CN204190381U - 一种基于电力抄表系统的抗浪涌干扰防护器 - Google Patents

一种基于电力抄表系统的抗浪涌干扰防护器 Download PDF

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徐松
徐发林
潘智豪
陈新和
刘颖
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STATE GRID ZHEJIANG SONGYANG POWER SUPPLY Co
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Abstract

本实用新型公开了一种基于电力抄表系统的抗浪涌干扰防护器,包括依次相连的抗浪涌干扰防护器电源输入端、电源第一级保护电路、共模差模保护电路、电源第二级保护电路、抗浪涌干扰防护器电源输出端,所述电源第一级保护电路与共模差模保护电路之间还连有变压器储能吸收消耗电路;还包括依次相连的抗浪涌干扰防护器信号输入端、信号第一级保护电路、滞后移相电路、信号第二级保护电路、抗浪涌干扰防护器信号输出端;还包括浪涌等电位转换电路。本实用新型的优点是:在无需使用接地线接至专用标准防雷接地网的情况下能可靠地对雷击感应浪涌进行泄放。

Description

一种基于电力抄表系统的抗浪涌干扰防护器
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种基于电力抄表系统的抗浪涌干扰防护器。
背景技术
[0002] 随着现代智能电网的不断深入,自动抄表技术的应用越来越广泛,在各行各业的用电现场也安装了大量的信息采集器,由于信息采集器采集点分布面广,安装环境恶劣,其电源线和RS485控制总线实行长距离传输,通常暴露于户外(PVC穿管或架空)。而RS485控制信号收发器工作电压低,耐压能力小。一旦雷击感应浪涌引入,就会击穿损坏,导致通讯中断,设备无法运行。在有强烈的浪涌能量出现时,甚至可以看到收发器爆裂,线路板焦糊的现象,造成设备和电力计量的巨大经济损失。从自动抄表系统投运以来,雷击故障已成为自动抄表系统安全运行的重要因素,为了保证自动抄表系统的安全可靠运行,必须对信息采集器接口采取防雷与防瞬间干扰等防护措施。
[0003] 现有信息采集器设备的抗浪涌干扰防护方法有以下两种:
[0004] 一:在信息采集器设备的信号接口处安装信号防雷保护器。信号防雷保护器的技术特点如下:
[0005] 保护器内由TVS保护电路采用共模方式,差模方式或共、差模组合方式进行过电压保护,虽然TVS响应时间快,但其缺点是防护效果差,抗干扰能力差,通流容量小,在通过稍大点的浪涌时就会发生击穿短路,不能可靠地保护后面的信息采集器设备。保护器需要通过接地线接入标准防雷接地网,才具备防浪涌过电压的能力。
[0006] 二:在信息采集器设备的电源接口处安装电源防雷保护器。电源防雷保护器的技术特点如下:
[0007] 采用单一规格的两片压敏电阻并联在电源接口对地之间,对接口引入的浪涌进行共模保护。缺点是压敏电阻存在漏电流,随着使用时间的增加其漏电流也会增大,对供电系统的使用存在不安全隐患。
[0008] 上述两种防雷保护器重要的共同缺点是:保护器必须通过接地线接入标准防雷接地网,才具备防浪涌过电压的能力。对于分散安装的信息采集器,如果按专用标准的防雷接地网要求安装接地,其防雷接地成本将远高于被保护设备的成本,没有批量应用的价值。
实用新型内容
[0009] 本实用新型要解决现有电力抄表系统,特别是信息采集器设备现场浪涌干扰防护效果问题,提供一种可同时保护信息采集器电源接口、信号接口,带两级过电压防护、无需接地线功能的抗浪涌干扰防护器,用于信息采集器设备防护来自现场的浪涌干扰。
[0010] 为了解决上述技术问题,本实用新型是通过以下技术方案实现的:一种基于电力抄表系统的抗浪涌干扰防护器,包括依次相连的抗浪涌干扰防护器电源输入端、电源第一级保护电路、共模差模保护电路、电源第二级保护电路、抗浪涌干扰防护器电源输出端,所述电源第一级保护电路与共模差模保护电路之间还连有变压器储能吸收消耗电路;
