智能电表外置微型断路器方案设计
电能表外置断路器的工作原理及设计
电能表外置断路器的工作原理及设计今天为大家介绍一项国家发明授权专利——一种电能表外置断路器。
该专利由温州圣普电气有限公司申请,并于2017年3月15日获得授权公告。
内容说明本发明涉及低压电器自动控制领域,尤其是一种电能表外置断路器。
发明背景为了实现国家供电网络的智能控制,2015年2月,国家电网公司公布了一种电能表外置断路器的技术规范,要求该电能表外置断路器与小型断路器配合使用时,能使小型断路器在使用过程中电能表外置断路器处于手动状态下小型断路器在欠费时不能合闸的要求;还要求在小型断路器合闸的情况下,电能表外置断路器必须处于动力脱离状态,目前,国内外尚无完全符合该规范的产品及其控制方案。
发明内容针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种电能表外置断路器处于分闸的情况下小型断路器在欠费时不能合闸且电能表外置断路器在合闸后实现动力脱离的电能表外置断路器。
本发明的技术方案是这样实现的:一种电能表外置断路器,其特征在于:包括与若干极小型断路器的手柄联动的电动合闸机构及与电动合闸机构联动的跳闸机构,所述的电动合闸机构包括平面竖齿从动轮、伞形主动轮及电机,该平面竖齿从动轮通过传动轴与若干极小型断路器的手柄联动,该伞形主动轮包括伞形主动轮本体及设于伞形主动轮本体一侧面的传动柱,该传动柱的侧面设置有传动齿,该传动齿与平面竖齿从动轮啮合,且传动齿的行程与若干极小型断路器的手柄的行程相等,电机通过传动伞齿轮与伞形主动轮本体联动。
优选为,所述的跳闸机构包括设置于伞形主动轮本体另一侧面的活动槽及设于该活动槽内的拨动弹簧,该拨动弹簧的尾部与活动槽固定连接,拨动弹簧的中部与活动槽之间构成活动余量,且拨动弹簧的头部与小型断路器的脱扣针活动连接,且小型断路器的脱扣针位于拨动弹簧的头部的运动路径上。
还包括有控制机构,该控制机构包括永磁体及导电弹片,该导电弹片包括一端向上翘起的接触片,该永磁体嵌设于伞形主动轮本体另一侧面上。
新唐最新8位单片机MS51FB9AE---电能表外置断路器方案
断路器(Circuit-breaker)
能够闭合、承载和分断正常电路条件下的电流,而且在规定的异常电路条件下,诸如短路,
也能闭合、承载一定时间和自动分断电流的开关装置。
电能表外置断路器:
电能表外置微型断路器是配合智能电能表实现智能费控功能的关键器件。
分半自动和全自动
两大类:
半自动式,带分离脱扣功能的微型断路器,只能实现欠费后自动断电,交费后还需专业人员
手动合闸。
全自动式,具有灭弧和远程自动分、合闸功能;支持超载保护、短路保护、漏电保护等功能。
电能表外置断路器规范
国家电网《国家电网公司电能表外置断路器技术规范》
南方电网《费控电能表用外置低压断路器技术规范》
方案特点
•符合国家电网&南方电网技术规范要求
•全自动式电能表外置微型断路器
•用于家庭或下级终端场合
•采用1T增强型8051内核,内置多路高精度ADC,PWM
•低运行,低待机功耗
•ESD 8KV / EFT 4.4KV 工作温度 -40 ~ 105 °C
•MSOP10/ TSSOP 14/20
推荐型号
•MS51
电能表外置断路器框图。
智能断路器的设计方案样本
智能断路器设计方案一.系统整体框架断路器位置刀闸位置弹簧状态合闸控制信号储能电机操作电流刀闸电机操作电流分闸线圈操作电流合闸线圈操作电流开关触头温升灭弧室真空度分闸速度合闸速度保护电流测量电流保护电压测量电压二.智能断路器各个模块映射通信合同栈及通信特点从图中可以看出:MMS映射了所有A合同集和T合同集,复杂限度最高。
但是该模块重要实现是断路器参数在线检测和远程控制,因而对通信实时性规定并不高,基本上是以人反映时间为准。
GOOSE模块直接映射到了以太网,其目是保证分合闸GOOSE报文迅速传递,因而它特点是:通信映射简朴,但是实时性规定高,GOOSE报文时延必要不大于2ms。
