CN207232253U - 一种具有防护功能的电表 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种具有防护功能的电表，包括测量部、电控部、接地端，接地端与地线连接，测量部分别与电网和接地端连接，所述电表还包括：电涌防护单元，分别与电控部和接地端连接，用于对电表电涌故障进行防护；电弧检测模块，与电控部连接，用于检测电表的电弧故障；绝缘部分，设置在测量部和电控部之间，用于对测量部和电控部之间进行电气绝缘；电控部与测量部之间通过通信网络连接。本实用新型不仅能够有效地对电表中的电涌以及电弧现象进行检测，而且能够及时地对电涌以及电弧故障进行防护，避免因电涌或电弧导致电表相关组件损坏的情况发生。

Description

一种具有防护功能的电表

技术领域

本实用新型涉及一种具有防护功能的电表。

背景技术

随着当前社会以及电力行业的发展，电表已经成为统计用电电量的常用工具，便于电力公司对电网电力的统计和分配，以及相应电费的清算。但与此同时，鉴于电表直接与电路连接，往往会由于雷电、电网电压波动、电表及相应线路老旧、静电等原因，出现电涌故障或电弧故障，导致电表的电控组件损坏或电表相关数据破坏等情况发生，严重时甚至引起相应的火灾事故。

专利号为US2014327449(A1)的申请文件公开了一种用于在电表安装处确定电表和插座之间是否存在电弧状况的系统和方法，通过保持正常背景噪声的记录并且寻找所有信道上的噪声的宽带增加，以实现电弧检测。但该专利文件仅涉及对电弧故障的检测以及防护，并未对电压波动、静电等原因造成的电涌故障进行防护，无法有效地对电表相关组件进行防护。

公布号为CN104160282A的申请文件公开了一种电力测量器，具备：电力测量部，其测定电力；通信端子，其使用于与通信线的连接；通信部，其向与上述通信端子连接的上述通信线输出由上述电力测量部测定出的电力的值；第一接地端子，其使用于与接地线的连接，该接地线用于将上述电力测量器接地；第二接地端子，其使用于与屏蔽线的连接，该屏蔽线对上述通信线进行电磁屏蔽；以及浪涌防护单元，其连接于上述第一接地端子与上述第二接地端子之间。该专利文件仅针对通信部这一电表部件进行电涌防护，从而不能有效地对电表其余测量部件进行电涌故障以及电弧故障的防护。

实用新型内容

本实用新型为了解决目前无法有效地对电表电弧故障以及电涌故障进行防护的问题，提出一种具有防护功能的电表，对电表中可能随时产生的电弧故障以及电涌故障进行检测，并提供及时的电路保护。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种具有防护功能的电表，包括测量部、电控部、接地端，接地端与地线连接，测量部分别与电网和接地端连接，所述电表还包括：

电涌防护单元，分别与电控部和接地端连接，用于对电表电涌故障进行防护；

电弧检测模块，与电控部连接，用于检测电表的电弧故障；

绝缘部分，设置在测量部和电控部之间，用于对测量部和电控部之间进行电气绝缘；

电控部与测量部之间通过通信网络连接。

进一步的，所述电控部包括：

中央处理器，用于处理电表相关的信息；

电位检测模块，与中央处理器连接，用于检测电控部的实时电位信息；

显示模块，与中央处理器连接，用于显示电力相关信息；

存储模块，与中央处理器连接，用于存储电表相关信息；

通信模块，与中央处理器连接。

进一步的，所述测量部包括：

编码器，分别与电压测量器和电流测量器连接，电压测量器、电流测量器均与电网电路连接；

开关驱动器，与电网开关连接，用于驱动电网开关，电网开关被配置在电网电路上；

通信单元，分别与编码器、开关驱动器连接；通信单元与通信模块之间通过通信网络连接。

优选的，所述通信网络为无线通信网络。

进一步的，所述电弧检测模块包括：

ISM频带读取器，为ISM网状无线电装置，具有检测ISM通信频带内的信号功能；

RSSI值处理器，与ISM频带读取器连接，用于处理ISM通信频带内信号的RSSI值。

作为优选，在电表中，RSSI值处理器分别与ISM频带读取器、中央处理器连接。

进一步的，所述电表还包括强电集成板和弱电集成板；

测量部被配置于强电集成板上，电控部和电弧检测模块被配置于弱电集成板上，强电集成板与弱电集成板为独立设置；

绝缘部分设置在强电集成板与弱电集成板之间。

优选的，所述绝缘部分为空气或绝缘树脂中的任一种。

进一步的，强电集成板与接地端连接，弱电集成板与电涌防护单元连接。

优选的，所述电涌防护单元为带间隙避雷器或充气浪涌放电管中的任一种。

与现有技术相比，本实用新型提出一种具有防护功能的电表，通过单独设置测量部和电控部，电控部与电涌防护单元、电弧检测模块连接，并通过电涌防护单元与接地端连接，不仅能够有效地对电表中的电涌以及电弧现象进行检测，而且能够及时地对电涌以及电弧故障进行防护，避免因电涌或电弧导致电表相关组件损坏的情况发生。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型所述的一种具有防护功能的电表的结构示意图；

