专利名称：一种直接安于10kv供电线路上的小型高压电能表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高压用电计量装置，特别是一种直接安于IOKV供电线 路上的小型高压电能表，适用于IOKV及其以下高压供电线路。
背景技术：
随着电力系统朝着高电压、大容量的方向发展及国家节能降耗的要求，用 电精确计量的问题显得尤为重要，只有通过精确的用电计量数据作为依据，才 有可能加强用电设备的管理，达到节能降耗的目的。高压电能表是配电网在线 监测与计量的重要组成部分，它可对配电网中各支路用户的单台或多台变压器 进行精确计量和在线监测。目前，对于10kV及其以下高压供电线路及用电设备 的用电计量方面所使用的计量方法都为普通的高压计量柜方式，其结构包括计 量柜壳体、电压互感器、电流互感器、硅橡胶干式复合套管及高压电能表等部 分组成，其中的电压互感器除为高压电能表输入电压采样信号外，还为用电设 备供给低压电源，由于电压互感器包括变压器，通过变压器实现降压，而变压 器体积大，所以导致了整个设备体积大，设备笨重。同时，在整体精度等级上 也受到一定的影响。为了改变以上缺点，本申请人曾研制成功了 "6/10KV直压 式节能高压计量箱"，并于2007年12月14日申请了专利，专利号为 200720158542.7，其结构包括硅橡胶干式复合套管、箱体、变压器、开关电源、 电能计量单元、非晶态材料电流互感器、隔离转换线路板构成，在硅橡胶干式 复合套管的内部沿轴向穿入高压接线柱，非晶态材料电流互感器的中心孔套在 硅橡胶干式复合套管的内端高压接线柱上，互感出的信号输到电能计量单元上， 在箱体内安装上隔离转换线路板，隔离转换线路板通过电压信号传输线与高压接线柱相连接，高电压信号通过隔离转换线路板变为弱信号连接到电能计量单
元上，设备供电电源采用一只互感器从高压线上获取。该"6/10KV直压式节能 高压计量箱"的优点在于由于采用了体积较小的非晶态材料电流互感器，所 以使整体体积得到了一定的减小，简化了结构，能方便的在高压线路上安装； 同时，由于电压信号的取样采用电阻式线性器件，不再采用电压互感器，减少 了一定的设备重量。但"6/10KV直压式节能高压计量箱"仍存在一定的不足， 主要的不足是由于在其结构中仍采用了电压互感器为设备供电，导致了整个 设备的体积仍较大，并且，由于电压互感器的存在，导致其测量电压不可能作 到宽电压范围。由于仍存在常规的一二次电压，故其防盗性能上也受到一定的 限制。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种不仅采用非晶态材料电流互感器取消常规 的电流互感器，取消了常规的电压互感器，同时设备的供电电源也不再依赖电 压互感器，使其结构更加简单、体积更加小、重量更加轻、安装更加方便、一 体化程度更加高，特别适用于10kV及以下高压线路及用电设备用电监测、计量 的一种直接安于IOKV供电线路上的小型高压电能表。
为达到以上目的，本实用新型所采用的技术方案是该一种直接安于10KV 供电线路上的小型高压电能表，包括硅橡胶干式复合套管、箱体、电能计量单 元、高压接线柱、非晶态材料电流互感器和隔离转换线路板构成，硅橡胶干式 复合套管固定在箱体的上壁上，电能计量单元固定安装在箱体内，其特征在于 高压接线柱安装在硅橡胶干式复合套管的顶端部，并沿硅橡胶干式复合套管的 轴线插入硅橡胶干式复合套管的腔内上端，非晶态材料电流互感器安装在硅橡 胶干式复合套管腔内的顶部，并套在高压接线柱的座端，在硅橡胶干式复合套管的顶部侧壁上设有侧接线柱，高压线的三相线分别从三只硅橡胶干式复合套 管顶部的高压接线柱上进线，从侧接线柱上出线，方便整台装置串接入线路， 隔离转换线路板安装在硅橡胶干式复合套管腔内的中部至下部的一侧，隔离转 换线路板通过导线与电能计量单元相连接，将转换完成的信号接到电能计量单 元上；在硅橡胶干式复合套管腔内的中部至下部的另一侧安装上电容降压式电 源电路板，作为设备的供电电源，隔离转换线路板和电容降压式电源电路板分 别通过相应的导线与高压接线柱的内端相连接。
