專利名稱：高頻截止元件的閉合的制作方法
高頻截止元件的閉合本發(fā)明涉及電功率的電能表，該電能表具有通過操作用戶服務(wù)線路的斷路器來閉 合該電能表的截止元件，使得配電網(wǎng)絡(luò)與用戶家庭網(wǎng)分隔開的裝置。當(dāng)前，訂閱配電的住宅用戶通常都連接著電功率配電網(wǎng)絡(luò)，并具有服務(wù)線路的斷 路器和用于電功率的電能表。電能表是一種測量和記錄電功率消耗的設(shè)備。它可安裝在住宅的內(nèi)部或外部，位 于房產(chǎn)的邊界處或建筑物的公共場所中。對于訂閱用戶或所有居住在該建筑物的用戶而 言，位于住宅外部的電功率電能表被稱為“不可訪問”的。在2007年，法國有大約50%的住 宅用戶表現(xiàn)為這種情形。服務(wù)線路的斷路器是設(shè)置在住宅內(nèi)的保護(hù)和安全元件，以便訂閱用戶可直接訪 問。該斷路器的開路是自動進(jìn)行的，以便對故障實現(xiàn)保護(hù)，例如，在發(fā)生短路的情況下，但也 可用于當(dāng)消耗的功率超過在合同中訂閱的功率時，停止向用戶線路傳輸功率。配電網(wǎng)絡(luò)的管理者希望提供用戶不可訪問的電功率電能表，其目的是提供一種簡 單和有效的解決方案，使之有可能從用戶住宅內(nèi)訂閱用戶能直接訪問的家庭線路對電能表 的截止元件進(jìn)行遠(yuǎn)程重新閉合。通過對用戶線路的服務(wù)線路斷路器進(jìn)行操作而使電能表的截止元件重新閉合的 原理已經(jīng)由一家以西班牙法律注冊的公司Circutor公開。實際上，Circutor公司是西班牙專利申請ES2063699的所有者，該申請的目的是 抑制訂閱用戶的任何可能的欺騙，并涉及該訂閱用戶安裝在住宅內(nèi)的斷路器。訂閱的用戶可以訪問安裝在住宅內(nèi)的內(nèi)部線路斷路器，因此，訂閱用戶有可能欺 騙性地改變其設(shè)置，以便獲得高于合同上訂閱的功率。為了防止這樣的企圖，Circutor專利所描述的解決方案包括安裝在住宅外部的且 訂閱用戶不可訪問的第二斷路器，從而增加了如圖Ia所示的允許執(zhí)行遠(yuǎn)程重新連接的裝置。附加的外部斷路器與內(nèi)部斷路器完全相同，并設(shè)置為對應(yīng)于合同訂閱功率的相同 截止數(shù)值。當(dāng)訂閱用戶欺騙性地將其內(nèi)部斷路器的功率設(shè)置為一個高于訂閱功率的數(shù)值 時，外部斷路器的開路確保將功率的正確限制為契約的數(shù)值。然后，通過驅(qū)動訂閱用戶的 內(nèi)部斷路器，該重新連接電路使得該訂閱用戶能夠簡單地將他們住宅外部的斷路器重新閉
I=I O這一過程可由安裝在磁熱型的外部斷路器中的重新連接電路來實現(xiàn)，該磁熱型的 外部斷路器與位于住宅內(nèi)的斷路器相同。重新連接電路的各相線和各中性線由電阻、繼電 器和由繼電器驅(qū)動的電機(jī)構(gòu)成，圖Ib顯示了相線的實例。隨著訂閱用戶開路外部斷路器，這一開路產(chǎn)生電流i'，并標(biāo)記為訂閱電網(wǎng)的重新 閉合電流，其單相數(shù)值由關(guān)系式(1)定義- Unetw°rk
2及 + ^premises 在上述關(guān)系式中，Unrtwmk表示電網(wǎng)的電壓，Zprailises表示討論的房屋線路的等效阻
3抗。在存在電阻R的重新連接電路包括在相線和中性線情況下，可以得到電流強(qiáng)度數(shù)值 i'。在這種情況下，當(dāng)訂閱用戶開路內(nèi)部斷路器時，強(qiáng)度i'變?yōu)榱?，并且通過激勵電 機(jī)的繼電器檢測到上述強(qiáng)度變?yōu)榱愕倪^程。電機(jī)機(jī)械地重新閉合外部斷路器。訂閱用戶對 內(nèi)部斷路器閉合使得后者能夠再次將功率輸送至家庭線路。當(dāng)然，這一過程可在電功率電能表中實現(xiàn)。Cirtutor在2006歐洲計量貿(mào)易展 (Metering Europe 2006 trade show)上展示了這種解決方案。在這種情況下，截止元件僅 截止相線，產(chǎn)生根據(jù)關(guān)系式(2)表示的電流，其形式為RU+Trk
