CN216285451U - 一种开合式低压电流互感器及无线电能采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种开合式低压电流互感器及无线电能采集装置，包括固定部分和活动部分，固定部分和活动部分通过中部固定支撑轴连接，固定部分侧壁设置圆形块，活动部分侧壁设置对应卡扣，两部分内壁均有胶皮弧形软垫。活动部分设置无线电能采集装置，无线电能采集装置能够实时的采集交流供配电设施中每个供电回路的电流、电压信息实现与智能配变终端的相互通信，各装置之间实现无线自动组网连接，降低了安装成本。

Description

一种开合式低压电流互感器及无线电能采集装置

技术领域

本实用新型涉及物联网、电子技术领域，尤其涉及一种开合式低压电流互感器及无线电能采集装置。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着配电物联网升级和智能电网进一步向低压侧延伸，为强化配网全过程管控和增强优质服务互动能力，进一步提高状态全面感知、信息高效处理、应用便捷的智慧配电网络，智能配变终端建设工作全面展开。在终端建设过程中如何安全、高效、便利、高质量地完成低压电能数据的采集工作是重中之重。在现有的技术路线下，采集各低压间隔的电能信息，需使用常规低压电流互感器获取电流信息，带电压接电压线获取电压信息，并在低压柜后方制作固定导轨、安装端子排和多功能表，单个三相回路需使用12组连接线连接，耗费1.5个工时以上，过程中易发生接线失误、电流端子排开路及电压端子排保险漏装等问题；各个多功能表模块获取的电能数据上传智能配变终端，需布设通信线路，通过485接线的方式逐一上传各个数据采集模块的电流电压数据，并需单独配置多功能表波特率与对应序号，在安装布线过程中，一旦出现485通信连线反接会导致后段所有数据无法上传。

发明人发现，目前新建及老旧小区单个低压柜会有6到8组以上低压出线，按照当前的设计方案，屏柜后方安装原采集装置，会直接导致排线布局紧凑，大量占用柜内有限空间，长期运行后易发生线路老化掉皮，存在发生短路的危险。人们在装配过程中，费时费力，配件多，故障率高，安装及运维过程中浪费时间，布线长不便于查找维护。

实用新型内容

为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本实用新型的第一个方面提供一种开合式低压电流互感器，包括固定部分和活动部分。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

固定部分和活动部分通过中部固定支撑轴连接，固定部分侧壁设置圆形块，活动部分侧壁设置对应卡扣，两部分内壁均有胶皮弧形软垫。

为了解决上述问题，本发明的第二个方面提供一种无线电能采集装置，其设置于开合式低压电流互感器的活动部分上。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

所述装置连接电压采样接线端子，电压采样接线端子一端采用穿刺式取电线夹固定于线缆和零线铜排上，另一端引出与电压采集及供电模块连接。

进一步的技术方案，包括电压采集模块和电流采集模块，所述电压采集用于将电压信号传输至电能采样芯片模块进行电压信号采样，所述电流采集模块用于将电流信号传输至电能采样芯片模块进行电流信号采样。

进一步的技术方案，所述电流采集模块承接开合式低压电流互感器，用于通过开合式低压电流互感器做变比采样，将输入的大电流信号转换为小电流信号。

进一步的技术方案，所述电流采集模块采用完全差分输入采样。

进一步的技术方案，所述电压采集模块通过串接电阻分压采样，用于对单相电压输入的取值，接入分压回路采样。

进一步的技术方案，还包括供电模块，所述供电模块用于为电压采集模块、电流采集、电能采样芯片、温度测量模块、LED显示模块以及无线通信模块提供工作电压。

进一步的技术方案，所述取电线夹上设置旋转锁定旋钮。

进一步的技术方案，所述取电线夹使用阻燃绝缘的尼龙材料。

进一步的技术方案，所述无线通信模块和电能采样芯片模块分别和LED显示模块连接，所述LED显示模块用于指示无线传输状态和数据处理状态。

本实用新型相对于现有技术具有以下优点：

1、本实用新型所提供的无线电能采集装置由于没有明显采集线缆，整个系统的各个采集装置具有集成度高、可靠性高、功耗低、体积小等优点，维护检修方便；

2、本实用新型所提供的无线电能采集装置能够实时的采集交流供配电设施中每个供电回路的电流、电压信息，适配的LoRa。ZigBee以及WiFi等短距离无线通信技术，可省去一系列采集设备相互间的有线电缆，实现与智能配变终端的相互通信，各装置之间实现无线自动组网连接，降低了安装成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本实用新型的开合式低压电流互感器结构示意图；

