一种带剩余电流检测功能的电能表的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种带剩余电流检测功能的电能表。
【背景技术】
[0002]电能表作为电能计量装置，广泛应用于国计民生的各个方面。在低压电网中安装剩余电流动作保护器(residual current operated protective device，简称为 RCD，以下简称剩余电流保护器)是防止人身触电、电气火灾及电气设备损坏的一种有效的防护措施。世界各国和国际电工委员会通过制订相应的电气安装规程和用电规程在低压电网中大力推广使用剩余电流动作保护器。
[0003]其基本原理为铁芯包绕了一电气回路的全部载流导体，在磁芯内产生的磁通在一瞬间都与这些导体电流的算术和有关；在一方向流过的电流假设为正(II)，则在相反方向流过的电流就为负(12)。在无故障的正常回路中Il + 12 = 0，在磁芯内没有磁通，线圈内的电动势为零。接地故障电流Id穿过磁芯流向故障点，但却经大地或经TN系统的保护线返回电源。穿过磁芯的诸导体的电流因此不再平衡，电流差在磁芯内产生了磁通。此电流被称作“剩余”电流，这一原理也被认作“剩余电流”原理。
[0004]电能表作为用电的终端设备在测量电参数和计量电能量的同时具有剩余电流保护功能，可以提供精确的接地故障检测，可以控制及减少线损，防止因此而引起的设备事故以及电气火灾，可以作为电气火灾监控器，同时具有防触电，确保人身安全的作用。剩余电流保护需要外配专用的电流剩余电流互感器，根据采样的剩余电流值和设定的剩余电流动作值比较判断是否启动剩余电流保护功能。
[0005]为了适应不同的要求，将剩余电流作为越限任务，当剩余电流值大于定值时继电器动作或者发出告警。同时可以通过设定选择其功能投退、剩余电流阀值以及告警方式。
【发明内容】
[0006]本实用新型所要解决的问题:为使得电能表在测量电参数和计量电能量的同时具有剩余电流保护功能。
[0007]为解决上述问题，本实用新型采用的方案如下:
[0008]一种带剩余电流检测功能的电能表，包括处理器、非易失性存储器、计量单元、人机交互单元、通讯接口 ；所述处理器与所述非易失性存储器、计量单元、人机交互单元、通讯接口相连；其特征在于，该电能表还包括剩余电流互感器接口、模数转换单元、继电器和断路器接口 ；所述剩余电流互感器接口通过模数转换单元与所述处理器相连；所述断路器接口通过继电器与所述处理器相连。其中，非易失性存储器为铁电存储器；计量单元为具有电流和电压测量并计算电能值功能的集成电路芯片；人机交互单元由LCD显示屏、LED指示灯和按键组成；通讯接口为RS485接口。
[0009]进一步，还包括剩余电流互感器和断路器，所述剩余电流互感器通过所述剩余电流互感器接口经所述模数转换单元与所述处理器相连；所述断路器通过所述断路器接口经所述继电器与所述处理器相连。
[0010]本实用新型的技术效果如下:
[0011]1.本实用新型的电能表，可以有效的检测出终端用户的剩余电流，提供精确的接地故障检测，可以控制及减少线损，防止因此而引起的设备事故以及电气火灾。
[0012]2.本实用新型的电能表，可以提供多样化的报警和控制手段对剩余电流进行保护动作。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
[0015]如图1所示，一种带剩余电流检测功能的电能表，包括处理器10、电压电流采集器21、计量芯片22、剩余电流互感器31、剩余电流互感器接口 32、模数转换器33、继电器34、断路器接口 35、断路器36、非易失性存储器40、人机交互单元50和通讯接口 60。处理器10连接非易失性存储器40、人机交互单元50和通讯接口 60。电压电流采集器21和计量芯片22组成计量单元。电压电流采集器21用于采集电压量和电流量，所采集的数据为模拟量。计量芯片22为集成电路芯片，用于将电压电流采集器21所采集到的电压和电流的模拟量转换成数字量后计算电能值。电压电流采集器21经计量芯片22与处理器10相连，由此处理器10可以通过计量芯片22得到电压值、电流值以及电能值等数据。剩余电流互感器31通过剩余电流互感器接口 32经模数转换单元33与处理器10相连。剩余电流互感器31用于检测剩余电流，检测到的剩余电流以模拟量的方式通过剩余电流互感器接口 32送至模数转换单元33。模数转换单元33用于将模拟量的剩余电流转换成数字量送入至处理器10。处理器10通过继电器34和断路器接口 35连接断路器36。其中继电器34用于产生断路器36开断的控制信号，继电器34产生的开断控制信号通过断路器接口 35传送至断路器36。非易失性存储器40采用用于存储历史的电压、电流和电能数据以及配置参数。本实施例中，非易失性存储器40采用铁电存储器。人机交互单元50由IXD显示屏、LED指示灯和按键组成，用于人机交互。通讯接口 60采用RS485接口，用于上传数据和下发指令和配置数据。电压电流采集器21、剩余电流互感器31和断路器36均接在被检测和控制的交流线路上。其中，剩余电流互感器31靠近用户侧，连接用户设备99。断路器36位于上行侦U。电压电流采集器21位于剩余电流互感器31和断路器36之间。被检测和控制的交流线路为三相交流电。
