CN208423766U - 电能表用过欠压保护装置 - Google Patents

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卢科军
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本实用新型涉及低压电器技术领域,具体涉及一种电能表用过欠压保护装置,其包括主控MCU,以及分别与主控MCU相连的电压检测模块、电能表外置断路器;所述电能表外置断路器串接在电能表的出线端,电压检测模块的输入端与电能表外置断路器的进线端相连,电压检测模块包括前端电压检测模块和过/欠压检测模块,主控MCU通过过/欠压检测模块检测到电源电压发生过压/欠压,即控制电能表外置断路器断开;本实用新型可在电路出现过欠电压故障时,自动切断电路,保护用户,而且基于现有电路进行设计,结构简单,易于实行。

Description

电能表用过欠压保护装置
技术领域
本实用新型涉及低压电器技术领域,具体涉及一种电能表用过欠压保护装置。
背景技术
随着智能电网的建设的推进,智能电表作为智能电网的终端,已经广泛应用在低压配电系统中,为了提升智能电表的安全性,一般采用外置断路器的方式对电表进行保护,同时实现费控功能。
目前大多数智能电表外置低压断路器可解决需要频繁手动操作的难题,能够与智能电表配合达到自动合闸和分闸的功能,同时可以实现对线路的过电流保护和费控功能,但是无法对线路运行的过欠压故障进行相应的保护动作及故障提示,导致断路器故障情况下使用者操作存在安全隐患,而且后端电器设备在电压故障状态下长时间运行,容易损坏。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷,提供一种电能表用过欠压保护装置,可在电路出现过欠电压故障时,自动切断电路,保护用户,而且基于现有电路进行设计,结构简单,易于实行。
一种电能表用过欠压保护装置,其包括主控MCU 2,以及分别与主控 MCU 2相连的电压检测模块15、电能表外置断路器;
所述电能表外置断路器串接在电能表的出线端,电压检测模块15的输入端与电能表外置断路器的进线端相连,电压检测模块15包括前端电压检测模块1和过/欠压检测模块5,主控MCU 2通过过/欠压检测模块5检测到电源电压发生过压/欠压,即控制电能表外置断路器断开。
优选的,还包括与电能表外置断路器相连的用于驱动电能表外置断路器闭合/断开的驱动机构,主控MCU 2通过驱动机构控制电能表外置断路器的断开/闭合。
优选的,所述驱动机构包括电机,主控MCU 2通过电机驱动模块与电机相连。
优选的,所述电压检测模块15包括输入端Uin、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电容C100和接地端,电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17和电阻R18依次串接在输入端Uin和接地端之间,电容 C100一端与电阻R17和电阻R16之间的节点相连,另一端与接地端相连;
所述前端电压检测模块1包括与电阻R16和电阻R17之间的节点相连的检测端Ucheck,过/欠压检测模块5包括与电阻R18和电阻R17之间的节点相连的检测端Uover,检测端Ucheck和检测端Uover均与主控MCU 2相连。
优选的,还包括电能表控制电平检测与指示模块4,电能表控制电平检测与指示模块4包括用于输入电平信号的input端、Bill_Ctrl端,以及依次串接在input端和Bill_Ctrl端之间的整流二极管D10、限流电阻R24、故障指示控制开关6、发光二极管D9和滤波电路;所述整流二极管D10的阳极与input端相连,阴极与限流电阻R24相连,发光二极管D9的阳极与故障指示控制开关6相连,阴极与滤波电路相连,发光二极管D9是电能表费控指示灯3,故障指示控制开关6与主控MCU 2相连。
优选的,所述指示控制开关6为三极管Q1,三极管Q1的集电极与电阻 R24相连,发射极与发光二极管D9的阳极相连,基极与主控MCU 2相连。
优选的,所述驱动机构包括电机驱动模块201和传动结构,所述传动结构包括与电机驱动模块201电连的电机206,电机206与传动齿轮组驱动相连,传动齿轮组包括第三传动齿轮2073,第三传动齿轮2073与合闸驱动件204、脱扣驱动件205驱动相连,合闸驱动件204与电能表外置断路器的操作手柄联动连接;
