電能表系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本公開的各種實施例提供了一種電能表系統(tǒng)，包括：電能表；具有內部觸頭的斷路器，所述斷路器經由主線路與所述電能表耦合；經由控制線路與所述電能表耦合的中央控制單元，其中所述控制線路被配置為向所述中央控制單元提供控制信號以及功率；以及與所述內部觸頭耦合并由所述中央控制單元控制的執(zhí)行機構，以引起所述內部觸頭的接通或斷開。
【專利說明】
電能表系統(tǒng)
技術領域
[0001 ]本公開的各種實施例總體上涉及電能表系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前，具有預付費功能的電能表連同外置于該電能表的斷路器(MCB)和執(zhí)行機構能夠共同實現斷路器的自動的接通與斷開操作，以相應地恢復或終止對下級用電設備的供電。
[0003]然而，大多數控制斷路器接通與斷開的執(zhí)行機構是基于微型電機和較為復雜的傳動結構，諸如齒輪組，這使得這類執(zhí)行機構執(zhí)行一次內部觸頭的狀態(tài)切換，即在接通與斷開之間的切換時所需的時間較長，例如，往往需要2-3秒，而且由于由此可能引發(fā)的內部觸頭在斷開過程中的燃燒弧時間過長，容易導致內部觸頭的燒蝕嚴重，甚至帶來電極堵轉的可能性。此外，基于微型電機和較為復雜的傳動結構的執(zhí)行機構往往需要3個位移傳感器與其配合使用，并且需要通過判斷斷路器手柄和脫扣件的位置，以及斷路器輸出端的電壓輸出狀態(tài)才能綜合判斷該斷路器的狀態(tài)，這使得該解決方案較為復雜且可靠性較低。
[0004]此外，由于微型電機執(zhí)行動作的時間較長，并且電機的功耗較大，包括自身的待機功耗也較大，因此用于控制這類微型電機動作的控制元件，例如控制電路裝置往往需要消耗較高的功率，這更使得從不經過用戶電能表的控制回路獲取用于控制的電能變得困難。
[0005]因此，期望實現一種電能表與外置斷路器配合工作的電能表系統(tǒng)，其能夠基于從電能表輸出的控制信號來實現對斷路器的遠程自動接通與斷開操作，同時，還能夠確保對斷路器控制的可靠性及低功耗。
【實用新型內容】
[0006]為了解決上述問題，本公開的實施例提供了一種電能表系統(tǒng)，其通過改進的執(zhí)行機構的結構并連同對其進行控制的中央控制單元來共同實現自動且可靠的斷路器控制，同時，還能夠實現所述斷路器控制的低功耗。
[0007]本公開的各種實施例提供了一種電能表系統(tǒng)，包括:電能表;具有內部觸頭的斷路器(MCB)，所述斷路器經由主線路與所述電能表耦合;經由控制線路與所述電能表耦合的中央控制單元，其中所述控制線路被配置為向所述中央控制單元提供控制信號以及功率；以及與所述內部觸頭親合并由所述中央控制單元控制的執(zhí)行機構，以引起所述內部觸頭的接通或斷開。
[0008]根據本公開的實施例，所述電能表系統(tǒng)還包括:用戶狀態(tài)單元，用于通過互聯網接收指示用戶端的付費信息，并向所述電能表發(fā)送所述付費信息。
[0009]根據本公開的實施例，其中所述用戶狀態(tài)單元被配置為云服務器。
[0010]根據本公開的實施例，其中所述中央控制單元被配置為:基于從所述電能表接收到的所述控制信號，向所述執(zhí)行機構發(fā)送使所述內部觸頭接通或斷開的第一指令；以及向所述電能表傳遞指示所述內部觸頭處于接通或斷開的狀態(tài)信息。
[0011]根據本公開的實施例，其中所述執(zhí)行機構被配置為:基于接收到的第一指令，來引起所述內部觸頭的接通或斷開。
[0012]根據本公開的實施例，其中所述執(zhí)行機構被配置為電磁線圈。
[0013]根據本公開的實施例，其中所述中央控制單元包括:儲能電路裝置，被配置為存儲使得所述執(zhí)行機構能夠執(zhí)行至少一次狀態(tài)切換所需的電能。
