專利名稱:防誤抄表的智能電表的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種防誤抄表的智能電表，包括外殼，設于外殼內的隔離變壓器T1和線路板；隔離變壓器T1的輸入端接進線端子，輸出端接線路板；外殼采用導磁材料，并且外殼內壁上涂有導電薄膜；外殼內壁上的導電薄膜用于連接現場地線；線路板上數字芯片的接地端均連接線路板數字地GND2，數字芯片均設于靜電屏蔽罩內，所述靜電屏蔽罩連接線路板數字地GND2；線路板上的電路還包括電源退耦濾波電路和用于線路板供電的電源單元；隔離變壓器T1的輸出端通過電源退耦濾波電路連接電源單元輸入端，電源單元的接地端連接線路板模擬地GND1；線路板模擬地GND1和線路板數字地GND2用磁珠連接；該智能電表的進線采用浮地屏蔽結構。該智能電表的反饋的讀數穩定準確。
【專利說明】防誤抄表的智能電表

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力系統，尤其是一種能夠防干擾的智能電表。

【背景技術】
[0002]智能電表是電力營銷部門專用儀器，以往臺區集中器抄表的時候，經常能抄到其他臺區的電表信息，造成數據統計混亂。在同一配電室內的臺區距離較近，同頻率載波信號通過變壓器和高壓電力線在各臺區間串擾，造成臺區抄表成功率很低.同時部分臺區存在載波孤島現象，即集中器無法抄表，因而需要通過中繼器傳遞信號。
[0003]智能電表正在如火如荼的改造之中，低壓用戶的“全覆蓋，全采集”將在4-5年內全部實現，隨著低壓自動采集的逐步實現將大大減少供電部門抄表人力、物力的投入。但在實際使用中發現，由于低壓臺區某些24小時運行的三相設備，如:高頻水泵等，抄表效率將會有所下降，為了應對干擾，集中器會不斷補招，改變路由，即利用不同智能表中繼抄表，會有一定改善。但由于高頻水泵等強干擾設備干擾強度大，而且24小時熱備，會對載波通訊產生致命影響，現有的抄表系統每天晚上零點集中器通過低壓電源有線傳輸抄收集中器下所有的智能電表，一般在300個智能電表左右，集中器會不斷的循環抄表，每天凌晨4點集中器定時將抄到的數據通過GPRS信道發給主站也可以通過有線發給主站。主站將數據存儲下來，通過局域網登錄網頁可以登錄主站，瀏覽相關數據，進行操作。在上傳數據中由于線路中所帶設備存在干擾，集中器的補招和中繼機制也不能起到很好的效果，抄到率將大大下降一般只有60%左右，經查閱資料，發現此類問題在低壓載波領域普遍存在，傳統的治理方法主要是增加集中器和中繼器，不僅提高了后續資金投入，并且只對存在輕擾源臺區有一定效果，對存在重擾源臺區無能為力，目前在國內尚無有效解決辦法。
[0004]傳統的電表抗干擾設計，如中國專利文獻CN201120473990具有防載波干擾的智能電表自動抄表系統，該專利采用在三相智能電表與電力用戶終端的線纜上加裝三相交流接觸器，該三相交流接觸器通過時空開關與三相智能電表連接，使用時需要和電力用戶終端簽訂分時供電協議，對重點干擾設備采用該技術定時停供電，通過對這類設備不使用時段的停電，以消除抄表時間段的干擾，從而提高臺區的抄到率。該專利未對干擾的成因做分析并采取針對性措施，實施的時候，用戶停電協議的簽署是難以實現的事情，因為電力公司推行峰谷電價，夜間電價低于白天，所以大型電力設備都在夜間工作，這樣可以大幅度節省電費。在夜間用戶停電也會干擾用戶的正常運行。
[0005]中國專利文獻CN201310008166抗干擾的智能電表以及智能電表的抗干擾方法，包括繼電器、分流器以及電表線路板，分流器包括兩側的導電片和錳銅采樣片，一側的導電片連接繼電器，錳銅采樣片的兩端分別與兩側的導電片相連接，錳銅采樣片的兩端分別設有接線柱，兩端的接線柱分別通過兩絞股的采樣線連接電表線路板，錳銅采樣片具有在空間中呈兩兩相垂直的三個基準面，錳銅采樣片兩端呈以一個基準面為中心的兩側對稱分布，錳銅采樣片在該中心基準面上的投影面積大于錳銅采樣片在另兩個基準面上的投影面積。該發明提供降低磁場干擾的技術構思，空間中的三個基準面是虛擬的概念，意在表達在空間中存在的三個兩兩之間都垂直的虛擬的平面，而這三個平面都分別與來自于三個方向的變化的磁場相互垂直，這樣通過在正對著最大的變化磁場方向設置一個垂直于它的基準面，并且將錳銅采樣片以該基準面為中心設置其對稱兩端，并且該對稱兩端的每端相對錳銅采樣片而言在空間中延伸面積是最大的，那么由于最大變化磁場在其兩端產生的感應電動勢可以相互抵消，從而降低最大變化磁場方向上帶來的磁干擾，進而降低對其整體的干擾程度，相比現有的智能電表，在截面積、體積以及電阻值等基本參數不變的前提下，只通過對錳銅采樣片的整體形態進行變化，便能降低對錳銅分流器的干擾，使智能電表得到精確的測量數值。該發明只是解決了抗外部干擾的一種方法，但是對于電表自身產生的串擾信號無從抑制，無法解決信號串擾問題；同時最大變化磁場方向也是經常變化的，這取決于現場安裝環境，調整裝置基準面是比較困難的。
[0006]以往的智能電表的電磁兼容設計，僅對常見的電磁兼容指標如快速瞬變脈沖群抗擾度等作設計，以為解決這些常見電磁兼容測試指標通過型式試驗就足夠了，所以出現信號串擾問題后，都沒有再從電磁兼容的角度去考慮分析解決問題，智能電表遇到的電磁干擾是多種類型的，有外界輻射的，有來自電源的脈沖干擾，也有電表自身產生的干擾信號，針對不同類型的干擾，需要采用不同的針對性措施，才能徹底解決智能電表遇到的電磁干擾問題。信號串擾問題長期存在于電力營銷類儀表中，如智能電表，抄表采集器，集中器等，在現場出現臺區串擾嚴重，一個集中器可能上報數倍于本區的表，造成數據混亂，可見信號串擾是個長期懸而未決的技術問題。因而抗外界強電磁干擾和解決信號串擾，是同樣需要解決的問題。