premises式中Unrtw。rt是電網(wǎng)的電壓，Znetwork是所討論的住宅的等效阻抗。上述解決方案允許將電功率重新連接至訂閱用戶的戶內(nèi)線路，而訂閱用戶電能表 是不可訪問的。這樣，該始終安裝在住宅內(nèi)部的服務(wù)線路斷路器因而可由用戶訪問，并起著 中介的作用。上述系統(tǒng)的操作以及具體的重新連接電路存在下述缺陷-上述系統(tǒng)的操作依賴于重新連接電路的電阻R的正確計算。具體地，住宅戶內(nèi)線 路的阻抗隨著不同的訂閱用戶而不同，并且對于同一用戶來說也會隨著時間進(jìn)行改變；以及，-強(qiáng)度i'必須足夠高，以能被電能表的電流檢測系統(tǒng)檢測到。然而，上述強(qiáng)度i' 越高，技術(shù)上損耗的增加就越多。因此，必須同時識別住宅戶內(nèi)部線路的阻抗范圍以及該電 流i'的最小可接受數(shù)值。大于10毫安的電流i'看來是必要的；-技術(shù)上的損耗是產(chǎn)生于截止元件開路時和訂閱用戶開路其內(nèi)部斷路器時的損 耗，由電能表產(chǎn)生朝向住宅內(nèi)部的小電流。上述技術(shù)上的損耗預(yù)計為大約2W。此外，即使訂閱用戶未被授權(quán)通過其內(nèi)部斷路器來重新閉合其截止元件，例如當(dāng) 此訂閱用戶為有未付帳戶的債務(wù)人時，由于重新連接電路的架構(gòu)會不經(jīng)意間產(chǎn)生上述電 流。最后，無論何種原因，當(dāng)斷路器保持閉合期間，在某些情況下電能表的截止元件仍 能保持開路。在這樣情況下，持久產(chǎn)生的低電流導(dǎo)致電功率技術(shù)上的損耗，并可能隨著截止 時間的增加而增加損耗。籍助于非限制性實施例，在法國國土上，50%用戶的電能表是不可訪問的，并且這 些用戶中的1 %的合同已終止超過了一年，有大約170，000個是會長期損耗2W的電能表， 即，每年要損耗3GWh的電功率。本發(fā)明的主題是消除上述缺陷。具體地，本發(fā)明的主題是實現(xiàn)用于訂閱線路的電功率的電能表，其能夠通過具有 現(xiàn)有技術(shù)中電能表的所有功能的用戶的斷路器來控制截止元件的重新閉合，但是其中基本 上克服了存在訂閱網(wǎng)絡(luò)重新閉合電流的缺陷。具體地，本發(fā)明另一主題是實現(xiàn)用于訂閱線路的電功率的電能表，其能夠通過用 戶的斷路器重新閉合截止元件，其中在對用戶斷路器的開路/閉合進(jìn)行檢測的期間，引入 相線完全電氣隔離，在完全去除50Hz的訂閱電網(wǎng)重新閉合電流的情況下執(zhí)行上述檢測。
用于用戶線路電功率的電能表，具有通過根據(jù)本發(fā)明主題的用戶斷路器來控制重 新閉合的截止元件，其中值得注意的是，在至少一個相線上，它包括通過在開路位置的截止 元件并通過用戶的斷路器對用戶線路產(chǎn)生高頻(HF)電流的電路，以及用于控制截止元件 的閉合電路，當(dāng)由訂閱用戶開路所述用戶的斷路器時，該電路基于對所述高頻電流的消除 進(jìn)行檢測。此外，值得注意的是，根據(jù)本發(fā)明主題用于電功率的電能表，其發(fā)生電路至少包 括-用于將高頻電壓輸送至隔離變壓器初級繞組的高頻振蕩器和由隔離變壓器次級 繞組構(gòu)成的高頻連接電路。一方面，通過第一耦合電容將次級繞組連接至截止元件的開路 觸點，另一方面，通過第二耦合電容連接至電阻電路，用于檢測連接耦合電容至中性線的高 頻電流。