CN113075482A - 一种电力仪表 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种电力仪表，涉及电力系统领域。电力仪表包括：接线模块、保护电路、信号采集模块及显示模块，信号采集模块用于通过接线模块连接待测信号源，并采集待测信号源的电力参数，显示模块用于显示电力参数，接线模块通过保护电路接地。在本方案中，电力仪表在检测期间，若保护电路的电压小于预设电压，表示电路未出现过电压情况，此时保护电路处于高阻态时，电力仪表可以正常运行。若保护电路的电压大于或等于预设电压时，便会认为电路出现过电压情况，此时，保护电路处于低阻态状态，相当于电力仪表通过保护电路短路接地，此时，过电压便不会损坏电力仪表中的信号采集模块与显示模块，从而确保电力仪表可以安全运行。
Description
技术领域
本申请涉及电力系统领域，具体而言，涉及一种电力仪表。
背景技术
在电力系统中，可以通过测量仪表检测电力系统中的电流、电压等参数，目前，测量仪表容易因电力系统出现异常而无法安全运行的情况。例如，测量仪表容易因电力系统出现过电压而被烧坏。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种电力仪表，能够提高电力仪表运行的安全性与可靠性，改善电力仪表因过电压而被烧坏的问题。
为了实现上述目的，本申请的实施例通过如下方式实现：
第一方面，本申请实施例提供一种电力仪表，所述电力仪表包括：接线模块、保护电路、信号采集模块及显示模块，所述信号采集模块用于通过所述接线模块连接待测信号源，并采集所述待测信号源的电力参数，所述显示模块用于显示所述电力参数，所述接线模块通过所述保护电路接地，其中，当所述保护电路的电压小于预设电压时，所述保护电路处于高阻态状态，当所述保护电路的电压大于或等于预设电压时，所述保护电路处于低阻态状态。
在上述的实施方式中，电力仪表在检测期间，若保护电路的电压小于预设电压，表示电路未出现过电压情况，此时保护电路处于高阻态时，电力仪表可以正常运行。若保护电路的电压大于或等于预设电压时，便会认为电路出现过电压情况，此时，保护电路处于低阻态状态，相当于电力仪表通过保护电路短路接地，此时，过电压便不会损坏电力仪表中的信号采集模块与显示模块，从而确保电力仪表可以安全运行。
结合第一方面，在一些可选的实施方式，所述接线模块包括电压信号接线端子，所述保护电路包括第一保护子电路，所述第一保护子电路包括与每个电压信号端子连接的第一熔断器及第一压敏电阻组件，所述第一熔断器通过所述第一压敏电阻组件接地。
结合第一方面，在一些可选的实施方式，所述第一压敏电阻组件包括至少两个并联的第一压敏电阻。
在上述的实施方式中，并联的第一压敏电阻可以起到分流作用，以提高使用电力仪表的安全性。
结合第一方面，在一些可选的实施方式，所述第一熔断器的额定电流为Y倍的上级熔断器的额定电流，Y为大于0.5且小于1的值。
结合第一方面，在一些可选的实施方式，所述接线模块包括电流信号接线端子，所述保护电路包括第二保护子电路，所述第二保护子电路包括与每个电流信号端子连接的第二熔断器及第二压敏电阻组件，所述第二熔断器通过所述第二压敏电阻组件接地。
结合第一方面，在一些可选的实施方式，所述第二压敏电阻组件包括至少两个并联的第二压敏电阻。
在上述的实施方式中，并联的第二压敏电阻可以起到分流作用，以提高使用电力仪表的安全性。
结合第一方面，在一些可选的实施方式，所述显示模块包括触控显示屏。
结合第一方面，在一些可选的实施方式，所述电力仪表还包括警报模块，用于在所述保护电路处于所述低阻态状态时发出警报提示。
在上述的实施方式中，警报模块发出的警报提示有利于管理人员及时发现异常情况。
结合第一方面，在一些可选的实施方式，所述电力参数包括所述待测信号源的电流、电压、频率、功率因数、有功功率、无功功率及电量中的至少一种。
