CN204832327U - 一种成本较低的低压配电网剩余电流监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种成本较低的低压配电网剩余电流监测系统，包括可测量剩余电流电能表、后台监测服务器和通信信道；可测量剩余电流电能表分布设置于低压配电网的用户侧，各可测量剩余电流电能表通过通信信道与后台监测服务器双向信号电连接；通信信道采用RS485总线或电力线载波通信信道；可测量剩余电流电能表包括壳体、接线端子座、相线、零线、继电器、相线电流采样电阻、剩余电流互感器和电路装置。本实用新型结构简单、节约成本、安装方便、安全可靠、易于大面积推广，使用时能有效监测和预警用户的剩余电流，必要时可远程控制切断用户电流以预防火灾等恶性事件的发生，保障供电安全。

Description

一种成本较低的低压配电网剩余电流监测系统

本申请是申请号为201520181326.9、申请日为2015年3月27日、发明创造名称为“一种低压配电网剩余电流监测系统”的实用新型专利申请的分案申请。

技术领域

本实用新型涉及配电网领域，具体涉及一种基于可测量剩余电流电能表的低压配电网剩余电流监测系统。

背景技术

在当今社会，电力已经成为人类最重要的能源。随着我国经济的迅猛发展，电能在经济建设和人们的日常生活中发挥着愈来愈重要的作用。然而，在电能造福人们生活的同时，电气火灾也随之大量发生，造成巨大的损失。我国公安消防机关调查1996年到2005年中的电气火灾高达26余万起，约占火灾总数的23.9%。在电气火灾中，有很大一部分是由剩余电流引起的。同时，剩余电流还可能造成人身触电、设备损坏等事故。为此，世界各国的普遍做法是在低压电网中安装剩余电流动作保护器(RCD)。但是，剩余电流保护器只能在剩余电流发生超限时进行跳闸保护，无法进行预警及实时监测。另外，剩余电流保护器的误动作一直是供电部门和用户困惑的事，这不但严重影响了保护器的使用效果，也直接影响了供电的可靠性。引起剩余电流动作保护器误动作的原因是复杂多样的，这些故障需要工作人员到现场进行逐户排查，耗费大量的人力物力，且效率非常低。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种结构简单、节约成本、安装方便、安全可靠的成本较低的低压配电网剩余电流监测系统，其使用时，能够有效解决低压配电网中用户侧剩余电流的实时监测问题，保障供电安全。

本实用新型的技术方案是：本实用新型的成本较低的低压配电网剩余电流监测系统，其结构特点是：包括可测量剩余电流电能表、后台监测服务器和通信信道；

可测量剩余电流电能表分布设置于低压配电网的用户侧；各可测量剩余电流电能表通过通信信道与后台监测服务器双向信号电连接；

上述的可测量剩余电流电能表包括壳体、接线端子座、继电器、相线电流采样电阻、相线、零线、剩余电流互感器和电路装置；接线端子座包括第一接线端子、第二接线端子、第三接线端子和第四接线端子；接线端子座固定安装在壳体上；继电器、相线电流采样电阻、相线、零线和剩余电流互感器均设置在壳体内；零线的一端与第三接线端子电连接；零线的另一端与第四接线端子电连接；相线电流采样电阻的一端与第一接线端子电连接；相线电流采样电阻的另一端与继电器电连接；相线的一端与第二接线端子电连接；相线的另一端与继电器电连接；剩余电流互感器设置于相线和零线相靠近处，且相线和零线穿过剩余电流互感器；电路装置与继电器、相线电流采样电阻以及剩余电流互感器分别电连接；

上述的通信信道为RS485总线或电力线载波信道；

上述的可测量剩余电流电能表的电路装置包括电压采样模块、信号处理模块、A/D转换模块、电能计量模块、单片机处理模块、继电器控制模块、通信模块、LCD显示模块、按键模块和电源模块；

电压采样模块、信号处理模块、A/D转换模块、电能计量模块、单片机处理模块、继电器控制模块、通信模块和电源模块设置在壳体内；

电压采样模块设有信号输出端；信号处理模块设有电压采样信号输入端、相线电流采样信号输入端、剩余电流信号输入端和信号输出端；A/D转换模块设有信号输入端、第一信号输出端和第二信号输出端；电能计量模块设有信号输入端和信号输出端；单片机处理模块设有采样信号输入端、用电量信号输入端、继电器控制信号输出端、通信端、显示信号输出端和按键信号输入端；继电器控制模块设有信号输入端和控制信号输出端；通信模块设有对内通信端和对外通信端；LCD显示模块设有信号输入端；按键模块设有信号输出端；