SMV也直接映射到了以太网,其特点是:实现简朴,但是实时性规定最高,SMV时延必要控制在微秒级。
三.详细实现方案1.方案一图中所示为南瑞开关设备智能装置实现方案。
CPU采用Freescale公司高性能32位微解决器,考虑到GOOSE和SMV强实时性规定,在系统中嵌入Vxworks专业硬实时操作系统。
MMS,GOOSE,SMV所有在嵌入式单系统中实现。
其长处是:构造紧凑,硬件平台比较简朴,实现起来相对容易;缺陷是:①采用专业实时操作系统直接提高了研发经费,个人觉得仅仅为了满足GOOSE和SMV实时性而采用Vxworks有点挥霍;②由于该系统只采用了61850定义逻辑节点进行建模,因而系统在线检测信息种类相对偏少。
应当按照62271-3原则进行建模,个别检测参数如果在原则中没有相应数据对象,可以考虑扩展建模。
③由于CPUIO口有限,该方案中电流互感器和电压互感器采样信号只能以QSPI(同步队列串行接口)方式通过CPUIO口送入CPU中。
这种方式下将不可避免会导致采样值巨大时延,产生很大相位偏移。
这种时延在电子式互感器设计规范中将不可容忍。
2.方案二方案二是对方案一改进,采用双系统实现智能断路器所有功能。
①具备高实时性规定GOOSE报文和SMV帧采用FPGA,用纯硬件逻辑实现;由于FPGA具备丰富IO口资源,可以实现电流电压采样信号并行接入,减少时延。
智能断路器的设计方案
智能断路器的设计方案智能断路器是一种集成电子技术和电器保护技术的产品,能够实现对电路的精确监测和迅速切断电源。
它是建立在智能控制技术的基础上,通过各种传感器对电路的负载、温度、电流等参数进行实时监测,并能根据实际情况进行智能判断和处理,以达到对电线、电器等负载设备进行安全保护的效果。
一、主要设计要求:1.推断和判断功能:能够准确、快速地判断故障发生的位置和类型,比如过流、过压、过载等故障,从而能够切断电源,保护负载设备。
2.高精度检测功能:能够对电路各种参数进行高精度的监测,如电流、电压、功率、温度等。
3.可靠性:具备高可靠性的设计和制造,确保在各种环境下都能正常运行,同时能够自检和自动修复故障。
4.远程监测和控制功能:通过通信技术实现与外部设备的远程通讯,从而能够随时随地对断路器的状态进行监测和控制。
5.集成处理功能:通过集成各种处理器和电子模块,对各种信号进行处理和转换,能够实现高效的电路保护功能。
二、设计方案:1.选择合适的传感器:基于电流、电压、功率和温度等参数来监测电路状态,选择高精度、快速响应的传感器,可以提高断路器的检测能力和响应速度。
2.引入智能控制技术:采用先进的微处理器芯片和智能控制算法,能够对各种参数进行分析和处理,实现智能判断和控制。
3.设计自保护功能:通过自检和自动修复故障的功能,提高断路器的可靠性,能够自动切断电源,更好地保护负载设备。
4.引入通信技术:通过网络通信或者物联网技术,实现与外部设备的远程通讯,能够进行实时监测和控制,提高断路器的可管理性和便捷性。
5.设计电路保护算法:通过分析和处理传感器获取的数据,对电路状态进行判断,并根据判断结果进行断口控制,保护负载设备。
6.良好的散热设计:断路器会产生一定的热量,需要设计良好的散热系统,确保断路器在长时间运行的情况下不会过热。
7.考虑用户友好性:设计直观明了的人机界面,方便用户对断路器进行设置和操作,同时设计合理的尺寸和外观,便于安装和维护。
智能断路器的设计方案
智能断路器的设计方案智能断路器是一种可以自主感知电路状况并进行智能控制的电力保护装置。
在电力系统中,断路器的作用是在电路故障时自动切断电路,避免电路继续运行而带来的损失。
与传统断路器相比,智能断路器具有更高的安全性和可靠性,同时也能够实现远程控制和自主检测功能。
智能断路器的设计方案需要考虑以下几个方面:1. 控制系统设计智能断路器的控制系统由微处理器、传感器、执行器和通讯模块等多个组件组成。
其中微处理器是控制系统的核心,主要负责控制断路器的闭合与断开。