此外，值得注意的是，根據(jù)本發(fā)明主題的電能表，其具有用于控制閉合的電路，該 電路包括至少一個用于分別測量位于所述電阻電路兩端的和流入所述電阻電路的高頻電 壓和高頻電流強(qiáng)度的電路，所述電阻電路用于該高頻電流的檢測，以及一個用于根據(jù)所測 量的高頻電流的強(qiáng)度數(shù)值來控制截止元件閉合的邏輯電路。最后，值得注意的是，根據(jù)本發(fā)明主題的電能表，對于包括用于由電力線載波電流 傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的資源的電能表而言，高頻振蕩器由傳輸電力線載波電流的高頻載波信號的 振蕩器構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明主題的用于電功率電能表，具有通過用戶斷路器控制重新閉合的截止 單元，通過閱讀說明書并參考附圖
能更好地理解該電能表，其中圖Ia和Ib涉及現(xiàn)有技術(shù)。圖加純粹通過舉例說明的方式示出了根據(jù)本發(fā)明主題的電能表配置；圖2b純粹通過舉例說明的方式示出了在圖加中示出的本發(fā)明主題的電能表配置 的實施細(xì)節(jié)；圖2c示出了本發(fā)明主題的電能表的優(yōu)選變化實施例，其具有裝備著用于通過電 力線載波電流傳輸數(shù)據(jù)的資源的電能表。根據(jù)本發(fā)明的主題的用于用戶線路電功率的電能表將通過參考圖加及后續(xù)附圖 進(jìn)行詳述，該電能表具有可通過用戶的斷路器來控制重新閉合的截止元件。如圖加所示，上述電能表是一種設(shè)置在住宅外部的電能表。在標(biāo)準(zhǔn)配置形式中，住宅中的用戶線路包括可自動和手動控制的斷路器、以及所 有的戶內(nèi)線路(domestic wiring)，其等效阻抗標(biāo)記為ZJiouse。根據(jù)本發(fā)明主題的電功率的電能表，除了包括用于測量電功率和管理電能表所需 的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸-接收的常規(guī)電路以及后者的一系列功能之外，且出于簡化附圖的原因 在附圖中不繪制這些電路，其還包括電路1，用于當(dāng)截止元件處于標(biāo)記為0的開路位置時， 電路1通過標(biāo)記為OC的所述截止元件對用戶線路產(chǎn)生高頻電流，以及當(dāng)后者處于閉合位置 時，則對用戶斷路器。具體地可以理解的是，相反地當(dāng)截止元件OC處于閉合位置F時，則能 通過斷路器為用戶線路提供電功率。此外，如圖加中所示，作為本發(fā)明主題的電能表包括電路2，用于基于所檢測到高 頻電流的抵消，根據(jù)由用戶開路用戶斷路器來控制截止元件OC的閉合命令的執(zhí)行。此外，如在圖加更詳細(xì)的示出，發(fā)生電路1至少包括一個高頻振蕩器Itl，用于將高頻電壓輸送至隔離變壓器T的初級繞阻I1。此外，發(fā)生電路1包括由隔離變壓器T的次級繞組I2構(gòu)成的高頻連接電路。通過 第一耦合電容I3將該次級繞組連接至截止元件OC的開路觸點0。此外，上述次級繞組I2 還通過第二耦合電容I4連接至用于檢測高頻電流的電阻電路I5，該電阻電路I5連接至中性 線。此外，電阻電路I5還連接至用于控制截止元件閉合的電路2，以觸發(fā)上述閉合命 令。如圖2b更詳細(xì)的示出，用于控制閉合的電路2有利地包括電路21;用于分別測量 位于所述電阻電路兩端的和流入所述電阻電路的高頻電壓和高頻電流強(qiáng)度，所述電阻電路 用于該高頻電流的檢測。上述測量電路連接至邏輯電路，用于根據(jù)在電阻電路I5中所檢測 的高頻電流強(qiáng)度值來控制截止元件OC的閉合22。