Bn为高温、防盗，震动信号、红外探测信号等外接报警输入端，根据不同现场要求和不同机型外报警输入端子可多可少；K1...Kn为远程开关控制信号输出端，根据应用要求输出端子可多可少；AT为收发天线；A、B为串行通信接口端子。

附图2中：UA、UB、UC、IA、IB、IC、IO1、IO2、A、B、UG、IG、GND、AT、B1...Bn、K1...Kn与图1的说明相同；图2中U1为电压电流输入隔离变换器及电能计量芯片和按键显示电路部分；U2为三相电流故障监测电路和电压电流故障指示部分；U3为无线远程数传报警监控和收发器部分，其由无线远程收发板和监测报警、开关驱动及控制电路组成。

具体实施方式

本实用新型的一种计量故障监测无线远程数传报警电能表，实施电路原理如图1，其特征是：由电能表电路U1；无线远程数传报警收发器U2；计量故障监测电路U3和电压电流输入电流互感器端子UA、UB、UC、IA、IB、IC；限流电阻Ra、Rb、Rc；电流互感器BIA、BIB、BIC；电压变换器BU1、BU2、BU3；电流电压输出负载电阻RUa、RUb、RUc、RIa、RIb、RIc、RI0；零线电流输入端子IO1、IO2；外报警输入端子B1…Bn、开关控制输出端子K1…Kn；光电隔离器GU、GI；电流故障输出端子IG和电流故障报警指示灯LI；电压故障输出端子UG和电压故障报警指示灯LU；RS485通信电路和通信端子A、B；天线及机壳所组成，联接关系是：电压输入端子UA接限流电阻Ra一端，Ra另一端接电流互感器BIA输入线圈初级一端，BIA另一端接零线端，BIA次级线圈并联接负载电阻RUa，RUa一端接信号公共地，另一端接U1内的A相电压信号输入端同时接U3内的电压信号输入端；同理电压输入端子UB、UC分别串联Rb、Rc接BU2、BU3初级一端，BU2、BU3初级另一端接零线，BU2、BU3次级一端接信号公共地，另一端分别接U1内B相和C相电压输入端同时接U3的B相和C相电压输入端；电流输入端子IA的双端子接电流互感器BIA初级，BIA次级并接负载电阻Ria，Ria一端接信号接公共地，另一端接U1和U3中的A相电流输入端；同理电流输入双端子IB、IC分别接电流互感器BIB、BIC初级，BIB、BIC次级并联负载电阻RIb、Ric再一端接地，另一端分别接U1和U3中的B相和C相电流信号输入端；零线电流输入端子IO1、IO2接电流互感器BI0初级，BI0次级并联负载电阻RI0，次级两端接U3中零线电流输入端；计量故障监测电路U3的电流故障输出端串接指示灯LI和光电隔离器GI输入端到地，GI隔离输出一端接端子IG并同时接无线远程数传报警收发器U2中电流故障输入端，另一端接地；同理U3的电压故障输出端串联接指示灯LU和光电隔离器GU输入端到地，GU隔离输出的一端接端子UG并同时接无线远程数传报警收发器U2中电压故障输入端，另一端接地；U2中的通信端口A、B联接U1中的通信端口A、B同时联接通信端子A、B；U2的报警输入端口接外报警输入端子B1…Bn；U2中的控制输出端口接开关控制输出端子K1…Kn；天线经联接头接U2中AT端；其结构形式有整体式和分体式两种供择一选择，整体式结构是：将上述的各部分安装于一个机壳内，构成整体式的计量故障监测无线远程数传报警电能表；分体式结构是：将U3和U1加输入输出电路和联接端子装一个壳体构成电流故障监测电能表，如图2的虚线框J1部分；U2加联接端子和天线装于另一个机壳构成无线远程数传报警抄表终端，如图2的虚线框J2部分，两体通过外联接线连接组成本发明的计量故障监测无线远程数传报警电能表。

所述的无线远程数传报警抄表终端，其特征是：由上述的无线远程数传报警收发器U2、报警输入端子B1...Bn、开关控制输出端子K1...Kn、天线AT和所加的电流、电压故障输入联接端子IGi、UGi、通信端子A1、B1及机壳所组成，其联接关系是：无线远程数传报警收发器U2电路安装于机壳内，U2内的通信端口联接通信端子A1、B1；报警输入端子B1...Bn联接U2对应的输入端口；开关控制输出端子K1...Kn联接U2电路板上的控制端口，电流、电压故障报警输入端子IGi、UGi分别接U2电路上的报警输入端口；天线AT安装于机壳经天线联接头接U2电路板上AT。

分体结构的的计量故障监测电能表，其特征是：由图1的整体电路去掉U2和天线部分所组成，其它各部分联接关系与图1的整体式原理结构相同，外形比普通电能表增加零线电流输入端子IO1、IO2，电流、电压故障输出端子IG、UG及报警指示灯LI、LU。现场应用中若三相电流经互感器输入，需增加零线电流互感器。

在配电变压器计量箱中装发明的故障监测无线远程数传报警电能表终端，实现10KV线路配电自动化效果良好，现场使用中各配变台区产生计量故障原因很多，其主要有：二次回路接触点锈蚀，接触不良，断路，短路分流，电流互感器老化内部短路或漏电流，电流互感器变比错，二次回路电流相位接反，电能表内部器材老化，电路板上连接线锈蚀，潮湿分流或断路，计量压降电阻变值，内部微型互感器线圈老化有内部漏电，人为在表外分流窃电等故障等等。电能表计量准确性是所有用户和供电部门的所时常关心的事，电管人员常为寻查计量故障而费心力。避免有些计量隐患可能长期潜在难以查出的问题，免除无目标巡查且效果不佳的人力浪费，性能稳靠，功能完善，进行试用效果良好。