本实用新型还通过如下措施实施在隔离转换线路板和电容降压式电源电 路板与非晶态材料电流互感器之间设有绝缘板，在绝缘板上设有导线的通孔。
所述的非晶态材料电流互感器，包括线圈、铁心构成，铁心为铁钴非晶体 材料制成，其线性度极高，可将线路的大电流信号转换为mA级的弱电流信号。
所述的隔离转换线路板的电路元件，包括分压电阻和精密电流互感器连接 构成，采用光、电磁隔离技术将高电压信号转换为测量所需的mA级的微弱电流 信号，经由电能计量单元内的同步A/D采样电路进行采样，采样数据传给电能 计量单元内的主机CPU，经由电能计量单元内的主机CPU处理分析后，得到实时 的线路运行参数及累计电能量，同时获取电压信号。
所述的电容降压式电源电路板的电路元件，包括高压陶瓷柱状电容、压敏 电阻、隔离变压器及电源板构成，高压陶瓷柱状电容接高压线的同时接于串联 的压敏电阻和隔离变压器的初级线圈，隔离变压器的次级线圈分别接电源板， 电源板上还设有安全保护电路、电源稳定电路、功率提升电路，10000V的高压 电通过高压陶瓷柱状电容降压，电参数匹配好后，加在隔离变压器初级线圈上 的电压为1000V，经过隔离变压器及电源板上的安全保护电路、电源稳定电路、 功率提升电路，获得用电设备工作电源；所述的隔离转换线路板将高电压转换为电能计量单元能够识别的弱电信号作为电能计量的必需参数。
所述的非晶态材料电流互感器、隔离转换线路板和电容降压式电源电路板 分别设三组，每组安装在一只硅橡胶干式复合套管的腔内，使其结构简单、紧 凑，在三只硅橡胶干式复合套管的腔内和箱体的腔内均灌装上绝缘树脂，箱体 上设有显示窗口，能清楚的观察到电能计量单元的数据显示，如打开三只硅橡 胶干式复合套管的腔内，可使整机损坏，具有防盗功能。
在箱体的底部设固定座，在固定座上设螺栓孔，使用时，用固定螺栓穿过 螺栓孔安装在电线杆上或电线杆的横担上。
该直接安于IOKV供电线路上的小型高压电能表的工作电源由高压线路直接 获取，通过电容降压式电源电路板上的电容降压及绝缘、隔离变换等措施，取 得用电设备的工作电源。
本实用新型的有益效果在于与目前使用的高压电能表相比1、由于既采 用了体积较小的非晶态材料电流互感器，也采用了体积较小电容降压式电源电 路板，且均安装在硅橡胶干式复合套管的腔内，所以使整体体积得到了最大程 度的减小，简化了结构，安装使用更加方便。2、由于内部与一次侧有关联的部 分用高强度绝缘材料灌装成一个整体，无常规意义上的二次回路，可完全防止 从设备内部窃电。3、由于采用无电压互感器设计，电压信号的取样采用电阻式
线性器件，其测量电压范围宽，在lkV 10kV电压范围内能够满足精度要求， 是真正意义上的宽限(宽电压、宽电流)计量装置。4、电源的获取通过电容降 压方式，体积小，效率高，与计量信号互不影响，可提高计量精度。
图1为本实用新型结构前视示意图。 图2为本实用新型结构侧视示意图。图3为本实用新型沿图2A-A剖视放大示意图。 图4为本实用新型隔离转换线路板电路俯视放大示意图。 图5为本实用新型电容降压式电源电路板电路原理放大示意图。 图6为本实用新型电能计量单元、电容降压式电源电路板接线原理示意图。
具体实施方式