通過非限制性示例的方式，測量電路&可由通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)的采樣電路，其 傳輸在流入電阻電路I5的高頻電流的強(qiáng)度值的代表數(shù)值。應(yīng)當(dāng)注意的是，參考控制邏輯電路4是一種將測量到的高頻電流強(qiáng)度值與零值作 比較的比較器電路。如果當(dāng)斷路器的用戶將斷路器手動操作至開路位置時則測出的強(qiáng)度值i = 0，則 命令位于開路位置O的截止元件OC至位于F的閉合位置，并且使用邏輯電路I2控制閉合。 在這些情況下，為用戶線路提供的電功率可通過返回至閉合位置的斷路器來提供。更具體地，值得注意的是，控制邏輯電路22有利地耦合至用于驅(qū)動截止元件OC的 電機(jī)元件，使得后者驅(qū)動至閉合位置F。參考圖2c闡述根據(jù)本發(fā)明主題的電能表的變化實施例。變化實施例涉及用于電功率的電能表，其具有通過由電力線載波電流傳輸-接收 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的資源，通常標(biāo)記為PLC。在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明主題的電能表具有電力線載波電流單元，其在圖2c中 標(biāo)記為PLC，其當(dāng)然配置了能輸出頻率介于3kHz和148. 5kHz之間的載波信號的高頻振蕩 器。該PLC單元配置了用于處理載波信號的單元PU，用于以標(biāo)準(zhǔn)形式在相線和中性線上傳 輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。然而，根據(jù)本發(fā)明主題的電能表的一個值得注意的方面，如圖加或2b中所述的高 頻振蕩器由傳輸電力線載波電流的高頻載波信號的振蕩器構(gòu)成。當(dāng)然可以理解的是，在圖2c的優(yōu)選非限制性實施例中，根據(jù)本發(fā)明主題的電能表 允許簡單地通過使用標(biāo)準(zhǔn)型電能表的現(xiàn)存資源來實現(xiàn)。通常，值得注意的是，根據(jù)本發(fā)明主題的該電能表為單相、三相或多相電能表。在 三相或多相電能表的情況中下，可為多相電能表復(fù)制圖2a，2b和2c所示的電路。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明主題的電能表來實現(xiàn)上述說明書的現(xiàn)有技術(shù)裝置的一系列功能時， 應(yīng)當(dāng)注意的是，后者還能夠優(yōu)化以下兩個主要的方面-電能消耗；-電能表的相位隔離；具體地，實施根據(jù)本發(fā)明主題的電能表，可獲得下述優(yōu)點-高頻電流的傳輸并不破壞截止元件OC的介質(zhì)隔離，這與現(xiàn)有技術(shù)的解決方案不同，其引入有可能使得開路的截止元件短路的電路；-相位的電氣隔離使得有可能免除以50Hz頻率的電流來實現(xiàn)傳輸，該電流在現(xiàn)有 技術(shù)的解決方案中用于檢測斷路器的開路/閉合。該特征使得當(dāng)電能表的截止元件OC開 路時，有可能保證著真正的電氣隔離；-這個解決方案有可能減少電能消耗，因為檢測信號的傳輸放大了大約1000倍。 實際上，歐洲電工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(CENELEC)的A頻帶(頻率波段在9kHz和95kHz之 間)允許的最大傳輸功率是IMdB μ V，其將大于50歐姆的阻抗網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)至2mW的功率。將 該數(shù)值與本說明書的引言部分描述的數(shù)值約2W量級的現(xiàn)有技術(shù)中重連系統(tǒng)估算出的消耗 進(jìn)行比較；-此外，采用優(yōu)化的傳輸策略以減少這些消耗。