[0011] 还包括依次相连的抗浪涌干扰防护器信号输入端、信号第一级保护电路、滞后移相电路、信号第二级保护电路、抗浪涌干扰防护器信号输出端;
[0012] 还包括浪涌等电位转换电路,所述浪涌等电位转换电路一端连接在电源第二级保护电路和抗浪涌干扰防护器电源输出端之间,另一端连接在滞后移相电路和信号第二级保护电路之间。
[0013] 与现有技术相比,本实用新型的优点是:在无需使用接地线接至专用标准防雷接地网的情况下能可靠地对雷击感应浪涌进行泄放,有效解决了现有信息采集器设备防雷抗干扰效果差、可靠性、需使用接地线接至专用标准防雷接地网的问题,可有效防止雷电感应、操作过电压、电容性耦合、感性(磁场)耦合引起的瞬时共模和差模过电压、过电流和电力操作中引起的高次谐波干扰对信息采集器设备造成的损坏。
附图说明
[0014] 图1为本实用新型一种基于电力抄表系统的抗浪涌干扰防护器的原理框图。
具体实施方式
[0015] 参阅图1为本实用新型一种基于电力抄表系统的抗浪涌干扰防护器的实施例,一种基于电力抄表系统的抗浪涌干扰防护器,包括依次相连的抗浪涌干扰防护器电源输入端1、电源第一级保护电路3、共模差模保护电路4、电源第二级保护电路5、抗浪涌干扰防护器电源输出端2,所述电源第一级保护电路3与共模差模保护电路4之间还连有变压器储能吸收消耗电路6 ;
[0016] 还包括依次相连的抗浪涌干扰防护器信号输入端8、信号第一级保护电路10、滞后移相电路11、信号第二级保护电路12、抗浪涌干扰防护器信号输出端9 ;
[0017] 还包括浪涌等电位转换电路7,所述浪涌等电位转换电路7 —端连接在电源第二级保护电路5和抗浪涌干扰防护器电源输出端2之间,另一端连接在滞后移相电路11和信号第二级保护电路12之间。
[0018] 上述基于电力抄表系统的抗浪涌干扰防护器,设有用于与控制信号输入侧相连的抗浪涌干扰防护器信号输入端、与电源输入侧相连的抗浪涌干扰防护器电源输入端,还设有用于与信息采集器设备连接的抗浪涌干扰防护器信号输出端、电源输出侧相连的抗浪涌干扰防护器电源输出端;在电源输入输出端之间设有两级压敏电阻串接气体放电管的共模差模保护电路、变压器储能吸收消耗电路、X电容与Y电容和电感的共模、差模抗干扰电路,实现对电源接口的共模、差模保护。在电源保护电路中还包括有浪涌等电位转换电路、电源指示电路(含压敏电阻劣化指示电路)。在控制信号输入端与输出端之间设有两级保护电路,其中信号第一级保护电路设在所述抗浪涌干扰防护器信号输入端处,信号第一级保护电路后面接有信号第二级保护电路。还包括有滞后移相电路、浪涌等电位转换电路。通过上述电源和信号保护电路功能的组合保护,实现对信息采集器电源接口和信号接口共模、差模浪涌干扰的有效保护。
[0019] 电源第一级保护电路,采用两个压敏电阻串联在L、N线间,串联的压敏电阻中间接气体放电管,放电管的另一端接等电位地,保证了电源供电系统没有漏电流。每个压敏电阻串联有温度保险丝,该温度保险丝一方面作为雷击感应过电压时压敏电阻的过热保护,另一方面作为信息采集器电源供电的过载保护。另采用一个压敏电阻并接在L、N线间,并串接有温度保险丝,形成电源接口的共模、差模保护电路。
[0020] 电源第一级保护电路与电源第二级保护电路中间串接有共模差模保护电路,所述共模差模保护电路包括共模差模电感电路和并接在电感电路后面由X电容和Y电容组成的共模差模电容电路。通过电感与电容的组合应用,可有效防止干扰信号对信号接口的干扰。
[0021] 电源第二级保护电路和电源第一级保护电路的电路结构相同,由于采用了电感共模差模电路,通过第二级电路与第一级电路的能量配合,有效实现了对信息采集器电源接口共模、差模浪涌干扰的保护。
[0022] 在电源第一级保护电路与共模差模保护电路之间还并接有变压器储能吸收消耗电路。变压器的初级并接在L、N线间,次级并接有超快速大电流整流桥,超快速大电流整流桥的输出端并接有大容量电容和大功率泄放电阻。电源第一级与电源第二级压敏电阻串接气体放电管的共模、差模保护电路和电容电感组成的共、差模电路泄放消耗大部分浪涌电流的同时,变压器储能吸收消耗电路通过变压器线圈和电容储能,再通过大功率泄放电阻泄放掉所存储的能量,达到浪涌过电压保护的效果。