[0014]根據本公開的實施例，其中所述執(zhí)行機構包括位置傳感器，其用于將感測到的所述內部觸頭的接通或斷開的狀態(tài)信息發(fā)送到所述中央控制單元。
[0015]根據本公開的實施例，其中所述位置傳感器被配置為霍爾元件。
[0016]根據本公開的實施例，所述電能表系統(tǒng)含有一個位置傳感器。
[0017]根據本公開的實施例，其中所述位置傳感器被配置為:通過感測耦合在所述執(zhí)行機構與所述內部觸頭之間的傳動件與豎直方向的夾角來確定所述內部觸頭的接通或斷開，其中所述傳動件可轉動，并且其中所述傳動件的轉動角度與所述內部觸頭的轉動角度相等。
【附圖說明】
[0018]圖1示出了根據本公開實施例的電能表系統(tǒng)的框圖。
[0019]圖2a和圖2b分別示出了根據本公開實施例的執(zhí)行機構在不同狀態(tài)下的視圖。
[0020]圖3a和圖3b分別不出了根據本公開實施例的內部觸頭在不同狀態(tài)下的視圖。
[0021 ]圖4示出了根據本公開實施例的儲能電路裝置的示例性電路圖。
【具體實施方式】
[0022]下面將參考附圖中示出的若干示例實施例來描述本公開的原理。雖然附圖中顯示了本公開的優(yōu)選實施例，但應當理解，描述這些實施例僅是為了使本領域技術人員能夠更好地理解進而實現本公開，而并非以任何方式限制本公開的范圍。
[0023]圖1示出了根據本公開實施例的電能表系統(tǒng)的框圖，包括:電能表I;具有內部觸頭5的斷路器(MCB)2，所述斷路器2經由主線路與所述電能表耦合，所述主線路包括火線P和中性線N ；經由控制線路與所述電能表I耦合的中央控制單元3，其中所述控制線路被配置為向所述中央控制單元3提供控制信號以及功率，例如，通過電力線通信技術實現；以及與所述內部觸頭5親合并由所述中央控制單元3控制的執(zhí)行機構4，以引起所述內部觸頭5的接通或斷開。
[0024]根據本公開的實施例，所述電能表系統(tǒng)還包括:用戶狀態(tài)單元6，用于通過互聯網接收指示用戶端的付費信息，并向所述電能表發(fā)送所述付費信息。其中所述付費信息可以指示該用戶是否已在例如該用戶的預付費賬戶中預付了電費，當用戶欠費時，該斷路器能夠自動斷開以切斷對下級電路的供電，當用戶進行充值操作后，斷路器能夠自動接通以恢復對下級電路的供電。
[0025]優(yōu)選地，所述用戶狀態(tài)單元6可以被配置為云服務器。
[0026]根據本公開的實施例，其中所述中央控制單元3被配置為:基于從所述電能表I接收到的所述控制信號，向所述執(zhí)行機構4發(fā)送使所述內部觸頭5接通或斷開的第一指令；以及向所述電能表I傳遞指示所述內部觸頭5處于接通或斷開的狀態(tài)信息。
[0027]根據本公開的實施例，其中所述執(zhí)行機構4被配置為:基于接收到的使所述內部觸頭接通或斷開的第一指令，來引起所述內部觸頭5的接通或斷開。
[0028]根據本公開的實施例，其中所述執(zhí)行機構4被配置為電磁線圈(Bobbin)。與通常使用的基于電機的執(zhí)行機構相比，本公開的這種基于電磁線圈的執(zhí)行機構具有更小的體積，從而在整體上節(jié)省了空間。除此之外，這種基于電磁線圈的執(zhí)行機構還具有更快的執(zhí)行速度，根據本公開的一個具體實施例，所述電磁線圈的動作時間為150ms，即在接通狀態(tài)與斷開狀態(tài)之間的執(zhí)行一次狀態(tài)切換時間，而傳統(tǒng)的基于電機的執(zhí)行機構的動作時間往往長達2-3秒，這使得可能帶來過長的燃燒弧時間，從而可能導致斷路器中的內部觸頭的嚴重燒蝕。