第二方面，本申请还提供另一种电力仪表，所述电力仪表包括：接线模块、保护电路、信号采集模块、显示模块及通信模块，所述信号采集模块用于通过所述接线模块连接待测信号源，并采集所述待测信号源的电力参数，所述显示模块用于显示所述电力参数，所述通信模块用于将所述电力参数发送至管理终端，所述接线模块通过所述保护电路接地，其中，当所述保护电路的电压小于预设电压时，所述保护电路处于高阻态状态，当所述保护电路的电压大于或等于预设电压时，所述保护电路处于低阻态状态。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例提供的电力仪表的模块示意图之一。
图2为本申请实施例提供的电力仪表的模块示意图之二。
图3为本申请实施例提供的电力仪表的模块示意图之三。
图4为本申请实施例提供的电力仪表与管理终端的通信连接示意图。
图标：10-电力仪表；11-接线模块；12-信号采集模块；13-显示模块；14-保护电路；140-第一保护子电路；141-第一熔断器；142-第一压敏电阻组件；143-第一压敏电阻；150-第二保护子电路；151-第二熔断器；152-第二压敏电阻组件；153-第二压敏电阻；16-警报模块；17-通信模块；18-处理模块；20-管理终端。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参照图1，本申请实施例提供一种电力仪表10，可以应用在电网中。例如，电力仪表10可以应用在电压大于或等于6kV(kV指千伏，为一种电压单位的简称，下同)的电网中，用于检测电网中的相应电力参数。其中，电力仪表10可以在电路中出现过电压时，保护电力仪表10，以避免电力仪表10被过电压烧坏。
请结合参照图1、图2和图3，电力仪表10可以包括：接线模块11、保护电路14、信号采集模块12及显示模块13，信号采集模块12用于通过接线模块11连接待测信号源，并采集待测信号源的电力参数，显示模块13用于显示电力参数，接线模块11通过保护电路14接地，其中，当保护电路14的电压小于预设电压时，保护电路14处于高阻态状态，当保护电路14的电压大于或等于预设电压时，保护电路14处于低阻态状态。
在本实施例中，接线模块11可以包括多个接线端子，可以作为电力仪表10与输电线连接的接线端子。
保护电路14可以包括但不限于第一保护子电路140、第二保护子电路150，用于在电路出现过电压时，作为一个闭合状态的开关短路接地，以避免过电压损坏电力仪表10中的信号采集模块12、显示模块13等电子器件。
待测信号源可以为电网中的相应输电线，可以根据实际情况进行确定。例如，待测信号源可以为电网中的电压互感器(Potential transformer，PT)的输出端，或者为电网中的配电箱的输出端。
信号采集模块12为本领域技术人员熟知，所采集的电力参数包括但不限于电流、电压、频率、功率因数、有功功率、无功功率及电量等数据。电力仪表10可以通过信号采集模块12，可以实现多类数据的采集。
显示模块13可以根据需求，灵活显示部分或全部电力参数，这里对显示模块13所显示的内容不作具体限定。
需要说明的是，当保护电路14处于高阻态状态时，保护电路14便可以看做处于断开状态的开关，此时，电力仪表10可以通过信号采集模块12正常采集待测信号源的电力参数。当保护电路14处于低阻态状态时，保护电路14便可以看做处于闭合状态的开关，此时，电力仪表10直接通过保护电路14短路接地，信号采集模块12及显示模块13停止运行。
在本实施例中，电力仪表10在运行期间，若保护电路14的电压小于预设电压，表示电路未出现过电压情况，此时的保护电路14处于高阻态时，电力仪表10可以正常运行。若保护电路14的电压大于或等于预设电压时，便会认为电路出现过电压情况，此时，保护电路14处于低阻态状态，相当于电力仪表10通过保护电路14短路接地，此时，过电压便不会损坏电力仪表10中的信号采集模块12与显示模块13，从而确保电力仪表10可以安全运行。
作为一种可选的实施方式，第一保护子电路140可以仅包括第一压敏电阻组件142，此时，可以无需设置第一熔断器141。即，电压信号接线端子通过第一压敏电阻组件142接地。
作为一种可选的实施方式，接线模块11包括电压信号接线端子，保护电路14包括第一保护子电路140，第一保护子电路140包括与每个电压信号端子连接的第一熔断器141及第一压敏电阻组件142，第一熔断器141通过第一压敏电阻组件142接地。