参照附图1、 2、 3、 4、 5、 6制作本实用新型。该一种直接安于IOKV供电 线路上的小型高压电能表，包括硅橡胶干式复合套管l、箱体2、电能计量单元 3、高压接线柱4、非晶态材料电流互感器5和隔离转换线路板6构成，硅橡胶 干式复合套管1固定在箱体2的上壁上，电能计量单元3固定安装在箱体2内， 其特征在于高压接线柱4安装在硅橡胶干式复合套管1的顶端部，并沿硅橡胶 干式复合套管1的轴线插入硅橡胶干式复合套管1的腔内上端，非晶态材料电 流互感器5安装在硅橡胶干式复合套管1腔内的顶部，并套在高压接线柱4的 座端，在硅橡胶干式复合套管1的顶部侧壁上设有侧接线柱7，高压线的三相线 分别从三只硅橡胶干式复合套管1顶部的高压接线柱4上进线，从侧接线柱7 上出线，可方便整台装置串接入线路，隔离转换线路板6安装在硅橡胶干式复 合套管1腔内的中部至下部的一侧，隔离转换线路板6通过导线与电能计量单 元3相连接，将转换完成的信号接到电能计量单元3上；在硅橡胶干式复合套 管1腔内的中部至下部的另一侧安装上电容降压式电源电路板8，作为设备的供 电电源，隔离转换线路板6和电容降压式电源电路板8分别通过相应的导线9 与高压接线柱4的内端相连接。
在隔离转换线路板6和电容降压式电源电路板8与非晶态材料电流互感器5 之间设有绝缘板IO，在绝缘板10上设有导线9的通孔。
所述的非晶态材料电流互感器5，包括线圈、铁芯构成，铁芯为铁鈷基非晶体材料制成，其线性度极高，可将线路的大电流信号转换为mA级的弱电流信 号。
所述的隔离转换线路板6，包括分压电阻6a和电流互感器6b连接构成，釆 用光、电磁隔离技术将高电压信号转换为测量所需的mA级的微弱电流信号，经 由电能计量单元3内的同步A/D采样电路进行采样，采样数据传给电能计量单 元3内的主机CPU，经由电能计量单元3内的主机CPU处理分析后，得到实时的 线路运行参数及累计电能量，同时获取电压信号，
所述的电容降压式电源电路板8的电路元件，包括高压陶瓷柱状电容C1、 C2、 C3，压敏电阻R4、 R5、 R6、 R7、 R8、 R9、 RIO、 Rll、 R12、 R13、 R14、 R15，隔离变压器T1、 T2、 T3及电源板13构成，高压陶瓷柱状电容Cl接高压 线A相线的同时接于串联的压敏电阻R4、 R5、 R6、 R7和隔离变压器Tl的初 级线圈；高压陶瓷柱状电容C2接高压线B相线的同时接于串联的压敏电阻R8、 R9、 RIO、 R11和隔离变压器T2的初级线圈；高压陶瓷柱状电容C3接高压线C 相线的同时接于串联的压敏电阻R12、 R13、 R14、 R15和隔离变压器T3的初级 线圈；隔离变压器T1、 T2、 T3的次级线圈分别接电源板13，压敏电阻R4、 R5、 R6、 R7串联，压敏电阻R8、 R9、 RIO、 Rll串联，压敏电阻R12、 R13、 R14、 R15串联，三组串联后并联，电源板13上还设有安全保护电路、电源稳定电路、 功率提升电路，10000V的高压电通过高压陶瓷柱状电容C1、 C2、 C3降压，电 路参数匹配好后，加在隔离变压器T1、 T2、 T3初级线圈上的电压为1000V,经 过隔离变压器T1、 T2、 T3及电源板13上的安全保护电路、电源稳定电路、功 率提升电路，获得用电设备工作电源；所述的隔离转换线路板6将高电压转换 为电能计量单元3能够识别的弱电信号，作为电能计量的必需参量。
所述的非晶态材料电流互感器5、隔离转换线路板6和电容降压式电源电路
9板8分别设三组，每组安装在一只硅橡胶干式复合套管1的腔内，在三只硅橡 胶干式复合套管1的腔内和箱体2的腔内均灌装上绝缘树脂，箱体2设有显示 窗口，能清楚的观察到电能计量单元3的数据显示，如打开三只硅橡胶干式复 合套管l的腔内，可使整机损坏，具有防盗功能。
在箱体2的底部设固定座11，在固定座11上设螺栓孔12,使用时，用固 定螺栓穿过螺栓孔12安装在电线杆上或电线杆的横担上。
该直接安于IOKV供电线路上的小型高压电能表的工作电源由高压线路直接 获取，通过电容降压式电源电路板8的电容降压及绝缘、隔离变换等措施，取 得用电设备的工作电源。
