仪表电压寿命

水表、煤气表的具体保护要求与智能电气仪表的设计

智能仪表中智能元件的保护最终弹！你不容错过的技术贴！...

水表和煤气表的具体保护要求

自来水和天然气公用事业应用中使用的仪表通常有固定安装的内部电池，寿命在5-10年。最常用的化学电池是锂离子电池（Li-ion）。因为这些电池具有显著的容量，会使用正常的或自复式保险丝以防止电路故障所引起的短路。

这些仪表中最重要的资源是电池的寿命，必须对其加以保存和保护以延长仪表的寿命。这些仪表会通过磁性编码器并使用舌簧开关传感器来产生感测信号；这种信号然后被馈送至微控制器（图 3）。智能仪表可以这样设计：微控制器只有在舌簧开关感测到脉冲时启动。在记录了脉冲计数后，重新回到睡眠模式，这有助于延长电池寿命，从而使仪表具有更长的工作寿命。

设计智能的电气仪表

为了说明设计单相智能电表的过程，可参看使用以下规格的例子：

输入浪涌保护：

─     混合波：15 次开路电压（1.2 µS/50 µS）10 kV、短路电流（8 µS/2 0µS）5 kA 冲击的差分模式

─   环形波：100 kHz，0.5 µS，6 kV/0.5 kA

在这个例子中，MOV 将被用以浪涌防护。由于混合波具有比环形波更多的能量，设计时必须考虑到它的要求。针对 15 次 10 kV/5 kA 浪涌的防护，可以使用 20mm 的 MOV。然而，如果仪表预计在其寿命周期内承受更多的浪涌，25mm 或更大尺寸的 MOV 将是首选。如果还需要寿命终期保护，应选择使用 TMOV。由于这是一种单相设计，输入电压为 220 VAC 标称电压，最大可达 265 VAC 或 277 VAC。因此，可以使用 275 V 或 320 VAC MOV。如果仪表预计将承受输入电压的两倍（高达 440 VAC），那么应使用更高电压的 460 VAC MOV，以至于 TMOV 在测试条件下不会激活或失灵。

表盖打开时的篡改检测（图 4）：

─     要对仪表盖打开进行监测，可以使用舌簧开关或微动开关。

─   要监测是否有高功率磁体靠近仪表，可以使用霍尔效应传感器。

GPRS、PLC 和 RS-485 通信接口需要不同类型的保护装置。例如：

─     SIM 卡需要 4 通道或 5 通道器件

─   RS-485 接口需要具有更高工作电压的双通道器件

图 4：智能仪表篡改监测和保护示例

电力线通信和智能仪表

PLC 是通过电力线传输模拟和数字信号的特殊技术，如图 5 所示。也被称为电力线载波通信或电力线联网。

耦合电容器被用以将发射机和接收机连接到高压线路。这位载波能量提供了一条通往高压线路的低阻抗路径。然而，它阻挡了高阻抗路径的电源频率电路。

在智能仪表应用中，自动读表系统（AMR）通常通过PLC配置，从而在读取系统产生的数据时无需额外的通信线。

由于电力线上存在电噪声、尖峰或瞬态电压，如果不对其加以抑制，会降低传输质量和速率。

如图 6 所示，SIDACtor 器件 P0220MC (15 V) 或 SDP0180 (18 V) 被用以（从A到B连接）吸收这些噪声、尖峰和有害的瞬态浪涌。可以使用工作电压在 15 到 18V 的 SIDACtor 连接到变压器的初级侧（线路侧）以防止那些比载波信号尖峰电压更大的电压。实际保护器件的额定值取决于每个国家确定的浪涌要求。