【發明內容】

[0007]本實用新型的目的在于克服現有技術中存在的不足，提供一種能夠抑制外界強電磁干擾功能的智能電表，從而避免外界干擾和信號串擾對于電表的影響，使得智能電表抄表更加準確。本實用新型采用的技術方案是:
[0008]一種防誤抄表的智能電表，包括外殼，設于外殼內的隔離變壓器Tl和線路板；隔離變壓器Tl的輸入端接進線端子，輸出端接線路板；
[0009]外殼采用導磁材料，并且外殼內壁上涂有導電薄膜；外殼內壁上的導電薄膜用于連接現場地線；
[0010]線路板上數字芯片的接地端均連接線路板數字地GND2，數字芯片均設于靜電屏蔽罩內，所述靜電屏蔽罩連接線路板數字地GND2 ;
[0011]線路板上的電路還包括電源退耦濾波電路和用于線路板供電的電源單元；隔離變壓器Tl的輸出端通過電源退耦濾波電路連接電源單元輸入端，電源單元的接地端連接線路板模擬地GNDl ；
[0012]線路板模擬地GNDl和線路板數字地GND2用磁珠連接；
[0013]該智能電表的進線采用浮地屏蔽結構。
[0014]進一步地，在外殼的外部開蓋縫隙處、進線端子周邊縫隙處填塞有導電橡膠泥。
[0015]進一步地，外殼的導磁材料為鐵镲合金1J76。
[0016]進一步地，隔離變壓器Tl初級線圈外部包繞有接線路板模擬地GNDl的靜電屏蔽層O
[0017]電源退耦濾波電路包括電阻R1、R2、R3、R4，電容Cl和C2 ;電阻Rl和R2串聯成第一支路，電阻R3和R4串聯成第二支路，第一支路和第二支路的一端分別接隔離變壓器Tl的兩個輸出端，第一支路和第二支路的另一端分別接電源單元；電容Cl接在電阻Rl和R2連接節點與電阻R3和R4連接節點間；電容C2接在第一支路另一端和第二支路另一端間。
[0018]進線的浮地屏蔽結構包括:信號源的信號地連接進線電纜屏蔽層，進線電纜屏蔽層連接線路板數字地GND2 ;靜電屏蔽罩接線路板數字地GND2作為智能電表的內屏蔽層，夕卜殼內壁上的導電薄膜接現場地線作為智能電表的外屏蔽層。
[0019]本實用新型的優點在于:采用多種防干擾措施，該智能電表的抗干擾能力強，反饋的讀數穩定準確，有效避免誤抄表的情況發生。