所述驱动机构的电机驱动模块201通过电机206驱动第三传动齿轮 2073向一侧旋转,带动合闸驱动件204使断路器100的操作手柄摆动实现电能表外置断路器的合闸;所述电机驱动模块201通过电机206驱动第三传动齿轮2073向另一侧转动,带动脱扣驱动件205触发电能表外置断路器脱扣实现电能表外置断路器的分闸。
本实用新型的电能表用过欠压保护装置,其电压检测模块将检测的信号传输给主控MCU,主控MCU判断电源发生过压或欠压时,控制电能表外置断路器断开,避免用户在故障状态下操作,发生安全问题,同时避免电器设备在故障状态下长时间工作发生损坏。此外,本实用新型电能表用过欠压保护装置还包括电能表控制电平检测模块,电能表控制电平检测模块包括电能表费控指示灯和电压指示控制开关,当电压检测模块将检测到的信号传输给主控MCU,主控MCU判断电源发生过压或欠压故障时,通过电压指示控制开关控制电能表费控指示灯由常亮状态改变为闪烁状态,以利于用户及时发现过欠压情况,及时采取措施。
附图说明
图1是本实用新型电能表用过欠压保护装置的结构示意图;
图2是本实用新型电压检测模块的电路拓扑图;
图3是本实用新型电能表控制电平检测与指示模块的电路拓扑图;
图4是本实用新型驱动机构的结构示意图;
图5是本实用新型驱动机构的另一结构示意图;
图6是本实用新型驱动机构的第三结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图1-6给出的实施例,进一步说明本实用新型的电能表用过欠压保护装置的具体实施方式。本实用新型的电能表用故障检测装置不限于以下实施例的描述。
本实用新型的电能表过欠压保护装置,其包括主控MCU 2,以及分别与主控MCU 2相连的电压检测模块15、电能表外置断路器;
所述电能表外置断路器串接在电能表的出线端,电压检测模块15的输入端与电能表外置断路器的进线端相连,电压检测模块15包括前端电压检测模块1和过/欠压检测模块5,主控MCU 2通过过/欠压检测模块5检测到电源电压发生过压/欠压,即控制电能表外置断路器断开。
本实用新型的电能表用过欠压保护装置,其过/欠压检测模块5将检测的信号传输给主控MCU 2,主控MCU 2判断电源电压发生过压或欠压时,控制电能表外置断路器断开,避免用户在故障状态下操作,发生安全问题,同时避免电器设备在故障状态下长时间工作发生损坏;而且本实用新型电能表用过欠压保护装置在原有电能表电路上设置,结构简单、便于实施。
如图1所示为本实用新型的电能表用过欠压保护装置的一个实施例。
本实用新型的电能表用过欠压保护装置,其包括电能表、用于控制电路通断的电能表外置断路器、主控MCU 2,以及与主控MCU 2相连的电压检测模块15;所述电信号检测模块15包括分别与主控MCU 2相连的前端电压检测模块1和过/欠压检测模块5,主控MCU 2与电能表外置断路器相连以控制其闭合或断开。
优选的,本实用新型的电能表用过欠压保护装置还包括用于控制电能表外置断路器闭合/断开的驱动机构,驱动机构与主控MCU 2相连。
优选的,所述驱动机构包括电机,主控MCU 2通过用于驱动电机动作的电机驱动模块与电机相连。
所述前端电压检测模块1将信号传输给主控MCU 2,由主控MCU 2判断电源电压是否正常、是否满足电能表外置断路器的动作需要。所述过/欠压检测模块5将信号传输给主控MCU 2,由主控MCU 2判断电源电压是否发生过压/欠压。所述主控MCU 2依据电源电压正常与否,控制电能表外置断路器闭合/断开。
优选的,如图2所示,所述电压检测模块15包括输入端Uin、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电容C100和接地端,电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17和电阻R18依次串接在输入端Uin和接地端之间,电容C100一端与电阻R17和电阻R16之间的节点相连,另一端与接地端相连;所述前端电压检测模块1包括与电阻R16和电阻R17之间的节点相连的检测端Ucheck,过/欠压检测模块5包括与电阻R18和电阻R17之间的节点相连的检测端Uover,检测端Ucheck和检测端Uover均与主控MCU2 相连。
本实用新型的电能表用过欠压保护装置至少包括以下两种工作状态:
工作状态一:所述主控MCU 2通过前端电压检测模块1检测到电源电压满足电能表外置断路器动作需要,主控MCU 2通过过/欠压检测模块5检测到电源电压中无异常,则主控MCU 2控制电能表外置断路器闭合。
工作状态二:所述主控MCU 2通过前端电压检测模块1检测到电源电压满足电能表外置断路器的动作需要,主控MCU 2通过过/欠压检测模块5 检测到电源电压发生过压或欠压,则主控MCU 2控制电能表外置断路器断开;当主控MCU 2通过过/欠压检测模块5检测到电源电压的异常消除时,则控制电能表外置断路器闭合。