信号处理模块的电压采样信号输入端、相线电流采样信号输入端和剩余电流信号输入端分别与电压采样模块的信号输出端、相线电流采样电阻和剩余电流互感器对应电连接；A/D转换模块的信号输入端与信号处理模块的信号输出端电连接；电能计量模块的信号输入端与A/D转换模块的第一信号输出端信号电连接；单片机处理模块的采样信号输入端与A/D转换模块的第二信号输出端信号电连接；单片机处理模块的用电量信号输入端与电能计量模块信号输出端信号电连接；继电器控制模块的信号输入端与单片机处理模块的继电器控制信号输出端信号电连接；继电器控制模块的控制信号输出端与继电器的控制端电连接；通信模块的对内通信端与单片机处理模块的通信端双向信号电连接；通信模块的对外通信端与上述的通信信道信号电连接；LCD显示模块的信号输入端与单片机处理模块的显示信号输出端信号电连接；按键模块的信号输出端与单片机处理模块的按键信号输入端信号电连接；电源模块提供工作电源。

本实用新型具有积极的效果：（1）本实用新型的成本较低的低压配电网剩余电流监测系统，由分布于用户侧的可测量剩余电流电能表、通信信道和后台监测服务器组成，结构简单、节约成本、安装方便、安全可靠，易于大面积推广。（2）本实用新型的成本较低的低压配电网剩余电流监测系统，其通信信道可采用RS485总线或电力线载波信道，实现方便，成本较低。（3）本实用新型的成本较低的低压配电网剩余电流监测系统，其在使用时，通过可测量剩余电流电能表实现对低压配电线路中的用户侧的剩余电流进行实时监测、记录，对于超过预置报警阀值的剩余电流超限事件进行报警；所有用户侧的剩余电流测量数据和记录通过RS485总线或电力线载波信道上传到后台监测服务器，由后台监测服务器对所有用户侧的剩余电流事件进行统计分析，并最终对用户侧的剩余电流事件进行预警，从而能够防患于未然，必要时后台监测服务器可远程控制可测量剩余电流电能表内的继电器动作切断用户电流，以预防火灾等恶性事件的发生，保障供电安全。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中可测量剩余电流电能表的结构示意图，图中壳体省略了前盖未画出；

图3为图1中可测量剩余电流电能表的电路结构示意框图。

上述附图中的附图标记如下：

可测量剩余电流电能表101，壳体1，接线端子座2，第一接线端子21，第二接线端子22，第三接线端子23，第四接线端子24，继电器3，相线电流采样电阻4，相线5，零线6，剩余电流互感器7，电路装置8；

后台监测服务器102，

通信信道103。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

（实施例）

见图1至图3，本实施例的成本较低的低压配电网剩余电流监测系统，主要由可测量剩余电流电能表101、后台监测服务器102和通信信道103组成。

可测量剩余电流电能表101分布设置于低压配电网的用户侧；各可测量剩余电流电能表101通过通信信道103与后台监测服务器102双向信号电连接。

可测量剩余电流电能表101主要由壳体1、接线端子座2、继电器3、相线电流采样电阻4、相线5、零线6、剩余电流互感器7和电路装置8组成。

继电器3固定设置在壳体1内。本实施例中，继电器3优选采用JML82型磁保持继电器。

相线电流采样电阻4设置在壳体1内。相线电流采样电阻4本实施例中优选采用锰铜采样电阻。相线电流采样电阻4的一端与第一接线端子21电连接；相线电流采样电阻4的另一端与继电器3电连接。

相线5、零线6和剩余电流互感器7均设置在壳体1内。

相线5的一端与第二接线端子22电连接；相线5的另一端与继电器3电连接。

零线6的一端与第三接线端子23电连接；零线6的另一端与第四接线端子24电连接。零线6在壳体1内与相线5相靠近，且零线6与相线5相靠近处折弯成口字形，用于确保剩余电流互感器7在电表正常接线时能正确采样用户线路中的剩余电流。