【附圖說明】

[0020]圖1為本實用新型的外部示意圖。
[0021]圖2為本實用新型的內部電原理圖。
[0022]圖3為本實用新型的電源退耦濾波電路結構示意圖。
[0023]圖4為本實用新型的進線的浮地屏蔽結構示意圖。

【具體實施方式】
[0024]下面結合具體附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0025]本實用新型所提出的防誤抄表的智能電表，首先對于智能電表的外殼做了良好的電磁屏蔽處理。如圖1所示，防誤抄表的智能電表包括外殼1、顯示屏2、進線端子3、各種功能鍵4、LED燈5等；
[0026]外殼I采用高導磁材料構成低磁阻通路，讓低頻干擾磁力線從磁阻很小的磁屏蔽層通過，使得電表內部電路免受低頻磁場耦合干擾的影響，高導磁材料使磁路閉合，可減少大電機、電抗器、磁力開關和大電流載流導線等磁場干擾源的電磁干擾。外殼I的導磁材料為高鎳含量的鐵鎳合金1J76。
[0027]外殼I內壁上涂有導電薄膜，使得電表內部的電路元件處于封閉的全屏蔽空間，外殼I雙重的屏蔽設計，使得外界的電磁干擾很難進入其內。
[0028]為了進一步增加外殼I的電磁屏蔽效果，還可以進一步在外殼I的外部開蓋縫隙101處、進線端子3周邊縫隙301處填塞導電橡膠泥；導電橡膠泥是以高彈性體橡膠為基料，采用高分子材料制成的終生不固化自粘型導電膠泥，導電顆粒在樹脂粘合劑中均勻分布。
[0029]智能電表內部的電路如圖2所示，包括隔離變壓器Tl和線路板；隔離變壓器Tl的輸入端接進線端子3，輸出端接線路板；隔離變壓器Tl的初級次級線圈比例為1:1，阻斷交流信號中的直流干擾，共模干擾電壓由于不能形成回路而得到抑制。為了抑制共模干擾，消除諧波，隔離變壓器Tl初級線圈外部包繞有接線路板模擬地GNDl的靜電屏蔽層。
[0030]線路板上的元件包括載波芯片、計量芯片、主控MCU等數字芯片，其中載波芯片用于和上位機通信；數字芯片的接地端均連接線路板數字地GND2 ;這些數字芯片外面均罩有靜電屏蔽罩；為防止外界強電干擾，將易受干擾的數字芯片用靜電屏蔽罩密封起來；靜電屏蔽罩底部焊接在線路板上覆銅走線上，從而連接線路板數字地GND2 ;
[0031]線路板上的電路還包括電源退耦濾波電路和用于線路板供電的電源單元(內含降壓、整流、穩壓等);隔離變壓器Tl的輸出端通過電源退耦濾波電路連接電源單元輸入端，電源單元的接地端連接線路板模擬地GNDl。當多個電表使用同一進線電源時，電源內阻會成為多個電表電路的公共電阻，當某一電路中電流發生變化，在公共阻抗上產生的電壓就成了對其他電路的干擾源。電源退耦濾波電路就濾除來自進線電源內阻抗的耦合干擾。
[0032]電源退耦濾波電路如圖3所示，包括電阻R1、R2、R3、R4，電容Cl和C2 ;電阻Rl和R2串聯成第一支路，電阻R3和R4串聯成第二支路，第一支路和第二支路的一端分別接隔離變壓器Tl的兩個輸出端，第一支路和第二支路的另一端分別接電源單元；電容Cl接在電阻Rl和R2連接節點與電阻R3和R4連接節點間；電容C2接在第一支路另一端和第二支路另一端間。
[0033]線路板模擬地GNDl和線路板數字地GND2用磁珠連接，磁珠采用在高頻段具有良好阻抗特性的鐵氧體材料燒結面成，專用于抑制信號線、電源線上的高頻噪聲和尖峰干擾，還具有吸收靜電脈沖的能力。