优选的,如图3所示,本实用新型电能表用过欠压保护装置还包括与主控MCU 2相连的电能表控制电平检测与指示模块4,电能表控制电平检测与指示模块4包括用于输入电平信号的input端、Bill_Ctrl端,以及依次串接在input端和Bill_Ctrl端之间的整流二极管D10、限流电阻R24、故障指示控制开关6、发光二极管D9和滤波电路;所述整流二极管D10的阳极与input端相连,阴极与限流电阻R24相连,发光二极管D9的阳极与故障指示控制开关6相连,阴极与滤波电路相连,发光二极管D9是电能表费控指示灯3,故障指示控制开关6与主控MCU 2相连,电能表由input端输入电平型号,经过电能表电平控制检测与指示模块4对电平信号进行处理,由Bill_Ctrl端传输给主控MCU 2,主控MCU 2依据电能表电平控制检测与指示模块4处理后的电平信号控制故障指示控制开关6。
优选的,如图3所示,所述滤波电路包括电阻R26、稳压二极管D19、电容C8、电阻R28、电容C9,电阻R26串接在发光二极管D9和Bill_Ctrl 端之间,稳压二极管D19的阴极与发光二极管D9和电阻R26之间的节点相连,稳压二极管D19阳极接地,电容C8的一端、电阻R28的一端、电容C9 的一端均与电阻R26和Bill_Ctrl端之间的节点相连,电容C8的另一端、电阻R28的另一端、电容C9的另一端均接地。
优选的,所述指示控制开关6为三极管Q1,三极管Q1的集电极与电阻 R24相连,发射极与发光二极管D9的阳极相连,基极与主控MCU 2相连。
所述主控MCU 2由电能表控制电平检测与指示模块4获取的费控信号正常,则主控MCU 2通过故障指示控制开关6控制电能表费控指示灯3常亮,费控信号处于欠费状态时,则电能表费控指示灯3常灭。当电源电压发生过压或欠压时,主控MCU 2通过故障指示控制开关6控制电能表费控指示灯3闪烁。
优选的,如图4-图6所示,所述驱动机构包括电机驱动模块201以及与电机驱动模块201相连的传动结构,传动结构包括驱动机构基座,以及设置在驱动机构基座内部的合闸驱动件204、脱扣驱动件205、电机206和与电机206驱动连接的传动齿轮组,驱动机构基座还包括与其配合的驱动机构盖体,传动齿轮组包括与电机206的输出轴齿轮连接的第一传动齿轮 2071、与第一传动齿轮2071齿轮连接的第二传动齿轮2072以及与第二传动齿轮2072齿轮连接的第三传动齿轮2073,电机驱动模块201与电机206 电连,控制电机206动作实现正转、反转或停止,第三传动齿轮2073通过传动杆208与合闸驱动件204驱动相连,第三传动齿轮2073与脱扣驱动件205驱动连接,合闸驱动件204与电能表外置断路器的操作机构联动。
所述驱动机构驱动电能表外置断路器合闸的动作过程,电机驱动模块 201控制电机206正转,驱动第三传动齿轮2073向一侧旋转,从而带动合闸驱动件204使电能表外置断路器的操作机构动作实现电能表外置断路器的合闸;驱动机构驱动电能表外置断路器分闸的动作过程,电机驱动模块 201控制电机206反转,驱动第三传动齿轮2703向另一侧旋转,第三传动齿轮2703转动至与脱扣驱动件205接触连接,通过脱扣驱动件205触发电能表外置断路器脱扣实现电能表外置断路器分闸。所述合闸驱动件204和脱扣驱动件205通过共用的传动结构带动,实现电能表外置断路器的合闸/ 分闸,其结构简单,简化驱动机构的控制结构,整体外壳尺寸小,特别适用于电能表外置断路器,同时自动合闸和分闸过程中合闸驱动件204和脱扣驱动件205往两个相反的方向摆动,保障合闸和分闸的驱动过程可靠且有序,避免发生干涉。
所述脱扣驱动件205在第三传动齿轮2073驱动下可推动电能表外置断路器的脱扣杆,使电能表外置断路器完成脱扣动作。所述合闸驱动件204 与电能表外置断路器的操作机构的操作手柄联动,可以直接或间接连接,在第三传动齿轮2073驱动下可带动电能表外置断路器的操作手柄合闸。
如图4所示,所述第三传动齿轮2073通过传动杆208与合闸驱动件204 驱动相连,其中,传动杆208与合闸驱动件204分离式连接,使合闸动作完成后,合闸驱动件204与传动杆208分离,不影响合闸驱动件204的手动操作和脱扣的复位。具体的,所述传动杆208的一端连接在第三传动齿轮2073上,传动杆208的另一端伸入驱动机构基座的轨迹槽内,合闸驱动件204的一端转动安装在驱动机构基座的底板上,且与电能表外置断路器的操作手柄联动连接,合闸驱动件204的另一端位于轨迹槽的上方,第三传动齿轮2073可带动传动杆208沿轨迹槽滑行至与合闸驱动件204接触连接,从而推动合闸驱动件204摆动。