图2是本实用新型所述的一种具有防护功能的电表的另一种结构示意图；

图3是本实用新型所述的一种具有防护功能的电表的弱电集成板的模块结构示意图；

图4是本实用新型所述的一种具有防护功能的电表的强电集成板的模块结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本实用新型可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

以下将通过实施例对本实用新型进行详细描述。

实施例1

如附图1所示，一种具有防护功能的电表，包括测量部、电控部、接地端，接地端与地线连接，测量部分别与电网和接地端连接；

其中测量部具有与现有技术相同的电力测量器件，用于对用电量进行测量，测量部与电网直接连接，用于测量电网中的强电(诸如220V居民用电)；电控部具有与现有技术相同的电力数据处理器件，在弱电(电表额定工作用电)的支持下，用于对电力检测相关信息进行处理，诸如电量的计算与统计、电费的计算与统计以及相关信息的存储、显示等。

所述电表还包括：

电涌防护单元，分别与电控部和接地端连接，用于对电表电涌故障进行防护；

电弧检测模块，与电控部连接，用于检测电表的电弧故障；

绝缘部分，设置在测量部和电控部之间，用于对测量部和电控部之间进行电气绝缘；

电控部与测量部之间通过通信网络连接。

其中，测量部与接地端连接的同时，测量部和电控部通过绝缘部分隔离开来，可以有效避免电控部的工作电力受到高压雷电或电网电涌的影响，导致电控部中的电压升高破坏相关电器件的情况；

同时在由于静电或电控部收到电网电涌的影响时，电控部上会产生一定的电涌，导致电控部承受相当的电涌电压。为了避免电涌现象对电控部的破坏，本实施例通过设置电涌防护单元，在电控部中的电涌电压达到额定值时，电控部控制电涌防护单元导通，即实现电控部与接地端的连接，从而将电控部上产生的电涌电荷及时接地。

此外，在电表与电网电路的连接点处，由于电表老化或附着污物等原因，会导致电弧故障的发生，不仅会破坏电表相关器件，而且严重时可能会引发火灾，对人们的人身安全以及财产安全造成较大的危害。本实施例通过设置电弧检测模块，通过电弧检测模块对电表电弧故障进行检测，当电弧检测模块检测到电弧故障发生时，电控部控制电表切断与电网电路的连接，以消除电弧。

需要说明的是，为了避免测量部与电控部中的电流相互干扰，测量部与电控部相互独立设置，且测量部与电控部之间仅通过通信网络连接，测量部通过通信网络将测量的相关电力信息发送给电控部，电控部通过通信网络将相关控制指令发送给测量部。

本实施例提出的一种具有防护功能的电表，通过单独设置测量部和电控部，电控部与电涌防护单元、电弧检测模块连接，并通过电涌防护单元与接地端连接，不仅能够有效地对电表中的电涌以及电弧现象进行检测，而且能够及时地对电涌以及电弧故障进行防护，避免因电涌或电弧导致电表相关组件损坏的情况发生。

实施例2

如附图1-4所示，为了进一步介绍所述电表的防护功能，本实施例对电控部以及测量部做一步说明。

所述电控部包括：

中央处理器，用于处理电表相关的信息，例如对测量部的电力测量信息计算电力用量并进行相关统计，调取相关数据，生成相关控制指令以控制电表相关部件的运作等。

电位检测模块，与中央处理器连接，用于检测电控部的实时电位信息；中央处理器分析电位检测模块检测到的实时电位值，当实时电位值大于电位额定值时，说明电控部中发生电涌现象，此时中央处理器控制电涌防护单元导通，即实现电控部与接地端的连接，从而将电控部上产生的电涌电荷及时接地。

显示模块，与中央处理器连接，用于显示电力相关信息，具体的，显示模块能够显示当月电力用量、当月电费、历史电力用量、历史电费、剩余预存电费、剩余预存电力等信息。

存储模块，与中央处理器连接，用于存储电表相关信息；其中存储模块至少存储有电位额定值、电力统计相关信息、中央处理器相关控制指令、以及其他电表预设数据等；需要说明的是，电位额定值在电表出厂时由电表生产商进行设定。