传感器可以检测电流、电压的变化,并将这些信息反馈给微处理器;执行器则用于控制断路器的闭合与断开;通讯模块则可以与上位机进行数据交互,实现远程控制和数据传输功能。
2. 硬件组成设计在智能断路器的硬件设计中,需要选择合适的材料和元器件,保证其在恶劣的工作环境下仍然能够稳定运行。
例如,在高电流和高温的环境下,需要使用高品质的电流传感器和温度传感器,以保证设备正常运作。
同时,断路器的开关部分需要采用高质量的材料,以便保证设备的性能和寿命。
3. 算法实现设计在智能断路器的算法实现中,需要考虑到断路器的保护效果和响应速度。
常用的断路器保护算法有过电流保护算法和短路保护算法。
其中,过电流保护算法是在电路出现电流过载问题时进行启动;短路保护算法则是在电路出现短路问题时启动。
这些算法需要在微处理器中进行实现,并根据不同的保护需求进行优化。
4. 人机界面设计智能断路器的人机界面是用来方便人与设备进行交互的界面,主要包括系统状态监控、参数设置和故障诊断等功能。
在设计人机界面时,需要确定用户需求,并根据用户的反馈进行相应的修改和优化。
例如,在人机界面中应该显示设备的工作状态、历史数据记录和报警信息等内容,以便用户能够及时对设备进行维护和修理。
5. 安全性设计智能断路器的安全性设计主要包括两个方面:电气安全和硬件安全。
在电气安全方面,需要保证设备的电路部分符合国际标准,并在运行过程中能够自动切断电源,以保护设备和人员安全。
智能电表外置微型断路器方案设计
智能电表外置微型断路器方案设计
随着智能电网建设的推进,智能电能表费控系统作为量大面广的基础,受到国家电网公司和南方电网公司的重视。
为进一步提高电能表费控系统的可靠性,加强电能表外置断路器的质量控制,确保电力系统智能管理、智能服务的安全稳定运行,国家电网公司和南方电网公司分别在2015制定了《电能表
外置断路器技术规范》,中国质量认证中心(CQC)在2016年5月份研发并推出
了电能表外置断路器的认证业务。
电能表外置微型断路器(以下简称:微型断路器)是配合智能电能表实现
智能费控功能的关键器件,额定电流相对较大(60A)的智能电能表一般采用微型断路器的方式来实现各种费控功能。
根据《电能表外置断路器技术规范》,微型断路器需要满足以下技术要求:
1) 额定控制电平电压:AC220V;
2) 额定控制电平电流:≤ 1mA;
3) 相线泄露电流:控制单元合闸后,每相线消耗的稳态电流小于0.2mA; 4) 额定频率:50Hz或60Hz;
5) 自动合闸时间:≤3s;
6) 上电延时:≥ 4s。
外置微型断路器为全自动断路器,具备欠费分闸、付费合闸、费控状态指示、欠费脱口保持、状态反馈等功能。
根据设计要求,微型断路器的技术参数中有要求相线泄露电流在控制单元合闸后,每相线消耗的稳态电流小于
0.2mA,因此必须要采用超低功耗的MCU。
根据微型断路器控制单元的功能和性能,总结MCU的具体技术要求:。
电能表外置断路器
SEB8-80A ARD 1P+N /3P+N 电能表外置智能断路器小型微断重合闸产品简介SEGB8-80M+SR电能表外置断路器适用于交流50Hz(或60Hz),额定电压230/400V,额定电流至80A的线路中;该产品受电能表信号控制或远程信号控制而智能分闸或合闸,同时对线路起过载和短路保护作用,也可以在正常情况下作为线路的不频繁操作,产品广泛用于国家电网智能化改造中;符合标注:GB10963.1、IEC60898-1。
工作环境1、环境温度:-25℃~+65℃,且24h的平均温度值不超过+35℃;2、海拔:不超过2000m;3、污染等级:2级;4、防护等级:IP20;5、安装类别:Ⅱ类及Ⅲ类;6、安装方式:采用35mm宽安装导轨垂直安装,任何方向充差2º;7、接线方式:用螺栓压紧接线,拧紧力矩2.5N.m。
