電能表外置斷路器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電能表外置斷路器，包括電動操作機構(gòu)部分、斷路器部分、電流互感器；電流互感器安裝在電能表的出線上且輸出端與電動操作機構(gòu)部分的控制器連接；電流互感器用于檢測電能表的出線電流并將檢測到的電流信號傳入電動操作機構(gòu)部分的控制器；電動操作機構(gòu)部分的控制器根據(jù)檢測的電流信號判斷電能表出線是否產(chǎn)生漏電流，并在產(chǎn)生的漏電流大于設(shè)定值時控制斷路器部分?jǐn)嚅_電能表的出線，保證低壓用電戶的用電安全。本實用新型通過電流互感器檢測漏電流，根據(jù)漏電流大小適時斷開電源，因此能夠在漏電或出現(xiàn)接地故障時及時斷開用戶電能，實現(xiàn)漏電保護(hù)功能，保護(hù)用電戶的人身和財產(chǎn)安全；此外，本實用新型實現(xiàn)簡單、成本低廉，可靠性高。
【專利說明】
電能表外置斷路器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型具體涉及一種電能表外置斷路器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著中國工業(yè)的飛速發(fā)展，人們生活水平不斷提高，各種用電設(shè)備不斷增加，且種 類繁多，用電量也越來越大。安全用電已經(jīng)成為了人們生產(chǎn)和生活中的必要要求，因此也對 低壓開關(guān)的穩(wěn)定性和可靠性提出了更高的要求。
[0003] 低壓配電系統(tǒng)中設(shè)漏電保護(hù)器是防止人身觸電事故的有效措施之一，也是防止因 漏電引起電氣火災(zāi)和電氣設(shè)備損壞事故的技術(shù)措施。漏電保護(hù)器是用于在電路或電器絕緣 受損發(fā)生對地短路時防人身觸電和電氣火災(zāi)的保護(hù)電器，一般安裝于每戶配電箱的插座等 分支回路上和電表出線后端的干線上;其中安裝在電表出線后端的干線上的漏電保護(hù)器發(fā) 揮著低壓電網(wǎng)的總保護(hù)或主干路的漏電、接地或絕緣監(jiān)視保護(hù)作用。因此，漏電保護(hù)在低壓 開關(guān)電器中的有這舉足輕重的作用，也引起了人們越來越多的重視。
[0004] 但是，目前市場上使用的費控智能電表大量采用了外置費控負(fù)荷開關(guān)來控制通斷 電，其結(jié)構(gòu)如圖1所示：電能表外置斷路器包括兩個部分，即電動操作機構(gòu)部分和斷路器部 分，費控智能電表的出線端通過電能表外置斷路器的斷路器部分出線并連接低壓用電戶， 電能表外置斷路器的電動操作機構(gòu)部分與費用智能電表連接，獲取費用智能電表的控制信 號：當(dāng)電表用戶欠費時，費控智能電表發(fā)出分閘信號，電動操作機構(gòu)部分的控制器接收到費 控智能電表發(fā)出的分閘信號后，控制斷路器部分跳閘，斷開低壓用電戶的電能供應(yīng)，實現(xiàn)電 表欠費停電的功能；當(dāng)用戶繳費后，費控智能電表發(fā)出合閘信號，電動操作機構(gòu)部分的控制 器接收到費控智能電表發(fā)出的合閘信號后，控制斷路器部分合閘，接通低壓用電戶的電能 供應(yīng)，實現(xiàn)電表繳費送電的功能。
[0005] 但是，目前這種電能表外置斷路器僅僅只具有斷路器的簡單功能；而作為電能表 后端干線負(fù)荷開關(guān)，假如支線沒有任何保護(hù)措施或保護(hù)功能，一旦發(fā)生人身觸電或漏電，現(xiàn) 有的電能表外置斷路器無法施加任何保護(hù)動作，這將給用戶帶來極大的人身和財產(chǎn)威脅， 可能導(dǎo)致人身安全事故的發(fā)生和財產(chǎn)損失。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 本實用新型的目的在于提供一種帶有漏電保護(hù)功能、而且漏電保護(hù)功能實現(xiàn)簡 單、成本低廉的電能表外置斷路器。