权利要求1、一种直接安于10KV供电线路上的小型高压电能表，包括硅橡胶干式复合套管(1)、箱体(2)、电能计量单元(3)、高压接线柱(4)、非晶态材料电流互感器(5)和隔离转换线路板(6)构成，硅橡胶干式复合套管(1)固定在箱体(2)的上壁上，电能计量单元(3)固定安装在箱体(2)内，其特征在于高压接线柱(4)安装在硅橡胶干式复合套管(1)的顶端部，并沿硅橡胶干式复合套管(1)的轴线插入硅橡胶干式复合套管(1)的腔内上端，非晶态材料电流互感器(5)安装在硅橡胶干式复合套管(1)腔内的顶部，并套在高压接线柱(4)的座端，在硅橡胶干式复合套管(1)的顶部侧壁上设有侧接线柱(7)，隔离转换线路板(6)安装在硅橡胶干式复合套管(1)腔内的中部至下部的一侧，隔离转换线路板(6)通过导线与电能计量单元(3)相连接；在硅橡胶干式复合套管(1)腔内的中部至下部的另一侧安装上电容降压式电源电路板(8)，隔离转换线路板(6)和电容降压式电源电路板(8)分别通过相应的导线(9)与高压接线柱(4)的内端相连接。
2、 根据权利要求1所述的直接安于10KV供电线路上的小型高压电能表， 其特征在于在隔离转换线路板(6)和电容降压式电源电路板(8)与非晶态材 料电流互感器(5)之间设有绝缘板(10)，在绝缘板(10)上设有导线(9)的 通孔。
3、 根据权利要求1所述的直接安于10KV供电线路上的小型高压电能表， 其特征在于所述的电容降压式电源电路板(8)的电路元件，包括高压陶瓷柱状 电容Cl、 C2、 C3，压敏电阻R4、 R5、 R6、 R7、 R8、 R9、 RIO、 Rll、 R12、 R13、 R14、 R15，隔离变压器T1、 T2、 T3及电源板(13)构成，高压陶瓷柱状 电容C1接高压线A相线的同时接于串联的压敏电阻R4、 R5、 R6、 R7和隔离变压器Tl的初级线圈；高压陶瓷柱状电容C2接高压线B相线的同时接于串联 的压敏电阻R8、 R9、 RIO、 R11和隔离变压器T2的初级线圈；高压陶瓷柱状电 容C3接高压线C相线的同时接于串联的压敏电阻R12、 R13、 R14、 R15和隔 离变压器T3的初级线圈；隔离变压器T1、T2、T3的次级线圈分别接电源板(13), 压敏电阻R4、 R5、 R6、 R7串联，压敏电阻R8、 R9、 RIO、 Rll串联，压敏电 阻R12、 R13、 R14、 R15串联，三组串联后并联。
4、 根据权利要求1或2所述的直接安于10KV供电线路上的小型高压电能 表，其特征在于所述的非晶态材料电流互感器(5)、隔离转换线路板(6)和电 容降压式电源电路板(8)分别设三组，每组安装在一只硅橡胶干式复合套管(1) 的腔内。
5、 根据权利要求1所述的直接安于10KV供电线路上的小型高压电能表， 其特征在于在箱体(2)的底部设固定座(11)，在固定座(11)上设螺栓孔(12)。
专利摘要本实用新型公开了一种直接安于10KV供电线路上的小型高压电能表，包括硅橡胶干式复合套管(1)、箱体(2)、电能计量单元(3)、高压接线柱(4)、非晶态材料电流互感器(5)和隔离转换线路板(6)构成，其特征在于高压接线柱(4)插装在硅橡胶干式复合套管(1)的顶端内部，非晶态材料电流互感器(5)安装在硅橡胶干式复合套管(1)腔内的顶部，在硅橡胶干式复合套管(1)腔内的中部至下部安装上隔离转换线路板(6)和电容降压式电源电路板(8)，隔离转换线路板(6)和电容降压式电源电路板(8)分别通过相应的导线(9)与高压接线柱(4)的内端相连接。该高压电能表，结构简单紧凑，安装方便、效率高，可提高计量精度。
文档编号G01R11/00GK201421466SQ20092002730
公开日2010年3月10日 申请日期2009年6月9日 优先权日2009年6月9日
发明者刘继岳, 孙学宏, 张学斌, 郝振刚 申请人:山东力创科技有限公司