[0023] 电源第一级保护电路可采用一个三极气体放电管或三个二极气体放电管来实行对两条信号线接口的共模、差模保护。电源第一级保护电路的启动电压高于电源第二级保护电路,雷电通流容量也远大于电源第二级保护电路。
[0024] 所述信号第一级保护电路与信号第二级保护电路的信号线之间串接有功率限流元件,两个限流元件不等值。在功率限流元件后面两条信号线对等电位地间并接有小容量电容,电容与限流元件组成滞后移相电路。通过滞后移相电路的作用,使来自每线的浪涌不同步,对浪涌进行差模保护。
[0025] 信号第二级保护电路可采用四个快恢复二极管组成整流桥,整流桥的输入端接信号接口,输出端并联接有TVS管,对信号接口实行差模保护。也可以采用在整流桥输出端并接TVS管,同时整流桥的正负输出端各反相对等电位地并接一个快恢复二极管,实行了对信号接口共模、差模的保护;还可采用在整流桥的输出端并接由二个TVS管串联,串联的TVS管的中间接等电位地的保护电路,对信号接口实行共模、差模保护。
[0026] 所述的信息采集器电源和信号接口的防护电路中,浪涌等电位转换电路由两个大容量电容串接成无极性电容,每个电容并接有泄放电阻。浪涌等电位转换电路是串接在电源和信号接口防护电路的等电位地之间,当信号(或电源)接口防护电路中元件在泄放浪涌电流的同时,通过浪涌等电位转换电路可以将部分浪涌电流转换至电源(或信号)接口的防护电路中,电源(或信号)接口防护电路中的防浪涌元件将泄放消耗这些浪涌电流,达到等电位的目的。
[0027] 本实用新型同时采用由压敏电阻共、差模电路、气体放电管电路、TVS管电路、变压器储能吸收消耗电路、X电容与Y电容和电感的共、差模抗干扰电路、功率限流元件、滞后移相电路、浪涌等电位转换电路组成的抗浪涌干扰防护电路,在无需使用接地线接至专用标准防雷接地网的情况下能可靠地对雷击感应浪涌进行泄放,有效解决了现有信息采集器设备防雷抗干扰效果差、可靠性、需使用接地线接至专用标准防雷接地网等问题。可有效防止雷电感应、操作过电压、电容性耦合、感性(磁场)耦合引起的瞬时共模和差模过电压、过电流和电力操作中引起的高次谐波干扰对信息采集器设备造成的损坏。本实用新型的防护能力使信息采集器设备的电源和信号接口能够承受高达1000A (8/20 μ s波形)的雷电冲击电流和防护高次谐波中干扰最强的3、5、7次等谐波,极大地提高了信息采集器设备的抗雷击和抗干扰能力,降低了信息采集器设备的损坏率,降低了电力供电单位的运行维护成本,产生了良好的社会效益和经济效益。
[0028] 以上所述仅为本实用新型的具体实施例,但本实用新型的技术特征并不局限于此,任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内,所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。

Claims (1)

1.一种基于电力抄表系统的抗浪涌干扰防护器,其特征在于:包括依次相连的抗浪涌干扰防护器电源输入端、电源第一级保护电路、共模差模保护电路、电源第二级保护电路、抗浪涌干扰防护器电源输出端,所述电源第一级保护电路与共模差模保护电路之间还连有变压器储能吸收消耗电路; 还包括依次相连的抗浪涌干扰防护器信号输入端、信号第一级保护电路、滞后移相电路、信号第二级保护电路、抗浪涌干扰防护器信号输出端; 还包括浪涌等电位转换电路,所述浪涌等电位转换电路一端连接在电源第二级保护电路和抗浪涌干扰防护器电源输出端之间,另一端连接在滞后移相电路和信号第二级保护电路之间。
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CN106899013A (zh) * 2017-03-13 2017-06-27 成都秉德科技有限公司 一种适用于户外通讯线的浪涌保护装置
CN110556809A (zh) * 2019-09-09 2019-12-10 贵州天义电器有限责任公司 基于飞机一次配电装置的防雷组件

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