[0007] 本實用新型提供的這種電能表外置斷路器，包括電動操作機構(gòu)部分和斷路器部 分，其特征在于還包括電流互感器；電流互感器安裝在電能表的出線上，電流互感器的輸出 端與電動操作機構(gòu)部分的控制器連接；電流互感器用于檢測電能表的出線電流，并將檢測 到的電流信號傳入電動操作機構(gòu)部分的控制器;電動操作機構(gòu)部分的控制器根據(jù)電流互感 器檢測到的電流判斷電能表出線是否產(chǎn)生漏電流，并在產(chǎn)生的漏電流大于設(shè)定值時發(fā)出控 制指令控制斷路器部分?jǐn)嚅_電能表的出線，保證低壓用電戶的用電安全。
[0008] 所述的電能表為單相電能表或三相電能表。
[0009] 當(dāng)電能表為單相電能表時，所述的電流互感器共有兩臺，分別為火線電流互感器 和零線電流互感器；電能表出線中的火線穿過火線電流互感器，火線電流互感器用于檢測 電能表出線端的火線電流并將檢測信號傳入電動操作機構(gòu)部分的控制器;電能表出線中的 零線穿過零線電流互感器，零線電流互感器用于檢測電能表出線端的零線電流并將檢測信 號傳入電動操作機構(gòu)部分的控制器。
[0010] 所述的火線電流互感器和零線電流互感器，可以同時安裝在斷路器部分的進(jìn)線 端，或者同時安裝在斷路器部分的出線端。
[0011]當(dāng)電能表為三相電能表時，所述的電流互感器共有四臺，分別為A相電流互感器、B 相電流互感器、C相電流互感器和N相電流互感器；電能表出線中的A相電源線穿過A相電流 互感器，A相電流互感器用于檢測電能表出線端的A相電流并將檢測信號傳入電動操作機構(gòu) 部分的控制器；電能表出線中的B相電源線穿過B相電流互感器，B相電流互感器用于檢測電 能表出線端的B相電流并將檢測信號傳入電動操作機構(gòu)部分的控制器;電能表出線中的C相 電源線穿過C相電流互感器，C相電流互感器用于檢測電能表出線端的C相電流并將檢測信 號傳入電動操作機構(gòu)部分的控制器;電能表出線中的N相電源線穿過N相電流互感器，N相電 流互感器用于檢測電能表出線端的N相電流并將檢測信號傳入電動操作機構(gòu)部分的控制 器。
[0012] 所述的A相電流互感器、B相電流互感器、C相電流互感器和N相電流互感器，可以全 部同時安裝在斷路器部分的進(jìn)線端，或者全部同時安裝在斷路器部分的出線端。
[0013] 所述的電流互感器僅有一臺，且為剩余電流互感器；電能表的所有出線同時穿過 剩余電流互感器，剩余電流互感器直接檢測電能表出線的漏電流大小，并將檢測到的漏電 流大小傳入電動操作機構(gòu)部分的控制器。
[0014] 所述的剩余電流互感器安裝在斷路器部分的進(jìn)線端或出線端。
[0015] 本實用新型提供的這種電能表外置斷路器，僅僅通過增加簡單的電流互感器或剩 余電流互感器即可測量電能表出線的漏電流，并根據(jù)測量到的漏電流大小控制外置斷路器 適時斷開電源，因此本實用新型能夠在電能表用戶漏電或出現(xiàn)用電接地故障時及時斷開用 戶電能，實現(xiàn)漏電保護(hù)功能，保護(hù)用電戶的人身和財產(chǎn)安全;此外，本實用新型實現(xiàn)簡單、成 本低廉，可靠性極高。
【附圖說明】
[0016] 圖1為【背景技術(shù)】的費控智能電表和電能表外置斷路器的連接示意圖。
[0017] 圖2為本實用新型在單相電能表上應(yīng)用的功能模塊圖。
[0018] 圖3為本實用新型在三相電能表上應(yīng)用的功能模塊圖。
【具體實施方式】