产品特点1、SEGB8-80M+SR电能表外置断路器,该产品由1P+N或3P+N高分断小型断路器和18MM 宽的标准1P智能脱扣重合闸模块拼装而成;2、该产品需接收远程控制信号(如电能表控制信号等)来实现远程重合闸功能;3、该产品具有短路、过载保护功能;4、该产品设有“自动”“手动”两种工作模式,并有LED指示灯(亮为正常有费状态);5、该产品侧面设有合闸信号(C)和反馈信号(F)的标准接口;6、该产品在“手动”模式下,不支持远程合闸功能,(如同电能表预费付专用断路器功能);7、该产品在任何状态下,接收分闸命令脱扣后,人功手动将无法合闸,且合闸时,内部触头始终处于断开位置;8、该产品且有记忆功能,当停电后再次来电,产品始终保持停电时的工作状态;9、该产品的远程自动合闸实践<2s;10、该产品的智能脱扣重合闸模块的静态功能<0.2MA;11、该产品在处于“用户欠费”状态下,内部触头始终处于断开位置,人功手动将无法合闸;12、该产品采用内部轴同步传动方式实现自动合闸功能;外形及安装尺寸1P+N3P+N。
智能电能表外置断路器低功耗控制系统开发
பைடு நூலகம்
0引言
随着我国科技高速发展,传统的电能表已经 不能满足家庭用电的智能化管理*1B+。国家电网 也提出了智能电能表的相关要求和规范,并于 2015年制定了电能表外置断路器技术规范*7+ , 在提咼智能电能表的自动化水平以及降低功耗。 根据市场调研,我国每年关于电能表外置断路器 需求量为500〜800万台,每台售价100元左右, 市场潜力巨大。但由于断路器是连接在电能表后 端,其功耗也将与负载一样计入用电量,因而必须 有效地降低其功耗,使其达到一个较低的水平,才
1系统控制方案
1.1控制方案 图1所示为电网采集用户用电信息的控制方
案。本设计在不改变原有模式和结构的基础上, 实现智能微断的远程分/合闸。
12
集中器
电能表
智能微断
图1电网采集用户用电信息的控制方案
分闸控制:电网公司调度控制中心采用 GPRS、专网等通信方式向分站点的集中器发送分 闸指令,集中器再采用电力载波的方式往下一级 传递该指令,下级电能表再通过控制线将分闸的 信号传递给费控终端的智能微断,PA单片机采 用A引脚唤醒的方式实现远程分闸功能。
基金项目:上海张江国家自主创新示范区专项发展资金重点项目资助(201705-BT-B1112-040)
—27 —
电器与能效管理技术(2019No. 23)
・电器设计与探讨・
研究从断路器的硬件结构、控制系统、脱扣特性等 方面对智能微断进行研究,取得了一定进展,但是 都未能考虑低功耗方面的要求%
智能配电仪表与低压断路器的配合
智能配电仪表与低压断路器的配合美国能源控制公司中国代表处徐瑞新杜昌军随着改革开放和国家城乡电网改造,以及WTO组织的加入。
目前,越来越多的工程项目要求输配电系统实现智能化管理。
对于用户和设计院来说,面临着各种电器元件间的选型与配合问题,现以进口主流框架断路器(ACB)与美国能源控制公司(AEC)智能配电仪表的配合为例,阐述一下观点,以供设计选型参考。
1. 低压断路器1.1 以进口ABB公司SACE Emax E3系列智能型低压断路器为例首先,从E3系列智能型低压断路器所配的智能型控制装置说起。
[SACE PR111型微处理器的过流保护装置简称PR111型;SACE PR112型微处理器的过流保护装置简称PR112型;SACE PR113型微处理器的过流保护装置简称PR113型。
]a.通讯功能:PR111~PR113型均自带通讯接口,且有通讯功能。
b. 测量功能:PR111型不包含测量和显示功能;PR112型仅能测量电流(相,中性,接地故障)触头损耗、操作次数;PR113型可以测量显示电流(相,中性,接地故障)触头损耗、操作次数、剩余电压、电网频率、有效功率、无效功率、视在功率、功率因数、有效能量、无效能量、视在能量、谐波失真;但测量精度不高仅供参考。
c. 保护功能:PR111型为简易型,保护功能不如PR112型和PR113 型的强劲。
具体比较请参阅附录二d. 市场价位:SACE PR112 AEC4620 型约2.5万人民币 SACE PR113智能型控制器智能配电仪表智能型控制器选配PR113 型比选配PR112型的E3断路器平均价格高出3万元人民币左右。