其中，存储模块可以包括下列存储介质类型中的至少一种类型的存储介质：闪存型、硬盘型、固态磁盘(SSD)型、硅磁盘驱动器(SDD)型、多媒体卡微型、卡型存储器(例如，SD或XD存储器类型)、随机存取存储器(RAM)型、静态随机存取存储器(SRAM)型、只读存储器(ROM)型、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)型、可编程只读存储器(PROM)型、磁存储器型、磁盘型以及光盘型。

通信模块，与中央处理器连接，用于电控部进行通信。

计时模块，与中央处理器连接，在电弧检测过程中处理相关的时间信息。

所述测量部包括：

编码器，分别与电压测量器和电流测量器连接，电压测量器、电流测量器均与电网电路连接；其中，电流检测器包括变流器、霍尔元件、或分路电阻，电流检测器检测电路电流，并提供与检测的电流成比例的低电平电压信号。电压检测器包括变压器、分压电阻或衰减器。电压检测器电路电压，并提供与检测的电压成比例的低电平电压信号。编码器至少包括模拟-数字转换器。编码器将表示电流检测器检测的电流信号转换为电流数据信息(诸如16位的二进制数字数据)，编码器将表示电压检测器检测的电压信号转换为电压数据信息(诸如16位的二进制数字数据)。

定时电路，至少包括计数器，以额定的时间间隔(诸如1毫秒)将脉冲信号输出到编码器，其中脉冲信号表示模拟-数字转换定时。

开关驱动器，与电网开关连接，用于驱动电网开关，电网开关被配置在电网电路上；

通信单元，分别与编码器、开关驱动器连接；通信单元与通信模块之间通过通信网络连接。所述通信单元与通信模块具有相匹配的通信协议及组件，具体可以为无线LAN(WLAN)(例如，Wi-Fi)、无线宽带(Wibro)、全球微波接入互操作性(Wimax)、高速下行链路分组接入(HSDPA)的无线因特网模块和使用蓝牙、射频识别(RFID)、红外线数据协会(IrDA)、超宽带(UWB)以及ZigBee(紫蜂)的短程通信模块以及有线通信模块中的任一种。

所述通信网络为无线通信网络，具体可以包括3G网络、4G网络、Wi-Fi(802.11)网络、Wi-Max(802.16)网络、蓝牙通信、ZigBee网络、跳频扩频(FHSS)无线电网络中的任一个。

实施例3

如附图3所示，为了对电弧检测过程做进一步说明，本实施例对电弧检测模块做进一步介绍，所述电弧检测模块包括：

ISM频带读取器，为ISM网状无线电装置，具有检测ISM通信频带内的信号功能；

RSSI值处理器，与ISM频带读取器连接，用于处理ISM通信频带内信号的RSSI值。

在电表中，RSSI值处理器分别与ISM频带读取器、中央处理器连接。

通常，在发生电弧故障时生成的电弧不仅会生成光谱信号，而且在ISM频谱中，尤其是ISM 900Mhz的频段处也会生成相应的电波信号，因此在检测电弧故障时，可以通过ISM频带读取器接收相应位置附近的电波信号，然后RSSI值处理器会对电波信号进行处理，生成在ISM 900Mhz频段处的RSSI值。

若电弧检测模块检测到电表处ISM 900Mhz频段的电波信号，并生成RSSI值，中央处理器直接将RSSI值与RSSI预设值进行比较，此过程为电表的电弧检测过程。

若RSSI值大于RSSI预设值，说明电表发生电弧故障，中央处理器生成断路指令，电控部将断路指令通过通信模块发送至测量部，测量部接收到断路指令后，由通信单元将断路指令发送给开关驱动器，开关驱动器根据断路指令控制电网开关断开，即断开电表与电网电路的连接，从而解除智能电表的电弧故障。另外，电控部通过计时模块计时，在经过额定时间后，中央处理器生成闭合指令，并通过通信模块发送至测量部，测量部接收闭合指令，开关驱动器根据闭合指令控制电网开关闭合，即使电表与电网电路重新连接，并进行上述电表的电弧检测过程，若仍存在电弧故障，则将电表与电路断开，并保持其断开状态，若不存在电弧故障，则保持电表与电路连接。