[0019] 如圖2所示為本實用新型在單相電能表上應(yīng)用的功能模塊圖：220V電源進(jìn)線通過 電能表進(jìn)線普通斷路器后進(jìn)入智能費控電能表，智能費控電能表共有四根出線：費控指示 信號線，其連接到電能表外置斷路器的電動操作機構(gòu)部分的控制器上，用于費控指示信號； 動作反饋信號線，其連接到電能表外置斷路器的電動操作機構(gòu)部分的控制器上，用于斷路 器分合閘狀態(tài)反饋；電源出線火線和電源出線零線，兩根電源出線通過電能表外置斷路器 的斷路器部分連接用電戶并供電。
[0020] 在本實施例中，電流互感器共有兩臺，分別為火線電流互感器和零線電流互感器； 電能表出線中的火線穿過火線電流互感器，火線電流互感器用于檢測電能表出線端的火線 電流并將檢測信號傳入電動操作機構(gòu)部分的控制器;電能表出線中的零線穿過零線電流互 感器，零線電流互感器用于檢測電能表出線端的零線電流并將檢測信號傳入電動操作機構(gòu) 部分的控制器;控制器通過電流互感器檢測到的電流判斷電能表出線是否產(chǎn)生漏電流，并 在產(chǎn)生的漏電流大于設(shè)定值時發(fā)出控制指令控制斷路器部分?jǐn)嚅_電能表的出線，保證低壓 用電戶的用電安全。
[0021] 在本實施例中，火線電流互感器和零線電流互感器同時安裝在電能表外置斷路器 的進(jìn)線端。類似的，火線電流互感器和零線電流互感器也可以同時安裝在斷路器部分的出 線端。
[0022] 此外，電流互感器也可以僅采用一臺剩余電流互感器，此時電能表外置斷路器的 兩根進(jìn)線或兩根出線必須同時穿過剩余電流互感器。當(dāng)電流互感器僅采用一臺剩余電流互 感器時，剩余電流互感器依然可以安裝電能表外置斷路器的斷路器部分的進(jìn)線端或出線 端。
[0023] 如圖3所示為本實用新型在三相電能表上應(yīng)用的功能模塊圖：380V電源進(jìn)線共有 四根，分別為A相電源線、B相電源線、C相電源線和N相電源線，四根電源線通過電能表進(jìn)線 普通斷路器后進(jìn)入智能費控電能表，智能費控電能表共有五根出線:費控指示信號線，其連 接到電能表外置斷路器的電動操作機構(gòu)部分的控制器上，用于費控指示信號;動作反饋信 號線，其連接到電能表外置斷路器的電動操作機構(gòu)部分的控制器上，用于斷路器分合閘狀 態(tài)反饋;A相電源出線、B相電源出線、C相電源出線和N相電源出線，四根電源出線通過電能 表外置斷路器的斷路器部分連接用電戶并供電。
[0024] 在本實施例中，電流互感器僅采用一臺剩余電流互感器，電能表的所有出線同時 穿過剩余電流互感器，剩余電流互感器直接檢測電能表出線的漏電流大小，并將檢測到的 漏電流大小傳入電動操作機構(gòu)部分的控制器。控制器根據(jù)剩余電流互感器檢測到的電流判 斷電能表出線是否產(chǎn)生漏電流，并在產(chǎn)生的漏電流大于設(shè)定值時發(fā)出控制指令控制斷路器 部分?jǐn)嚅_電能表的出線，保證低壓用電戶的用電安全
[0025]在本實施例中，剩余電流互感器安裝在電能表外置斷路器的出線端。類似的，剩余 電流互感器也可以安裝在電能表外置斷路器的進(jìn)線端。
[0026] 此外，對于三相電能表，電流互感器也可以采用四臺，分別為A相電流互感器、B相 電流互感器、C相電流互感器和N相電流互感器；電能表出線中的A相電源線穿過A相電流互 感器，A相電流互感器用于檢測電能表出線端的A相電流并將檢測信號傳入電動操作機構(gòu)部 分的控制器；電能表出線中的B相電源線穿過B相電流互感器，B相電流互感器用于檢測電能 表出線端的B相電流并將檢測信號傳入電動操作機構(gòu)部分的控制器;電能表出線中的C相電 源線穿過C相電流互感器，C相電流互感器用于檢測電能表出線端的C相電流并將檢測信號 傳入電動操作機構(gòu)部分的控制器;電能表出線中的N相電源線穿過N相電流互感器，N相電流 互感器用于檢測電能表出線端的N相電流并將檢測信號傳入電動操作機構(gòu)部分的控制器。 當(dāng)電流互感器采用四臺時，四臺電流互感器可以全部同時安裝在斷路器部分的進(jìn)線端，或 者全部同時安裝在斷路器部分的出線端。