图2为本实用新型的无线电能采集装置安装结构示意图；

图3为本实用新型的无线电能采集装置整体结构示意图；

图4是本实用新型的电压采样及供电模块电路示意图；

图5是本实用新型的电流采样模块电路示意图；

图6是本实用新型的电能采样芯片模块电路示意图；

图7是本实用新型的温度测量模块电路示意图；

图8是本实用新型的LED显示模块的电路示意图。

图1中，1-固定部分，2-活动部分，3-固定支撑轴，4-圆形块，5-卡扣，6-胶皮弧形软垫，7-智能采集模块，8-电压采样输入端子，9-硅钢铁磁芯。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种用于配电终端的开合式低压电流互感器，包括固定部分1和活动部分2，固定部分1和活动部分2通过中部固定支撑轴3连接，固定部分1侧壁设置圆形块4，活动部分2侧壁设置对应卡扣5，两部分内壁均有胶皮弧形软垫6，两侧闭合时胶皮软垫6所占空间大小根据线缆线径的细微调整，进行互感器固定牢靠；将低压供配电回路中线缆的负载电流按照400/5变比转换为0～5A的电流。固定部分1和活动部分2内部包含硅钢铁磁芯9，当二者合闭时硅钢铁磁芯9形成闭合磁通回路，增加磁导通率，减小涡流损耗，提高电流互感器采样精度。

实施例2

如图2所示，本实施例提供无线电能采集装置，上述实施例1中开合式低压电流互感器活动部分2设置无线电能采集装置7，无线电能采集装置7连接电压采样接线端子8，所述电压采样接线端子8一端使用穿刺式取电线夹，旋转锁定旋钮将取电线夹固定于线缆上，穿刺深度达到12mm，可确保完成刺扎取电；通过引出零线铜排，采用2.5的护套线缆，线缆间距5.08，穿刺线夹使用阻燃绝缘的PC/ABS尼龙材料，保证电压采样的电气隔离安全，另一端和电压采集及供电模块连接。

本实用新型为了解决上述问题，通过各装置与配变终端之间实现无线自动组网连接，可省去一系列采集设备相互间的采集和通信线缆，极大的降低了安装的时间和人工成本，方便了技术人员的维护检修。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术措施：

图3为本实用新型的无线电能采集装置的整体结构示意图，如图1所示，包括电压采样及供电模块、电流采集模块、电能采样芯片模块、温度测量模块、LED显示模块以及无线通信模块；

所述电压采样接线端子和电压采样及供电模块连接，所述开合式低压电流互感器承接电流采集模块，所述开合式低压电流互感器将低压供配电回路中线缆的负载电流按照400/5变比转换为0～5A的电流，所述电压采样及供电模块用于将电压信号传输至电能采样芯片模块进行电压信号采样，所述电流采集模块用于将电流信号传输至电能采样芯片模块进行电流信号采样。

具体的实施方式如下：

图4为电压采样及供电模块电路示意图，如图4所示，所述电压采样及供电模块通过串接电阻分压采样，完成对单相电压输入的取值，接入分压回路采样，将电压采集信号输入电能采样芯片模块，同时为电能采样芯片、温度测量模块、LED显示模块以及无线通信模块等提供5V或3.3V的工作电压。

进一步的的技术方案，模块电压适用范围在100V到480V之间，电压采样接线端子L、N极连接模块电压输入端，为避免瞬间高压损坏内部器件和电路，高压输入端采用电阻保险丝，压敏电阻作防雷保护。在高压输入时，电阻保险丝缓冲吸收瞬间电压，后端压敏电阻，内阻瞬间降低使其导通，有效泄放和吸收雷击电压。

电势能输入点相对参考位置的电阻总阻值为2.201M欧姆，通过阻值分压得到相电压Vin＝220/220(V)，输入220V经过隔离12V电源模块后，输出稳定直流电压DC12V，后端经过BUCK芯片检测输出电压的大小，自动调节内部占空比，使其输出稳定5V电压，5V电压后端接BUCK芯片XC6206转3.3V稳定直流电压。