[0029]圖2a和圖2b分別示出了根據本公開實施例的被配置為電磁線圈的執(zhí)行機構在不同狀態(tài)下的視圖。如圖2a和圖2b所示，所述電磁線圈4經由傳動件9以及連桿1與面向其的內部觸頭5剛性連接，其具體結構將在下面的圖3a和圖3b中詳細示出，因此可以實現對所述該內部觸頭5的快速開合。圖2a示出了所述傳動件9以及連桿10在與其剛性耦合的內部觸頭5處于接通情況下的狀態(tài)或定向，圖2b示出了所述傳動件9以及連桿10在與其剛性耦合的內部觸頭5處于斷開情況下的狀態(tài)或定向。
[°03°]圖3a和圖3b分別不出了根據本公開實施例的內部觸頭5在不同狀態(tài)下的視圖。如圖3a和圖3b所示，所述內部觸頭經由圖2a和圖2b中的傳動件9以及連桿1與面向其的電磁線圈4剛性耦合。圖3a示出了所述內部觸頭5處于接通情況下的定向，且圖3b示出了所述內部觸頭5處于斷開情況下的定向。
[0031]現結合圖2a、圖2b、圖3a與圖3b可以看出，與傳統(tǒng)的基于電機的執(zhí)行機構相比，由于基于電磁線圈的執(zhí)行機構4直接作用于內部觸頭5，且電磁線圈4與內部觸頭5的配合使得它們在所謂的“雙穩(wěn)態(tài)”的工作方式下操作，因此可以大幅提高所述斷路器的接通與斷開的可靠性。在“雙穩(wěn)態(tài)”工作方式下，執(zhí)行機構例如電磁線圈為了完成一次狀態(tài)切換僅需動作一次，且在內部觸頭5的接通或斷開的狀態(tài)下，由于通過傳動件9以及連桿10與執(zhí)行機構4的剛性耦合，使得內部觸頭5均處于穩(wěn)定狀態(tài)。
[0032]根據本公開的實施例，其中所述中央控制單元3包括:儲能電路裝置7，被配置為存儲使得所述執(zhí)行機構能夠執(zhí)行至少一次狀態(tài)切換所需的電能。
[0033]現參考圖4，圖4示出了根據本公開實施例的儲能電路裝置的示例性電路圖。如圖4的示例所示，該儲能電路裝置主要包括:穩(wěn)壓裝置、整流電路、濾波電路、以及充電電容組。如圖1所示，穩(wěn)壓裝置被配置為瞬變電壓抑制二極管即TVS管，用于在經受高能量沖擊時，吸收大的電流以將其兩端的電壓鉗位在一個預定的電壓值，從而確保后面的電路元件免受瞬態(tài)高能量的沖擊。整流電路在本示例中被配置為橋式整流電路，以將輸入的正弦波交流電變換為單相的脈動直流電，以用于隨后的濾波電路。濾波電路在本示例中被配置為由兩個電容器和布置在它們之間的一個電感器構成的形電路，以將脈動直流電變換為最終的直流電，并向隨后的充電電容組充電。充電電容組用于存儲電荷，通過適當的設計(具體設計未示出)該充電電容組即使在控制線路突然斷開的情況下仍能夠確保執(zhí)行機構執(zhí)行至少一次狀態(tài)切換。舉例來說，在與該中央控制單元配合工作的電磁線圈的動作時間為150ms的情況下，該充電電容組穩(wěn)定釋放電荷的時間能夠至少能夠持續(xù)150ms，以使得執(zhí)行機構執(zhí)行至少一次狀態(tài)切換。需要指出，本公開并不旨在限定穩(wěn)壓裝置、整流電路、濾波電路等電路元件的類型，任何能夠實現上述功能的電子器件均落入本公開的范圍。
[0034]現再次參考圖1，根據本公開的實施例，其中所述執(zhí)行機構4包括位置傳感器8，其用于將感測到的所述內部觸頭5的接通或斷開的狀態(tài)信息發(fā)送到所述中央控制單元3。
[0035]根據本公開的實施例，其中所述位置傳感器8被配置為霍爾元件(Hall)。
[0036]根據本公開的實施例，其中所述位置傳感器被配置為:通過感測耦合在所述執(zhí)行機構4與所述內部觸頭5之間的傳動件9與豎直方向的夾角來確定所述內部觸頭的接通或斷開，其中所述傳動件可轉動，并且其中所述傳動件的轉動角度與所述內部觸頭的轉動角度相等。
[0037]根據本公開的一個具體實施例，所述霍爾元件被安裝在可旋轉一定角度的傳動件9上，由于電磁線圈經由傳動件9和連桿10與內部觸頭5剛性連接，因此只需要判斷霍爾元件所在的傳動件9的旋轉角度即可判斷出所述內部觸頭的接通與斷開，即所述斷路器的接通與斷開。因此，優(yōu)選地，所述電能表系統(tǒng)可以僅含有一個位置傳感器。