本发明的实用价值：本发明的一种计量故障监测无线数传报警电能表，适用于10KV线路各配变台区计量表，也可用于其它电能计量故障和监测报警自动化场合。用此电表终端可组成无线远程计量故障报警系统，可数字传送故障类型，是电流分流或有某相接地故障还是电压某相失压故障，报警控制器还有其它报警输入口，可传变压器高温报警信号和变压器被盗报警数码信号，和人体靠近变压器时的红外报警识别信号。同时将电表RS485通信接口联接数传报警控制器，与中心抄表系统联接，可组成无线远程抄表系统，实现远程抄表自动化，为发展10KV线路配电自动化提供经济可行的无线数传终端单元。对提高电管自动化水平，减省人力寻查浪费，查降电损提供可靠手段。

Claims (3)

1、一种计量故障监测无线远程数传报警电能表，其特征是：由电能表电路U1；无线远程数传报警收发器U2；计量故障监测电路U3和电压电流输入电流互感器端子UA、UB、UC、IA、IB、IC；限流电阻Ra、Rb、Rc；电流互感器BIA、BIB、BIC；电压变换器BU1、BU2、BU3；电流电压输出负载电阻RUa、RUb、RUc、RIa、RIb、RIc、RI0；零线电流输入端子IO1、IO2；外报警输入端子B1…Bn、开关控制输出端子K1…Kn；光电隔离器GU、GI；电流故障输出端子IG和电流故障报警指示灯LI；电压故障输出端子UG和电压故障报警指示灯LU；RS485通信电路和通信端子A、B；天线及机壳所组成，联接关系是：电压输入端子UA接限流电阻Ra一端，Ra另一端接电流互感器BIA输入线圈初级一端，BIA另一端接UA零线端，BIA次级线圈并联接负载电阻RUa，RUa一端接信号公共地，另一端接U1内的A相电压信号输入端同时接U3内的电压信号输入端；同理电压输入端子UB、UC分别串联Rb、Rc接BU2、BU3初级一端，BU2、BU3初级另一端接UB、UC零线端，BU2、BU3次级分别并联电阻RUb、RUc，RUb、RUc一端接信号公共地，另一端分别接U1内B相和C相电压输入端同时接U3的B相和C相电压输入端；电流输入端子IA的双端子接电流互感器BIA初级，BIA次级并联负载电阻Ria，Ria一端接信号接公共地，另一端接U1和U3中的A相电流输入端；同理电流输入双端子IB、IC分别接电流互感器BIB、BIC初级，BIB、BIC次级并联负载电阻RIb、Ric，RIb、Ric一端接地，另一端分别接U1中的B相和U3中的C相电流信号输入端；零线电流输入端子IO1、IO2接零线电流互感器BI0初级，BI0次级并联负载电阻RI0，次级两端接U3中零线电流输入端；计量故障监测电路U3中的电流故障输出端串联指示灯LI和光电隔离器GI输入端到地，电隔离器GI隔离输出一端接端子IG并同时接无线远程数传报警收发器U2中的电流故障输入端IG，另一端接地；同理U3的电压故障输出端串联接指示灯LU和光电隔离器GU输入端到地，GU隔离输出的一端接端子UG并同时接无线远程数传报警收发器U2中的电压故障输入端UG，另一端接地；U2中的通信端口A、B联接U1中的通信端口A、B同时联接外通信端子A、B；U2的报警输入端口接外报警输入端子B1…Bn；U2中的控制输出端口接开关控制输出端子K1…Kn；天线经联接头接U2中AT端；其结构形式有整体式和分体式两种供择一选择，整体式结构是：将上述的各部分安装于一个机壳内，构成整体式的计量故障监测无线远程数传报警电能表；分体式结构是：将U3和U1加输入输出电路和联接端子装一个壳体构成电流故障监测电能表；U2加联接端子和天线装于另一个机壳构成无线远程数传报警抄表终端，两体通过外联接线连接组成本发明的计量故障监测无线远程数传报警电能表。

2、根据权利要求1所述的一种计量故障监测无线远程数传报警电能表，所述的无线远程数传报警抄表终端，其特征是：将权利要求1所述的电路分两部分，由其一部分的无线远程数传报警收发器U2、报警输入端子B1...Bn、开关控制输出端子K1...Kn、天线AT和所加的电流、电压故障输入联接端子IG、UG、通信端子A、B及机壳所组成，其联接关系是：无线远程数传报警收发器U2电路安装于机壳内，U2内的通信端口联接通信端子A、B；报警输入端子B1...Bn联接U2对应的输入端口；开关控制输出端子K1...Kn联接U2电路板上的控制端口，电流、电压故障报警输入端子IG、UG分别接U2电路上的报警输入端口；天线AT安装于机壳经天线联接头接U2电路板上AT。

3、根据权利要求1所述的一种计量故障监测无线远程数传报警电能表，所述的计量故障监测电能表，其特征是：由权利要求1所述的电路组成部分中去掉U2部分和天线部分所构成，其各部分联接关系与权利要求1所述相同，外形比普通电能表增加零线电流输入端子IO1、IO2，电流、电压故障输出端子IG、UG及报警指示灯LI、LU，应用中若输入的三相电流是经外电路互感器变换的二次电流，外电路增加有零线电流互感器。

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