剩余电流互感器7设置于相线5和零线6相靠近处，相线5和零线6穿过剩余电流互感器7。本实施例中，剩余电流互感器7优选采用HLTY1型电流互感器。

电路装置8主要由电压采样模块81、信号处理模块82、A/D转换模块83、电能计量模块84、单片机处理模块85、继电器控制模块86、通信模块87、LCD显示模块88、按键模块89和电源模块80组成。

电路装置8的电压采样模块81、信号处理模块82、A/D转换模块83、电能计量模块84、单片机处理模块85、继电器控制模块86、通信模块87和电源模块80设置在壳体1内。

电压采样模块81设有信号输出端；信号处理模块82设有电压采样信号输入端、相线电流采样信号输入端、剩余电流信号输入端和信号输出端；A/D转换模块83设有信号输入端、第一信号输出端和第二信号输出端；电能计量模块84设有信号输入端和信号输出端；单片机处理模块85设有采样信号输入端、用电量信号输入端、继电器控制信号输出端、通信端、显示信号输出端和按键信号输入端；继电器控制模块86设有信号输入端和控制信号输出端；通信模块87设有对内通信端和对外通信端；LCD显示模块88设有信号输入端；按键模块89设有信号输出端。

信号处理模块82的电压采样信号输入端、相线电流采样信号输入端和剩余电流信号输入端分别与电压采样模块81的信号输出端、相线电流采样电阻4和剩余电流互感器7对应电连接；A/D转换模块83的信号输入端与信号处理模块82的信号输出端电连接；电能计量模块84的信号输入端与A/D转换模块83的第一信号输出端信号电连接；单片机处理模块85的采样信号输入端与A/D转换模块83的第二信号输出端信号电连接；单片机处理模块85的用电量信号输入端与电能计量模块84信号输出端信号电连接；继电器控制模块86的信号输入端与单片机处理模块85的继电器控制信号输出端信号电连接；继电器控制模块86的控制信号输出端与继电器3的控制端电连接；通信模块87的对内通信端与单片机处理模块85的通信端双向信号电连接；通信模块87的对外通信端使用时与监控后台通信；LCD显示模块88的信号输入端与单片机处理模块85的显示信号输出端信号电连接；按键模块89的信号输出端与单片机处理模块85的按键信号输入端信号电连接；电源模块80为电能表提供工作电源。

电路装置8的LCD显示模块88包括安装在壳体1上的LCD显示屏；按键模块89包括安装在壳体1上的按键。LCD显示模块88的LCD显示屏用于正常工作时显示用户的用电量以及剩余电流超限时的报警信息的显示。按键模块89上的按键用于电力用户查阅用电量信息等与电能表的交互。

通信模块87本实施例中，优选包括红外通信接口、RS485通信接口和载波通信接口。红外通信接口、RS485通信接口和载波通信接口分别设有对内通信端和对外通信端；红外通信接口、RS485通信接口和载波通信接口的对内通信端共同构成前述的通信模块87的对内通信端；红外通信接口、RS485通信接口和载波通信接口的对外通信端共同构成前述的通信模块87的对外通信端。通信模块87的红外通信接口用于工作人员现场设置参数和读取表内数据。RS485通信接口和载波通信接口主要用于与供电部门的监控后台通信。

可测量剩余电流电能表101和相线电流回路由相线电流采样电阻4、继电器3和相线5组成；相线电流从接线端子座2的第一接线端子21流入、第二接线端子22流出；相线电流信号由相线电流采样电阻4上取得；零线电流回路由零线6构成，零线电流从接线端子座2的第四接线端子24流入，第三接线端子23流出；剩余电流信号由剩余电流采样互感器7取得。

（应用例）

前述实施例的成本较低的低压配电网剩余电流监测系统，其在使用时，分设于低压配电网各用户侧的可测量剩余电流电能表101工作时，其相线电流采样信号、剩余电流采样信号送到电路装置8，其中相线电流信号用于实时电量计算，剩余电流采样信号用于对用户线路的剩余电流值进行实时监测，定时对低压配电线路中的剩余电流值进行记录。一旦发现用户线路中的剩余电流值超过预置的报警阀值，电能表马上向用户报警，形成剩余电流超限报警事件记录，并及时通过通信信道103（RS485总线或者电力线载波信道）通知后台监测服务器102。后台监测服务器102通过RS485总线或者电力线载波信道读取用户侧的可测量剩余电流电能表101的剩余电流记录和超限报警事件，并对剩余电流超限报警事件进行统计分析，对用户电路中可能发生的剩余电流超限进行预测，并通过通信信道103向本用户可测量剩余电流电能表101发出信息，由该可测量剩余电流电能表101向用户进行提前预警。必要时，后台监测服务器102可远程控制可测量剩余电流电能表101内的继电器3动作，切断用户电流，以预防火灾等恶性事件的发生。