[0038]綜上所述，本公開的各種實施例提供了一種電能表系統(tǒng)，其能夠基于從電能表輸出的控制信號來實現對斷路器的遠程自動接通與斷開操作，同時，還能夠確保對斷路器控制的可靠性及低功耗。
[0039]以上所述僅為本公開的可選實施例，并不用于限制本公開，對于本領域的技術人員來說，本公開可以有各種更改和變化。凡在本公開的精神和原則之內，所作的任何修改、等效替換、改進等，均應包含在本公開的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種電能表系統(tǒng)，其特征在于，包括: 電能表(I); 斷路器(2)，具有內部觸頭(5)，所述斷路器經由主線路與所述電能表耦合； 中央控制單元(3)，經由控制線路與所述電能表(I)耦合，其中所述控制線路被配置為向所述中央控制單元(3)提供控制信號以及功率;以及 執(zhí)行機構(4)，與所述內部觸頭(5)耦合，并由所述中央控制單元(3)控制，以引起所述內部觸頭(5)的接通或斷開。2.根據權利要求1所述的電能表系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 用戶狀態(tài)單元(6)，用于通過互聯網接收指示用戶端的付費信息，并向所述電能表(I)發(fā)送所述付費信息。3.根據權利要求2所述的電能表系統(tǒng)，其特征在于，所述用戶狀態(tài)單元(6)被配置為云服務器。4.根據權利要求1所述的電能表系統(tǒng)，其特征在于，所述中央控制單元(3)被配置為: 基于從所述電能表(I)接收到的所述控制信號，向所述執(zhí)行機構(4)發(fā)送使所述內部觸頭接通或斷開的第一指令;以及 向所述電能表(I)傳遞指示所述內部觸頭(5)處于接通或斷開的狀態(tài)信息。5.根據權利要求1所述的電能表系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行機構(4)被配置為: 基于接收到的第一指令，來引起所述內部觸頭(5)的接通或斷開。6.根據權利要求4所述的電能表系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行機構(4)被配置為電磁線圈。7.根據權利要求6所述的電能表系統(tǒng)，其特征在于，所述中央控制單元(3)包括: 儲能電路裝置(7)，被配置為存儲使得所述執(zhí)行機構(4)能夠執(zhí)行至少一次狀態(tài)切換所需的電能。8.根據權利要求1所述的電能表系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行機構(4)包括位置傳感器(8)，其用于將感測到的所述內部觸頭(5)的接通或斷開的狀態(tài)信息發(fā)送到所述中央控制單元⑶。9.根據權利要求8所述的電能表系統(tǒng)，其特征在于，所述位置傳感器(8)被配置為霍爾元件。10.根據權利要求8所述的電能表系統(tǒng)，其特征在于，含有一個位置傳感器(8)。11.根據權利要求8所述的電能表系統(tǒng)，其特征在于，所述位置傳感器(8)被配置為: 通過感測耦合在所述執(zhí)行機構(4)與所述內部觸頭(5)之間的傳動件(9)與豎直方向的夾角來確定所述內部觸頭(5)的接通或斷開， 其中所述傳動件(9)可轉動，并且其中所述傳動件(9)的轉動角度與所述內部觸頭(5)的轉動角度相等。
【文檔編號】G07F15/06GK205621166SQ201521005635
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年12月7日
【發(fā)明人】李祎博, 畢寶云, 劉向東, S·田, 周焱
【申請人】施耐德電氣工業(yè)公司