请再次参照图1，示例性地，电压信号接线端子可以包括Ua、Ub、Uc、Un四类接线端子。其中，Ua、Ub、Uc接线端子分别用于接三相电路中的三相电线，Un接线端子用于接三相电路中的中性线。信号采集模块12可以通过Ua、Ub、Uc、Un四类接线端子，采集得到三相输电线的线电压、相电压等电压值。
在本实施例中，第一压敏电阻组件142可以包括一个或多个并联的第一压敏电阻143，这里对第一压敏电阻组件142所包括的压敏电阻的数量不作具体限定。
可理解地，当第一压敏电阻组件142为多个并联的第一压敏电阻143时，在第一压敏电阻143处于低阻态状态时，多个并联的第一压敏电阻143可以起到分流作用，以减小流经单个第一压敏电阻143的电流，避免因流经单个第一压敏电阻143的电流过大而损坏第一压敏电阻143。
其中，当第一压敏电阻143的电压小于自身压敏电压时，第一压敏电阻143处于高阻态状态(此时，第一压敏电阻143可以看做处于断开状态的开关)；当第一压敏电阻143的电压大于或等于自身压敏电压时，第一压敏电阻143处于低阻态状态(此时，第一压敏电阻143可以看做处于闭合状态的开关)。第一压敏电阻143自身的压敏电压可以根据实际情况进行设置。
示例性地，当第一压敏电阻组件142包括两个并联的第一压敏电阻143时，第一压敏电阻143的压敏电压可以通过下述的公式(1)计算得到，如下：
在公式(1)中，U1mA指第一压敏电阻143的压敏电压；
k1指电源电压波动系数，可以根据实际情况进行设置，例如k1可以为1.2；
k2指老化系数，可以根据实际情况进行设置，例如，k2可以为0.9；
k3指压敏电压的误差，可以根据实际情况进行确定，例如，k3可以为0.85；
Uc指三相电路中的相电压；
第一压敏电阻143的通流容量可以为3kV，流通容量为本领域技术人员熟知，用于衡量电路中浪涌保护器的防浪涌能力。
作为一种可选的实施方式，第一熔断器141的额定电流为Y倍的上级熔断器的额定电流，Y为大于0.5且小于1的值。例如，第一熔断器141的额定电流可以为0.8倍的上级熔断器的额定电流。即，流经第一熔断器141的电流超过第一熔断器141自身的额定电流后，第一熔断器141便会熔断。
其中，上级熔断器可以根据实际情况进行确定，为本领域技术人员熟知。例如，若电力仪表10的检测对象为配电柜，则上级熔断器为配电柜的熔断器。若电力仪表10的检测对象为上述PT的输出电线，则上级熔断器为PT的熔断器。
在本实施例中，第一熔断器141的参数可以根据实际情况进行选择，只要满足“第一熔断器141在第一压敏电阻143因过电压(电压超过第一压敏电阻143自身的压敏电压)而处于低阻态状态时不熔断，且第一熔断器141在第一压敏电阻143因自身故障出现短路时熔断”的要求即可。如此，当第一压敏电阻143因自身故障出现短路时，熔断器可以自动熔断，此时，电力仪表10可以继续正常运行，以提高运行的可靠性，避免第一压敏电阻143因自身故障出现短路，而使得电力仪表10因出现短路而无法正常运行。
作为一种可选的实施方式，第二保护子电路150可以仅包括第二压敏电阻组件152，此时，可以无需设置第二熔断器151。即，电流信号接线端子通过第二压敏电阻组件152接地。
作为一种可选的实施方式，接线模块11包括电流信号接线端子，保护电路14包括第二保护子电路150，第二保护子电路150包括与每个电流信号端子连接的第二熔断器151及第二压敏电阻组件152，第二熔断器151通过第二压敏电阻组件152接地。
请再次参照图1，示例性地，电流信号接线端子可以包括Ia、Ib、Ic、In四类接线端子。其中，Ia、Ib、Ic接线端子分别用于接三相电路中的三相电线，In接线端子用于接三相电路中的中性线。信号采集模块12可以通过Ia、Ib、Ic、In四类接线端子，采集得到三相输电线的线电流、相电流等电流值。
在本实施例中，第二压敏电阻组件152可以包括一个或多个并联的第二压敏电阻153，这里对第二压敏电阻组件152所包括的压敏电阻的数量不作具体限定。
可理解地，当第二压敏电阻组件152为多个并联的第二压敏电阻153时，在第二压敏电阻153处于低阻态状态时，多个并联的第二压敏电阻153可以起到分流作用，以减小流经单个第二压敏电阻153的电流，避免因流经单个第二压敏电阻153的电流过大而损坏第二压敏电阻153。
