CN201429649Y - 单相电子式rs-485电能表 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种单相电子式RS－485电能表，表内设置有RS－485通信单元，RS－485通信单元于接口处设置一个浪涌保护电路，该浪涌保护电路在一个压敏电阻两端串接两个热敏电阻，形成第一回路，一个瞬态抑制二极管并联在所述压敏电阻两端，形成第二回路，两端各串接一个磁珠到输出端。

Description

单相电子式RS-485电能表

技术领域

本实用新型涉及一种电能计量仪表，尤其涉及一种单相电子式RS-485电能表。

背景技术

电子式电能表是电能表的发展方向。在我国1997年颁布的电力行业标准《多功能电能表通信规约》DL/T 645-1997中，定义了多功能电能表与终端设备进行数据交换时的物理连接和协议，其中对RS485接口部分的ESD规定“驱动与接收端耐静电放电(ESD)±15kV(人体模式)”。实际应用中，RS-485接收器差分输入端对“地”的共模电压允许-7～+12V，超过此范围的过压瞬变就可能损坏器件，引起过压瞬变的来源通常是雷电、静电放电、电源线感应等。

按EIA标准，RS485在一般场合采用普通的双绞线，在要求比较高的环境下可以采用带屏蔽层的同轴电缆，RS485布网一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环形或星形网络。电表的自动抄表系统存在多站、远距离通信的问题，在要求通信距离为几十米到上千米时，传输线一般在室外架空或沿电缆沟敷设，所以在雷雨多发季节，由于RS-485的网络拓扑结构，雷电引发的瞬变往往导致传输线上的多个RS-485收发器损坏，故防雷措施是电能表RS-485接口必须考虑的问题。

现代防雷技术中，根据被保护对象的性质，采用多层次分级保护，控制雷电能量的泄放和转换。对于拥有信息系统的建筑物，三级防雷是成本较低，保护较为充分的选择。其中，内部保护多使用过压保护电路。在IEC6100-4-5、ITU-T K20/K21及国家标准GB9043-2008中均有关于瞬变浪涌抗扰度测试的内容，其通信线路的最高测试标准为10/700μS，4KV。

在参考文献1--《电表应用中RS-485收发器的设计考虑》中，提出采用光耦合器和变压器，端口与MCU和模拟前端之间实现了电气隔离。该隔离功能可有效保护电路不受RS-485传输线上浪涌电流的损害。

参考文献1：见《国外电子元器件》2007年第11期

这种通过光电转换来实现隔离保护措施的缺点在于，传输速度受光电转换影响、电路功耗大、LED老化和占用空间大。

中国专利ZL200620058948.3公开了一种单相、三相防雷电子式电能表，是在电源输入端并联压敏电阻、放电管、热脱扣器串联的开关型防雷模块，实现电能表对电源输入端的防雷保护。它主要是对电子式电能表的输入端作防雷保护。

2008年3月19日公开、公告号CN201038751Y的中国专利文献公开了一种用于电话或电脑防雷的防雷模块，在第一限压电路中包括成电连接的气体放电管和限压电阻，用于释放大通流容量的浪涌过电压，更进一步的第二限压电路设置于第一限压电路与信号输入端接口之间，由VD钳位电路和数个二极管组成，用于小通流容量的浪涌过电压。

该专利揭示的这种二级混杂SPD电路的过压保护方式，其缺点在于，浪涌保护器电路里，浪涌二极管和其它半导体组件会在线与线之间和线与地之间产生一些干扰电容，从而，SPD将构成RC网络，从而增加高频衰减。在任意选定的频率下，在带宽插入损失的应用的典型数据不是特别有用，因为高波特率传输系统记录不期望的高错误率的主要原因是在传输线上对由不同的LRC组件引起的脉冲形状的修改。一些系统可以工作在9.6k波特率，而其他系统在1.2k波特率不能工作。检查是否正确操作的最简单的操作是进行一个有效的测试。正常系统操作的主要因素是能够把信号改为正确的形状的可接受的设备的工作能力。所以混杂浪涌保护器很少能够同时把高带宽数据传输和高级别的浪涌处理能力结合在一起。如果要求高传输速率的话，很低的钳位电压和精确的阻抗匹配使得电路设计很困难。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提出一种单相电子式RS-485电能表，它能够维持过压情况下的正常通讯功能。

实现本实用新型的技术方案是，一种单相电子式RS-485电能表，包括一个单相电子式电能表，该电能表内设置有RS-485通信单元，其特征在于，所述RS-485通信单元于接口处设置一个浪涌保护电路，该浪涌保护电路在一个压敏电阻两端串接两个热敏电阻，形成第一回路，一个瞬态抑制二极管并联在所述压敏电阻两端，形成第二回路，两端各串接一个磁珠到输出端。

该浪涌保护电路工作原理如下：当外部有一个高能过电压加于输入端时，压敏电阻迅速反应，产生一个瞬时大电流，电流迅速增加，热敏电阻快速动作，其结果是本身压降迅速增加，压敏电阻的电压很快减低，这样可以起到迅速保护的作用，而且比使用陶瓷气体放电二极管成本低廉。对于高能量的干扰脉冲，首先通过压敏电阻可以起到第一次削减的目的，而后再由瞬态抑制二极管和抑噪磁珠来消除，这样就可以保证在3.5KV的耦合干扰下仍可以正常通讯。

采用上述浪涌保护电路后，经试验，可以达到以下要求：

1)485输出端子与强电端子间应能承受4KV的电压历时1分钟的耐压试验；

2)能承受8KV的静电接触放电；

3)能承受4KV的浪涌试验(对零线)；

4)各项试验后485接口能正常通信，485接口读出的电量和显示器示值应一致(允许相差±1个字)；

5)能承受3.5KV快瞬变脉冲群耦合试验，试验过程中应能正常通信。

其高于普通的应能承受2KV快瞬变脉冲群耦合试验，试验过程中应能正常通信。

附图说明

图1是本实用新型的一种实施方式的结构框图；

图2是针对图1的浪涌保护电路原理图。

具体实施方式

实施例1：参见图1和图2，本实用新型实施例所述的电能表，前级采用ADE7755芯片，可实现大动态范围的精确计量；后级采用高可靠、低功耗单片机实现电量累计、状态监控，并通过485网络传送电量、状态等信息，可实现集中抄表。

数据采用了多重备份技术，数据被存放在不同的存储器中，相互核实，从而保证数据绝对安全，不会出现数据流失的情况。

软件通过容错技术，确保命令的正确执行，而不会出现误动作。

485通信单元中采用专有的设计，应用专用工业级RS485芯片。

浪涌保护电路中，瞬态抑制二极管M1采用P4KE22CA，热敏电阻PT1、PT2采用MZ8，压敏电阻R43采用14K40，抑噪磁珠R41、R42采用RH3.5*0.8*6.0。

Claims (1)

1、一种单相电子式RS-485电能表，包括一个单相电子式电能表，该电能表内设置有RS-485通信单元，其特征在于，所述RS-485通信单元于接口处设置一个浪涌保护电路，所述浪涌保护电路在一个压敏电阻两端串接两个热敏电阻，形成第一回路，一个瞬态抑制二极管并联在所述压敏电阻两端，形成第二回路，两端各串接一个磁珠至输出端。

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