實際上，高頻信號的傳輸可能僅以 給定的頻率并發(fā)生于確定的時間窗，從而減少電能消耗；-根據(jù)電能表的參數(shù)，僅當(dāng)證明是必要的時才傳輸檢測信號，同時使其能夠優(yōu)化電 能消耗。例如，當(dāng)該電能表未被授權(quán)在本地執(zhí)行截止單元OC的閉合命令時，例如，當(dāng)由于帳 戶未付款所引起的缺失授權(quán)的情況；-共享電能表的電路。在此，值得注意的是，未來的電能表配置可傳輸資源，用于由 電力線載波電流傳輸或接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且特別有利的是，為執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明主題的目的 使用后者的載波信號發(fā)生器。
權(quán)利要求
1.一種用于用戶線路的電功率的電能表，其具有通過用戶斷路器來控制重新閉合的截 止元件，其特征在于，在至少一個相線上，包括-電路，用于通過處于開路位置的所述截止元件以及所述用戶的斷路器對用戶線路產(chǎn) 生高頻電流；-電路，基于對高頻電流抵消的檢測，通過訂閱用戶開路所述斷路器來控制截止元件的 閉合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電能表，其特征在于，所述發(fā)生電路至少包括-高頻振蕩器，用于將高頻電壓輸送至隔離變壓器的初級繞組；-高頻連接電路，由所述隔離變壓器的次級繞組構(gòu)成，一方面，通過第一耦合電容，將所 述次級繞組連接至所述截止元件的開路觸點，另一方面，通過第二耦合電容，將其連接至電 阻電路，用于檢測連接所述第二耦合電容至中性線的所述高頻電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的電能表，其特征在于，所述用于控制閉合的電路至少包括-電路，用于分別測量位于所述電阻電路兩端的和流入所述電阻電路的高頻電壓和高 頻電流強(qiáng)度，所述電阻電路用于該高頻電流的檢測；-邏輯電路，用于根據(jù)測量出的高頻電流的強(qiáng)度數(shù)值來控制截止元件的閉合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的電能表，其特征在于，所述邏輯電路耦合至所述截止元件的電機(jī) 驅(qū)動器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4任一權(quán)利要求的電能表，其特征在于，對于包括用于由電力線載 波電流傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的資源的電能表，所述高頻振蕩器由傳輸所述電力線載波電流的高頻 載波信號的該振蕩器構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于電功率電能表，其具有由通過用戶的斷路器來控制重新閉合的截止元件(OC)。該電能表，在至少一個相線上，包括電路(1)，用于通過處于開路位置(O)的截止元件(OC)和該斷路器對用戶的線路產(chǎn)生高頻，以及電路(2)，用于當(dāng)開路用戶的斷路器時，基于對高頻電流抵消的檢測，來控制截止元件(OC)的閉合。本發(fā)明可用于用戶無法訪問的電能表。
文檔編號H01H83/20GK102077313SQ200980125923
公開日2011年5月25日 申請日期2009年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月29日
發(fā)明者奧德·佩勒蒂厄, 金-米切爾·穆拉德 申請人:法國電力公司