其中，当第二压敏电阻153的电压小于自身压敏电压时，第二压敏电阻153处于高阻态状态(此时，第二压敏电阻153可以看做处于断开状态的开关)；当第二压敏电阻153的电压大于或等于自身压敏电压时，第二压敏电阻153处于低阻态状态(此时，第二压敏电阻153可以看做处于闭合状态的开关)。第二压敏电阻153自身的压敏电压可以根据实际情况进行设置。
示例性地，当第二压敏电阻组件152包括两个并联的第二压敏电阻153时，第二压敏电阻153的压敏电压可以通过下述的公式(2)计算得到，如下：
在公式(2)中，U2mA指第二压敏电阻153的压敏电压；
k1指电源电压波动系数，可以根据实际情况进行设置，例如k1可以为1.2；
k2指老化系数，可以根据实际情况进行设置，例如，k2可以为0.9；
k3指压敏电压的误差，可以根据实际情况进行确定，例如，k3可以为0.85；
Sm指电流互感器的容量，可以根据实际情况进行确定，其中，电流互感器为与电力仪表10相连的电网中一次电流变为二次电流的电流互感器，为本领域技术人员熟知。
In指电流互感器的额定电流；
第二压敏电阻153的通流容量可以为3kV。
在本实施例中，第二熔断器151的参数选取方式与第一熔断器141相类似，只要满足“第二熔断器151在第二压敏电阻153因过电压(电压超过第二压敏电阻153自身的压敏电压)而处于低阻态状态时不熔断，且第二熔断器151在第二压敏电阻153因自身故障出现短路时熔断”的要求即可。如此，当第二压敏电阻153因自身故障出现短路时，熔断器可以自动熔断，此时，电力仪表10可以继续正常运行，以提高运行的可靠性，避免第二压敏电阻153因自身故障出现短路，而使得电力仪表10因出现短路而无法正常运行。
示例性地，第二熔断器151的额定电流可以为0.3倍的额定负载二次电流，额定负载二次电流为与电力仪表10相连的电网中一次电流变为二次电流的电流互感器的额定电流值。
需要说明的是，电力仪表10的信号采集模块12还可以通过接线模块11，检测待测信号源的频率、功率因数、有功功率、无功功率及电量中的一种或多种参数。
作为一种可选的实施方式，显示模块13包括触控显示屏。管理人员可以通过触控显示屏，与电力仪表10进行人机交互，可以使得采集的数据可视化。例如，管理人员可以通过触控显示屏，查询当前或历史所采集的各类电力参数。
请参照图3，作为一种可选的实施方式，电力仪表10还可以包括处理模块18以及警报模块16。处理模块18在保护电路14处于低阻态状态时，控制警报模块16发出警报提示。警报模块16可以是但不限于喇叭、提示灯等，可以用于发出声音提示、灯光提示等警报提示。
可理解地，处理模块18可以感测保护电路14的低阻态或高阻态，然后，根据不同的状态，输出不同的控制信号。当感测到保护电路14处于低阻态状态时，处理模块18可以生成第一控制信号，并控制警报模块16发出警报提示。当感测到保护电路14处于高阻态状态时，处理模块18可以生成第二控制信号，并使警报模块16处于待机或关闭状态。电力仪表10基于警报模块16，有利于管理人员及时发现异常问题。
其中，接线模块11可以作为待测信号源的输入端，以使信号采集模块12对待测信号源的各类电力参数进行检测与计量。
请参照图4，作为一种可选的实施方式，电力仪表10还可以包括通信模块17，通信模块17用于将电力参数发送至管理终端20。管理终端20可以是智能手机、平板电脑等，这里不作具体限定。
可理解地，处理模块18可以通过通信模块17，将电力参数发送至管理终端20，以使管理人员可以远程查看电力仪表10所采集的各类电力参数。另外，当处理模块18生成第一控制信号时，还可以控制通信模块17向管理终端20发出警报提示。基于此，管理人员可以通过管理终端20远程监控电力仪表10的工作状态，有利于提高监控管理的效率。
基于上述设计，电力仪表10可以对电网中的电流、电压、频率、功率因数、有功功率、无功功率、电量等参数进行测量和计量，另外，还可以改善因雷电、错误接线等因素导致输入信号电压过高，导致电力仪表10损坏的问题，如此，可以提高电力仪表10安全运行稳定性及数据测量的有效性、及时性。