如图5所示,所述脱扣驱动件205的一端转动安装在驱动机构基座的底板上,且通过复位扭簧2050与驱动机构基座弹性连接,脱扣驱动件205 的另一端位于第三传动齿轮2073的下方与第三传动齿轮2073的第二驱动凸起2075配合,且与电能表外置断路器的脱扣杆对应设置,第三传动齿轮 2073的第二驱动凸起2075旋转至与脱扣驱动件205接触连接,从而带动脱扣驱动件205推动电能表外置断路器的脱扣杆,以完成电能表外置断路器的脱扣动作。
优选的,所述电机驱动模块201是控制线路板。
需要指出的是,所述电机驱动模块201控制电机206正转、翻转或停转为本领域的常规技术手段,再此就不在赘述。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明,不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种电能表用过欠压保护装置,其特征在于,其包括主控MCU(2),以及分别与主控MCU(2)相连的电压检测模块(15)、电能表外置断路器;
所述电能表外置断路器串接在电能表的出线端,电压检测模块(15)的输入端与电能表外置断路器的进线端相连,电压检测模块(15)包括前端电压检测模块(1)和过/欠压检测模块(5),主控MCU(2)通过过/欠压检测模块(5)检测到电源电压发生过压/欠压,即控制电能表外置断路器断开。
2.根据权利要求1所述的电能表用过欠压保护装置,其特征在于:还包括与电能表外置断路器相连的用于驱动电能表外置断路器闭合/断开的驱动机构,主控MCU(2)通过驱动机构控制电能表外置断路器的断开/闭合。
3.根据权利要求2所述的电能表用过欠压保护装置,其特征在于:所述驱动机构包括电机,主控MCU(2)通过电机驱动模块与电机相连。
4.根据权利要求1所述的电能表用过欠压保护装置,其特征在于:
所述电压检测模块(15)包括输入端Uin、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电容C100和接地端,电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17和电阻R18依次串接在输入端Uin和接地端之间,电容C100一端与电阻R17和电阻R16之间的节点相连,另一端与接地端相连;
所述前端电压检测模块(1)包括与电阻R16和电阻R17之间的节点相连的检测端Ucheck,过/欠压检测模块(5)包括与电阻R18和电阻R17之间的节点相连的检测端Uover,检测端Ucheck和检测端Uover均与主控MCU(2)相连。
5.根据权利要求1所述的电能表用过欠压保护装置,其特征在于:
还包括电能表控制电平检测与指示模块(4),电能表控制电平检测与指示模块(4)包括用于输入电平信号的input端、Bill_Ctrl端,以及依次串接在input端和Bill_Ctrl端之间的整流二极管D10、限流电阻R24、故障指示控制开关(6)、发光二极管D9和滤波电路;所述整流二极管D10的阳极与input端相连,阴极与限流电阻R24相连,发光二极管D9的阳极与故障指示控制开关(6)相连,阴极与滤波电路相连,发光二极管D9是电能表费控指示灯(3),故障指示控制开关(6)与主控MCU(2)相连。
6.根据权利要求5所述的电能表用过欠压保护装置,其特征在于:
所述指示控制开关(6)为三极管Q1,三极管Q1的集电极与电阻R24相连,发射极与发光二极管D9的阳极相连,基极与主控MCU(2)相连。
7.根据权利要求3所述的电能表用过欠压保护装置,其特征在于:
所述驱动机构包括电机驱动模块(201)和传动结构,所述传动结构包括与电机驱动模块(201)电连的电机(206),电机(206)与传动齿轮组驱动相连,传动齿轮组包括第三传动齿轮(2073),第三传动齿轮(2073)与合闸驱动件(204)、脱扣驱动件(205)驱动相连,合闸驱动件(204)与电能表外置断路器的操作手柄联动连接;
所述驱动机构的电机驱动模块(201)通过电机(206)驱动第三传动齿轮(2073)向一侧旋转,带动合闸驱动件(204)使断路器(100)的操作手柄摆动实现电能表外置断路器的合闸;所述电机驱动模块(201)通过电机(206)驱动第三传动齿轮(2073)向另一侧转动,带动脱扣驱动件(205)触发电能表外置断路器脱扣实现电能表外置断路器的分闸。
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