[0027]以下以三相電能表為例，說明采用多臺電流互感器時本實用新型的工作原理： [0028]根據(jù)基爾霍夫定律，漏電流是三相電流加中性線電流的向量和，即 之+4+4+4.當(dāng)三相四線配電線路正常運行時，三相負(fù)載不平衡，此時線路漏電流 V 為零，即4+4+4。當(dāng)某一相發(fā)生接地故障時，則檢測的三相電流加中性線電流 的矢量和不為零，而等于接地故障電流。
[0029]電動操作機構(gòu)的控制器通過電流互感器，分別采集A、B、C、N每一相的矢量電流j : 幅值（Ia、Ib、Ic、IN)和角度（Φα、Φβ、Φο、Φν)，把每個向量分解成實部（IaI、IbI、IcI、MWP 虛部(]1、」1以1以10，有：
[0030] I = IaI+IbI+IcI+InI
[0031] J = jlA+jlB+jlc+jlN
[0032] 當(dāng)發(fā)生接地故障時，電流互感器采集的漏電流幅值IPE:
[0033] j.pE - ^Jj2 + r ^ 0
[0034] 設(shè)電流互感器的變流比為Κ，則接地故障電流IcKd):
[0035] Io(d) = KX Ipe
[0036] 電能表外置斷路器的漏電保護(hù)的設(shè)定值(整定值)lzdc，符合：
[0037] Io(d)^； 1.3Izdc
[0038] 為了避免誤動作，設(shè)定值IzdG應(yīng)大于正常運行時線路和設(shè)備的泄漏電流總和的2.5 ~4.0倍，可根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用條件進(jìn)行設(shè)定。
[0039] 正常工作時，電動操作機構(gòu)的控制器實時采集并計算漏電流（接地故障電流） IcKd)，并與設(shè)定值）IZdG進(jìn)行比較。當(dāng)發(fā)生漏電且漏電流大于設(shè)定值時，即IcKd)>1.3IzdG，控制 斷路器部分執(zhí)行分閘動作，切斷電源。
[0040] 類似的，單相電能表也采用相同的方法進(jìn)行漏電流的檢測。
[0041 ] 而對于采用一臺電流互感器的形式，由于電能表的電源出線全部通過電流互感 器;如果電能表的負(fù)載用電正常，此時電能表的出線(無論是出線是兩線或是四線）電流的 向量值的和應(yīng)為〇,此時電流互感器采集到的漏電流為〇,一旦電能表的負(fù)載用電發(fā)生接地 故障或漏電，此時電路互感器采集到的則直接是漏電流的幅值Ipe; Ipe與變流比K的乘積可 得到接地故障電流IcKd)，電動操作機構(gòu)的控制器將Io(d)與設(shè)定值Izdc進(jìn)行比較，當(dāng)發(fā)生漏電 且漏電流大于設(shè)定值時，即IcKd)>1.3I zdG，控制斷路器部分執(zhí)行分閘動作，切斷電源，同樣可 以實現(xiàn)漏電保護(hù)功能。
【主權(quán)項】