在本实施例中，信号采集模块12、显示模块13、警报模块16、通信模块17及处理模块18等，各个元件之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。
处理模块18可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述处理模块18可以是通用处理器。例如，该处理器可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本申请实施例中的公开的操作步骤。
通信模块17用于通过网络建立电力仪表10与管理终端20的通信连接，并通过网络收发数据。其中，通信模块17可以根据实际情况进行选择，这里不作具体限定。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现，基于这样的理解，本申请的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施场景的方法。
综上所述，本申请实施例提供一种电力仪表。电力仪表包括：接线模块、保护电路、信号采集模块及显示模块，信号采集模块用于通过接线模块连接待测信号源，并采集待测信号源的电力参数，显示模块用于显示电力参数，接线模块通过保护电路接地。在本方案中，电力仪表在检测期间，若保护电路的电压小于预设电压，表示电路未出现过电压情况，此时保护电路处于高阻态时，电力仪表可以正常运行。若保护电路的电压大于或等于预设电压时，便会认为电路出现过电压情况，此时，保护电路处于低阻态状态，相当于电力仪表通过保护电路短路接地，此时，过电压便不会损坏电力仪表中的信号采集模块与显示模块，从而确保电力仪表可以安全运行。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电力仪表，其特征在于，所述电力仪表包括：接线模块、保护电路、信号采集模块及显示模块，所述信号采集模块用于通过所述接线模块连接待测信号源，并采集所述待测信号源的电力参数，所述显示模块用于显示所述电力参数，所述接线模块通过所述保护电路接地，其中，当所述保护电路的电压小于预设电压时，所述保护电路处于高阻态状态，当所述保护电路的电压大于或等于预设电压时，所述保护电路处于低阻态状态。
2.根据权利要求1所述的电力仪表，其特征在于，所述接线模块包括电压信号接线端子，所述保护电路包括第一保护子电路，所述第一保护子电路包括与每个电压信号端子连接的第一熔断器及第一压敏电阻组件，所述第一熔断器通过所述第一压敏电阻组件接地。
3.根据权利要求2所述的电力仪表，其特征在于，所述第一压敏电阻组件包括至少两个并联的第一压敏电阻。
4.根据权利要求2所述的电力仪表，其特征在于，所述第一熔断器的额定电流为Y倍的上级熔断器的额定电流，Y为大于0.5且小于1的值。
5.根据权利要求1所述的电力仪表，其特征在于，所述接线模块包括电流信号接线端子，所述保护电路包括第二保护子电路，所述第二保护子电路包括与每个电流信号端子连接的第二熔断器及第二压敏电阻组件，所述第二熔断器通过所述第二压敏电阻组件接地。
6.根据权利要求5所述的电力仪表，其特征在于，所述第二压敏电阻组件包括至少两个并联的第二压敏电阻。
7.根据权利要求1所述的电力仪表，其特征在于，所述显示模块包括触控显示屏。
8.根据权利要求1所述的电力仪表，其特征在于，所述电力仪表还包括警报模块，用于在所述保护电路处于所述低阻态状态时发出警报提示。
9.根据权利要求1所述的电力仪表，其特征在于，所述电力参数包括所述待测信号源的电流、电压、频率、功率因数、有功功率、无功功率及电量中的至少一种。
10.一种电力仪表，其特征在于，所述电力仪表包括：接线模块、保护电路、信号采集模块、显示模块及通信模块，所述信号采集模块用于通过所述接线模块连接待测信号源，并采集所述待测信号源的电力参数，所述显示模块用于显示所述电力参数，所述通信模块用于将所述电力参数发送至管理终端，所述接线模块通过所述保护电路接地，其中，当所述保护电路的电压小于预设电压时，所述保护电路处于高阻态状态，当所述保护电路的电压大于或等于预设电压时，所述保护电路处于低阻态状态。
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