图5为电流采集模块电路示意图，如图5所示，所述电流采集模块承接开合式低压电流互感器，通过5A/5mA(1000:1)的互感器做变比采样，用于将输入的0～5A大电流信号转换为0-5mA的小电流信号，传输给电能采样芯片进行电流信号采样；电流输入通过互感器，次级电流缩小1000倍，并采用完全差分输入方式，实现有效滤除杂波干扰，提高采样精度。

图6为本实用新型的电能采样芯片模块电路示意图，如图6所示，所述电能采样芯片模块用于对电压采集模块和电流采集模块输出的电流、电压信号进行采样，所述采样芯片本技术领域人员可根据具体情况选择。

例如，采用芯片RN8209由ACDD和RST_N引脚连接电阻电容构成复位电路，当处于低电平时，芯片处于复位状态，正常运行。芯片引脚OSC0与OSCI外接晶振与22PF电容，引脚SDI与SDO为数据输入输出引脚，向无线通信模块传递数据。芯片引脚PF连接LED显示模块，确定采集模块的数据处理状态，芯片引脚V2P、V2N外连电流采样通道，引脚V3P、V3N外连电流采样通道，由电能采样芯片采集后处理数据，通过引脚SDI与SDO传输数据至无线通信模块，由芯片内部的逻辑器件根据输入的电能信号计算回路电压频率、功率因数、有功功率以及无功功率；

所述无线通信模块，用于为电能采集装置提供无线通信能力，同时采集数据与智能配变终端侧通信，不与其他设备通信。可通过配置节点装置的短地址来确定通信对象，实现点对点传输。

本技术领域人员可根据实际需要无线通信模块可配置为各种不同类型的无线通信模块，包括LoRa无线通信模块、ZigBeei设备节点模块以及WIFI无线通信模块。

图7为本实用新型的温度测量模块，如图7所示，采用DS18B20数字温度传感器，该型号传感器不需要任何外围元件，应用专用的数字模块采集技术和传感技术，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成短路上，适应电压范围3.0～5.5V，测量温度范围为-55℃～125℃,精度为±0.2℃，具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。

图8为本实用新型的LED显示模块，如图8所示，LED显示模块分别和电能采样芯片模块、无线通信模块连接，和无线通信模块模块连接用于指示数据传输状态，和电能采样芯片模块连接用于指示数据处理状态；该显示模块具备高亮长寿命LED指示灯，方便技术人员安装维护过程中观察无线采集装置的通信状况；模块具备高精度实时时钟功能，输出频率为1Hz。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种开合式低压电流互感器，其特征在于，包括固定部分和活动部分，固定部分和活动部分通过中部固定支撑轴连接，固定部分侧壁设置圆形块，活动部分侧壁设置对应卡扣，两部分内壁均有胶皮弧形软垫。

2.无线电能采集装置，设置于权利要求1所述的开合式低压电流互感器活动部分，其特征在于，所述装置连接电压采样接线端子，电压采样接线端子一端采用穿刺式取电线夹固定于线缆和零线铜排上，另一端引出与电压采集及供电模块连接。

3.如权利要求2所述的无线电能采集装置，其特征在于，包括电压采集模块和电流采集模块，所述电压采集用于将电压信号传输至电能采样芯片模块进行电压信号采样，所述电流采集模块用于将电流信号传输至电能采样芯片模块进行电流信号采样。

4.如权利要求3所述的无线电能采集装置，其特征在于，所述电流采集模块承接开合式低压电流互感器，用于通过开合式低压电流互感器做变比采样，将输入的大电流信号转换为小电流信号。

5.如权利要求3所述的无线电能采集装置，其特征在于，所述电流采集模块采用完全差分输入采样。

6.如权利要求3所述的无线电能采集装置，其特征在于，所述电压采集模块通过串接电阻分压采样，用于对单相电压输入的取值，接入分压回路采样。

7.如权利要求2所述的无线电能采集装置，其特征在于，还包括供电模块，所述供电模块用于为电压采集模块、电流采集模块、电能采样芯片模块、温度测量模块、LED显示模块以及无线通信模块提供工作电压。

8.如权利要求2所述的无线电能采集装置，其特征在于，所述取电线夹上设置旋转锁定旋钮。

9.如权利要求2所述的无线电能采集装置，其特征在于，所述取电线夹使用阻燃绝缘的尼龙材料。

10.如权利要求7所述的无线电能采集装置，其特征在于，所述无线通信模块和电能采样芯片模块分别和LED显示模块连接，所述LED显示模块用于指示无线传输状态和数据处理状态。

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