1. 一種電能表外置斷路器，包括電動操作機構(gòu)部分和斷路器部分，其特征在于還包括 電流互感器；電流互感器安裝在電能表的出線上，電流互感器的輸出端與電動操作機構(gòu)部 分的控制器連接；電流互感器用于檢測電能表的出線電流，并將檢測到的電流信號傳入電 動操作機構(gòu)部分的控制器;電動操作機構(gòu)部分的控制器根據(jù)電流互感器檢測到的電流判斷 電能表出線是否產(chǎn)生漏電流，并在產(chǎn)生的漏電流大于設(shè)定值時發(fā)出控制指令控制斷路器部 分?jǐn)嚅_電能表的出線，保證低壓用電戶的用電安全。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能表外置斷路器，其特征在于所述的電能表為單相電能表。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電能表外置斷路器，其特征在于所述的電流互感器共有兩臺， 分別為火線電流互感器和零線電流互感器；電能表出線中的火線穿過火線電流互感器，火 線電流互感器用于檢測電能表出線端的火線電流并將檢測信號傳入電動操作機構(gòu)部分的 控制器；電能表出線中的零線穿過零線電流互感器，零線電流互感器用于檢測電能表出線 端的零線電流并將檢測信號傳入電動操作機構(gòu)部分的控制器。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電能表外置斷路器，其特征在于所述的火線電流互感器和零 線電流互感器，可以同時安裝在斷路器部分的進(jìn)線端，或者同時安裝在斷路器部分的出線 端。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能表外置斷路器，其特征在于所述的電能表為三相電能表。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電能表外置斷路器，其特征在于所述的電流互感器共有四臺， 分別為A相電流互感器、B相電流互感器、C相電流互感器和N相電流互感器；電能表出線中的 A相電源線穿過A相電流互感器，A相電流互感器用于檢測電能表出線端的A相電流并將檢測 信號傳入電動操作機構(gòu)部分的控制器;電能表出線中的B相電源線穿過B相電流互感器，B相 電流互感器用于檢測電能表出線端的B相電流并將檢測信號傳入電動操作機構(gòu)部分的控制 器；電能表出線中的C相電源線穿過C相電流互感器，C相電流互感器用于檢測電能表出線端 的C相電流并將檢測信號傳入電動操作機構(gòu)部分的控制器;電能表出線中的N相電源線穿過 N相電流互感器，N相電流互感器用于檢測電能表出線端的N相電流并將檢測信號傳入電動 操作機構(gòu)部分的控制器。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電能表外置斷路器，其特征在于所述的A相電流互感器、B相電 流互感器、C相電流互感器和N相電流互感器，可以全部同時安裝在斷路器部分的進(jìn)線端，或 者全部同時安裝在斷路器部分的出線端。8. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或5之一所述的電能表外置斷路器，其特征在于所述的電流互感器 僅有一臺，且為剩余電流互感器;電能表的所有出線同時穿過剩余電流互感器，剩余電流互 感器直接檢測電能表出線的漏電流大小，并將檢測到的漏電流大小傳入電動操作機構(gòu)部分 的控制器。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電能表外置斷路器，其特征在于所述的剩余電流互感器安裝 在斷路器部分的進(jìn)線端或出線端。
【文檔編號】G01R22/06GK205679686SQ201620497112
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月26日 公開號201620497112.7, CN 201620497112, CN 205679686 U, CN 205679686U, CN-U-205679686, CN201620497112, CN201620497112.7, CN205679686 U, CN205679686U
【發(fā)明人】程建
【申請人】威勝電氣有限公司