选配PR112型的E3断路器+AEC4620型智能配电仪表比选配PR113型的E3断路器平均价格低出2.5万元人民币左右,但功能等同于选配PR113型断路器。
其次,由于E3系列智能断路器经常被用于低压供配电系统中,作进线断路器、母联分段断路器和部分大电流(重要)出线回路的断路器开关。
电能表外置断路器原理
电能表外置断路器原理详解1. 引言电能表外置断路器是一种用于电能表和电源之间的安全连接的装置。
它的基本原理是在电能表和电源之间插入一个断路器,以便在需要时隔离电源和电能表。
本文将详细解释电能表外置断路器的基本原理。
2. 电能表外置断路器的组成电能表外置断路器由以下几个主要部分组成: - 断路器:用于隔离电源和电能表的开关装置。
- 过流保护装置:用于保护电能表和电路免受过电流的损害。
- 控制装置:用于控制断路器的开关状态。
- 连接电缆:用于连接电源和电能表。
3. 电能表外置断路器的工作原理电能表外置断路器的工作原理如下: 1. 初始状态:断路器处于关闭状态,电源与电能表之间没有电流流动。
2. 断路器控制:通过控制装置,可以手动或自动控制断路器的开关状态。
3. 断电保护:当电源发生故障或需要隔离电能表时,可以将断路器切断电源,以保护电能表和电路免受损坏。
4. 过流保护:当电路中的电流超过断路器额定电流时,过流保护装置会触发,切断电源,以防止电能表和电路过载。
5. 重置:一旦故障排除或过载消失,可以通过重置断路器将电源重新连接到电能表。
4. 电能表外置断路器的优势使用电能表外置断路器具有以下几个优势: - 安全性:断路器可以隔离电源和电能表,确保在发生故障时电能表和电路不受损坏。
- 过流保护:过流保护装置可以防止电能表和电路过载,保护设备安全。
- 控制灵活:通过控制装置,可以方便地控制断路器的开关状态,实现对电能表的控制。
- 故障检测:断路器可以监测电能表和电路中的故障,并通过触发过流保护装置来保护设备安全。
5. 电能表外置断路器的应用场景电能表外置断路器广泛应用于以下场景: - 住宅和商业建筑:用于安全连接电能表和电源,确保电能表和电路的安全运行。
- 工业设备:用于保护工业设备免受过电流和故障的损害。
- 公共设施:用于监测和控制公共设施中的电能消耗,确保能源使用的安全和高效。
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智能电表外置微型断路器方案设计
随着智能电网建设的推进,智能电能表费控系统作为量大面广的基础,受到国家电网公司和南方电网公司的重视。
为进一步提高电能表费控系统的可靠性,加强电能表外置断路器的质量控制,确保电力系统智能管理、智能服务的安全稳定运行,国家电网公司和南方电网公司分别在2015制定了《电能表外置断路器技术规范》,中国质量认证中心(CQC)在2016年5月份研发并推出了电能表外置断路器的认证业务。
电能表外置微型断路器(以下简称:微型断路器)是配合智能电能表实现智能费控功能的关键器件,额定电流相对较大(>60A)的智能电能表一般采用微型断路器的方式来实现各种费控功能。
图1是微型断路器示意图。
微型断路器是配合智能电表使用,可以实现欠费自动分闸断电,续费自动合闸续电的功能。
微型断路器和电表之间有两根线连接,分别是控制信号线和反馈线。
控制线采用AC220V电平方式,控制单元供电从控制信号线取电,拉闸动作时可以从相线短暂用电,动作结束后相线泄露电流需要小于0.2mA。
反馈信号也采用AC220V电平方式,内部串联100kΩ电阻后输出。
控制单元上包含一个用于带动执行机构的直流马达,通过马达动作带动断路器分闸和合闸,并由位置传感器检测马达的实际位置。
图1. 电能表外置断路器示意图
根据《电能表外置断路器技术规范》,微型断路器需要满足以下技术要求: 1) 额定控制电平电压:AC220V;。