以上实施例和应用例是对本实用新型的具体实施方式的说明，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本实用新型的专利保护范围。

Claims (1)

1.一种成本较低的低压配电网剩余电流监测系统，其特征在于：包括可测量剩余电流电能表（101）、后台监测服务器（102）和通信信道（103）；

可测量剩余电流电能表（101）分布设置于低压配电网的用户侧；各可测量剩余电流电能表（101）通过通信信道（103）与后台监测服务器（102）双向信号电连接；

所述的可测量剩余电流电能表（101）包括壳体（1）、接线端子座（2）、继电器（3）、相线电流采样电阻（4）、相线（5）、零线（6）、剩余电流互感器（7）和电路装置（8）；接线端子座（2）包括第一接线端子（21）、第二接线端子（22）、第三接线端子（23）和第四接线端子（24）；接线端子座（2）固定安装在壳体（1）上；继电器（3）、相线电流采样电阻（4）、相线（5）、零线（6）和剩余电流互感器（7）均设置在壳体（1）内；零线（6）的一端与第三接线端子（23）电连接；零线（6）的另一端与第四接线端子（24）电连接；相线电流采样电阻（4）的一端与第一接线端子（21）电连接；相线电流采样电阻（4）的另一端与继电器（3）电连接；相线（5）的一端与第二接线端子（22）电连接；相线（5）的另一端与继电器（3）电连接；剩余电流互感器（7）设置于相线（5）和零线（6）相靠近处，且相线（5）和零线（6）穿过剩余电流互感器（7）；电路装置（8）与继电器（3）、相线电流采样电阻（4）以及剩余电流互感器（7）分别电连接；

所述的通信信道（103）为RS485总线或电力线载波信道；

所述的可测量剩余电流电能表（101）的电路装置（8）包括电压采样模块（81）、信号处理模块（82）、A/D转换模块（83）、电能计量模块（84）、单片机处理模块（85）、继电器控制模块（86）、通信模块（87）、LCD显示模块（88）、按键模块（89）和电源模块（80）；

电压采样模块（81）、信号处理模块（82）、A/D转换模块（83）、电能计量模块（84）、单片机处理模块（85）、继电器控制模块（86）、通信模块（87）和电源模块（80）设置在壳体（1）内；

电压采样模块（81）设有信号输出端；信号处理模块（82）设有电压采样信号输入端、相线电流采样信号输入端、剩余电流信号输入端和信号输出端；A/D转换模块（83）设有信号输入端、第一信号输出端和第二信号输出端；电能计量模块（84）设有信号输入端和信号输出端；单片机处理模块（85）设有采样信号输入端、用电量信号输入端、继电器控制信号输出端、通信端、显示信号输出端和按键信号输入端；继电器控制模块（86）设有信号输入端和控制信号输出端；通信模块（87）设有对内通信端和对外通信端；LCD显示模块（88）设有信号输入端；按键模块（89）设有信号输出端；

信号处理模块（82）的电压采样信号输入端、相线电流采样信号输入端和剩余电流信号输入端分别与电压采样模块（81）的信号输出端、相线电流采样电阻（4）和剩余电流互感器（7）对应电连接；A/D转换模块（83）的信号输入端与信号处理模块（82）的信号输出端电连接；电能计量模块（84）的信号输入端与A/D转换模块（83）的第一信号输出端信号电连接；单片机处理模块（85）的采样信号输入端与A/D转换模块（83）的第二信号输出端信号电连接；单片机处理模块（85）的用电量信号输入端与电能计量模块（84）信号输出端信号电连接；继电器控制模块（86）的信号输入端与单片机处理模块（85）的继电器控制信号输出端信号电连接；继电器控制模块（86）的控制信号输出端与继电器（3）的控制端电连接；通信模块（87）的对内通信端与单片机处理模块（85）的通信端双向信号电连接；通信模块（87）的对外通信端与所述的通信信道（103）信号电连接；LCD显示模块（88）的信号输入端与单片机处理模块（85）的显示信号输出端信号电连接；按键模块（89）的信号输出端与单片机处理模块（85）的按键信号输入端信号电连接；电源模块（80）提供工作电源。