[0034]最后對照圖4，分析本實用新型進線的浮地屏蔽結構。信號源Us的信號地連接進線電纜屏蔽層，進線電纜屏蔽層連接線路板數字地GND2;數字芯片上的靜電屏蔽罩接線路板數字地GND2作為智能電表的內屏蔽層，外殼I內壁上的導電薄膜接現場地線作為智能電表的外屏蔽層；現場地線是電表安裝現場直接與大地連接的地線。上述結構中，輸入信號的信號地浮空，并不接現場地線，使共模輸入阻抗大為提高，共模電壓在輸入回路中引起的共模電流大大減少，從而抑制了共模干擾的來源，使共模干擾降至最低。靜電屏蔽罩焊接在線路板上的數字地覆銅線上，而進線的電纜屏蔽層也焊接在線路板上的數字地覆銅線上，形成了浮地，對磁場干擾衰減可達到55DB。
[0035]本實用新型的接地結構能夠抑制共地干擾，則基本解決了載波信號串擾問題；良好的屏蔽結構可以起到抑制輻射干擾的效果，則解決了外界強電磁干擾問題。
【權利要求】
1.一種防誤抄表的智能電表，包括外殼(I)，其特征在于，還包括設于外殼(I)內的隔離變壓器Tl和線路板；隔離變壓器Tl的輸入端接進線端子(3)，輸出端接線路板； 外殼⑴采用導磁材料，并且外殼⑴內壁上涂有導電薄膜；外殼⑴內壁上的導電薄膜用于連接現場地線； 線路板上數字芯片的接地端均連接線路板數字地GND2，數字芯片均設于靜電屏蔽罩內，所述靜電屏蔽罩連接線路板數字地GND2 ; 線路板上的電路還包括電源退耦濾波電路和用于線路板供電的電源單元；隔離變壓器Tl的輸出端通過電源退耦濾波電路連接電源單元輸入端，電源單元的接地端連接線路板模擬地GNDl ； 線路板模擬地GNDl和線路板數字地GND2用磁珠連接； 該智能電表的進線采用浮地屏蔽結構。2.如權利要求1所述的防誤抄表的智能電表，其特征在于: 在外殼(I)的外部開蓋縫隙(101)處、進線端子(3)周邊縫隙(301)處填塞有導電橡膠泥。3.如權利要求1所述的防誤抄表的智能電表，其特征在于: 外殼(I)的導磁材料為鐵镲合金1J76。4.如權利要求1所述的防誤抄表的智能電表，其特征在于: 隔離變壓器Tl初級線圈外部包繞有接線路板模擬地GNDl的靜電屏蔽層。5.如權利要求1所述的防誤抄表的智能電表，其特征在于: 電源退耦濾波電路包括電阻R1、R2、R3、R4，電容Cl和C2 ;電阻Rl和R2串聯成第一支路，電阻R3和R4串聯成第二支路，第一支路和第二支路的一端分別接隔離變壓器Tl的兩個輸出端，第一支路和第二支路的另一端分別接電源單元；電容Cl接在電阻Rl和R2連接節點與電阻R3和R4連接節點間；電容C2接在第一支路另一端和第二支路另一端間。6.如權利要求1所述的防誤抄表的智能電表，其特征在于: 進線的浮地屏蔽結構包括:信號源的信號地連接進線電纜屏蔽層，進線電纜屏蔽層連接線路板數字地GND2 ;靜電屏蔽罩接線路板數字地GND2作為智能電表的內屏蔽層，外殼(I)內壁上的導電薄膜接現場地線作為智能電表的外屏蔽層。
【文檔編號】G01R11-00GK204287268SQ201420774115
【發明者】吳錫斌, 華偉東, 董麗金, 周勃, 杭劍文, 朱偉光, 黃亞亮, 惠敏, 華俊, 張錫峰, 羅劍 [申請人]國家電網公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司無錫供電公司