[0016]本实施例的电能表可以通过人机交互单元50对剩余电流的报警阀值和报警方式进行设定，或者由后台服务器设定剩余电流的报警阀值和报警方式后通过RS485通讯接口60下发至该电能表。剩余电流的报警阀值和报警方式等参数值设定后保存在该电能表的非易失性存储器40中。当本实施的电能表安装在线路上时，通过剩余电流互感器31对剩余电流采样，采样值经过模数转换单元33的模数转换后提供给处理器10进行判断。处理器10根据非易失性存储器40内存储的剩余电流的报警阀值判断剩余电流是否越限，假如剩余电流超过该剩余电流的报警阀值，则处理器10通过继电器34向断路器36发出关断电路的控制指令，断路器36根据该控制指令关断电路。
[0017]需要说明的是上述实施例的电能表是安装在三相交流电上的电能表，本领域技术人员理解，本实用新型的电能表也可以是单相交流电的电能表。上述实施例中，非易失性存储器40为铁电存储器，本领域技术人员理解，非易失性存储器40也可以采用EEPROM等其他存储器。此外，上述实施例的电能表中，剩余电流互感器31和断路器36是内置的，也就是剩余电流互感器31和断路器36作为组件安装在该电能表内。内置的剩余电流互感器31和断路器36通过相应的接口(即剩余电流互感器接口 32和断路器接口 35)与处理器10相连，使得剩余电流互感器31和断路器36容易拆卸便于维修。本领域技术人员可以理解，剩余电流互感器31和断路器36也可以是外置的，当剩余电流互感器31和断路器36外置时，该电能表不包括剩余电流互感器31和断路器36，外置的剩余电流互感器31和断路器36通过其相应的接口(即剩余电流互感器接口 32和断路器接口 35)与该电能表相连。
【主权项】
1.一种带剩余电流检测功能的电能表，包括处理器、非易失性存储器、计量单元、人机交互单元、通讯接口 ；所述处理器与所述非易失性存储器、计量单元、人机交互单元、通讯接口相连；其特征在于，该电能表还包括剩余电流互感器接口、模数转换单元、继电器和断路器接口 ；所述剩余电流互感器接口通过模数转换单元与所述处理器相连；所述断路器接口通过继电器与所述处理器相连。
2.如权利要求1所述的带剩余电流检测功能的电能表，其特征在于，该电能表还包括剩余电流互感器和断路器，所述剩余电流互感器通过所述剩余电流互感器接口经所述模数转换单元与所述处理器相连；所述断路器通过所述断路器接口经所述继电器与所述处理器相连。
3.如权利要求1或2所述的带剩余电流检测功能的电能表，其特征在于，所述非易失性存储器为铁电存储器或EEPROM。
4.如权利要求1或2所述的带剩余电流检测功能的电能表，其特征在于，所述计量单元包括计量芯片和电压电流采集器；所述计量芯片为具有电流和电压测量并计算电能值功能的集成电路芯片。
5.如权利要求1或2所述的带剩余电流检测功能的电能表，其特征在于，所述人机交互单元由IXD显示屏、LED指示灯和按键组成。
6.如权利要求1或2所述的带剩余电流检测功能的电能表，其特征在于，所述通讯接口为 RS485 接 P ο
【专利摘要】本实用新型公开了一种带剩余电流检测功能的电能表，包括处理器、非易失性存储器、计量单元、人机交互单元、通讯接口；所述处理器与所述非易失性存储器、计量单元、人机交互单元、通讯接口相连；其特征在于，该电能表还包括剩余电流互感器接口、模数转换单元、继电器和断路器接口；所述剩余电流互感器接口通过模数转换单元与所述处理器相连；所述断路器接口通过继电器与所述处理器相连。本实用新型的电能表，可以有效的检测出终端用户的剩余电流，提供精确的接地故障检测，可以控制及减少线损，防止因此而引起的设备事故以及电气火灾。
【IPC分类】G01R22-06, H02H3-34
【公开号】CN204405734
【申请号】CN201520074030
【发明人】吕开亮, 刘志明
【申请人】南京天溯自动化控制系统有限公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年2月3日