实施例4

如附图2-3所示，所述电表还包括强电集成板和弱电集成板；

测量部被配置于强电集成板上，电控部和电弧检测模块被配置于弱电集成板上，强电集成板与弱电集成板为独立设置；

绝缘部分设置在强电集成板与弱电集成板之间。

其中强电集成板与弱电集成板均具有常规的电路板结构，用于对测量部、电控部、电弧检测模块的相关组件进行装配。

所述绝缘部分为空气或绝缘树脂中的任一种。

强电集成板与接地端连接，弱电集成板与电涌防护单元连接。与实施例1相同，电涌防护单元与接地端连接。

所述电涌防护单元为带间隙避雷器或充气浪涌放电管中的任一种。

在对电涌故障的具体防护过程中，中央处理器分析电位检测模块检测到的实时电位值，当实时电位值大于电位额定值时，说明电控部中发生电涌现象，此时中央处理器控制电涌防护单元导通，即实现电控部与接地端的连接，从而将电控部上产生的电涌电荷及时接地。

此外，本实施例通过设置弱电集成板和强电集成板，有利于对电表各组件进行集成化装配，减小电表的尺寸；同时将二者独立设置，并且在二者之间设置绝缘部分，可以最大限度避免高压雷电或电网电涌对弱电集成板上的各个电气组件的影响，有效地对电表进行防护。

实施例5

为了提高电表的智能程度，同时便于用户或电力公司及时掌握电表相关故障信息，电表可以通过电控部的通信模块与用户终端或电力公司终端进行通信，即通信模块通过通信网络与用户终端或电力公司终端连接。

当电表检测到电涌故障或电弧故障发生时，电表通过通信网络将相关故障信息发送至用户终端或电力公司终端，不仅可以提醒用户对其电表的使用情况进行关注，同时也可以使电力公司及时掌握用户电表的运行情况，以便在必要时对电表进行及时的维护或更换。

其中，作为优选，用户终端为便于用户携带的具有通信功能的设备，例如手机、电脑、智能手环、智能手表等设备。电力公司终端设置在电力公司，为至少具有通信功能的服务器。

另外，在本实用新型中，通信网络优选为无线通信网络，包括3G网络、4G网络、Wi-Fi(802.11)网络、Wi-Max(802.16)网络、蓝牙通信、ZigBee网络、跳频扩频(FHSS)无线电网络中的任一个。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种具有防护功能的电表，包括测量部、电控部、接地端，接地端与地线连接，测量部分别与电网和接地端连接，其特征在于，所述电表还包括：

电涌防护单元，分别与电控部和接地端连接，用于对电表电涌故障进行防护；

电弧检测模块，与电控部连接，用于检测电表的电弧故障；

绝缘部分，设置在测量部和电控部之间，用于对测量部和电控部之间进行电气绝缘；

电控部与测量部之间通过通信网络连接。

2.如权利要求1所述的一种具有防护功能的电表，其特征在于，所述电控部包括：

中央处理器，用于处理电表相关的信息；

电位检测模块，与中央处理器连接，用于检测电控部的实时电位信息；

显示模块，与中央处理器连接，用于显示电力相关信息；

存储模块，与中央处理器连接，用于存储电表相关信息；

通信模块，与中央处理器连接。

3.如权利要求1所述的一种具有防护功能的电表，其特征在于，所述测量部包括：

编码器，分别与电压测量器和电流测量器连接，电压测量器、电流测量器均与电网电路连接；

开关驱动器，与电网开关连接，用于驱动电网开关，电网开关被配置在电网电路上；

通信单元，分别与编码器、开关驱动器连接；通信单元与通信模块之间通过通信网络连接。

4.如权利要求3所述的一种具有防护功能的电表，其特征在于，所述通信网络为无线通信网络。

5.如权利要求1所述的一种具有防护功能的电表，其特征在于，所述电弧检测模块包括：

ISM频带读取器，为ISM网状无线电装置，具有检测ISM通信频带内的信号功能；

RSSI值处理器，与ISM频带读取器连接，用于处理ISM通信频带内信号的RSSI值。

6.如权利要求5所述的一种具有防护功能的电表，其特征在于，在电表中，RSSI值处理器分别与ISM频带读取器、中央处理器连接。

7.如权利要求1所述的一种具有防护功能的电表，其特征在于，所述电表还包括强电集成板和弱电集成板；

测量部被配置于强电集成板上，电控部和电弧检测模块被配置于弱电集成板上，强电集成板与弱电集成板为独立设置；

绝缘部分设置在强电集成板与弱电集成板之间。

8.如权利要求7所述的一种具有防护功能的电表，其特征在于，所述绝缘部分为空气或绝缘树脂中的任一种。

9.如权利要求7所述的一种具有防护功能的电表，其特征在于，强电集成板与接地端连接，弱电集成板与电涌防护单元连接。

10.如权利要求9所述的一种具有防护功能的电表，其特征在于，所述电涌防护单元为带间隙避雷器或充气浪涌放电管中的任一种。