一种智能电能表的制作方法

1.本发明涉及电能电量计量领域，具体涉及一种智能电能表。


背景技术：

2.电能表是电网的重要组成设备，并且与用户的关系最为密切，由于智能电网互通互联的要求，用户对电能表的期望也在不断提升，随之产生了智能电能表。智能电能表是智能电网数据采集的基本设备之一，承担着原始电能数据采集、计量和传输的任务，是实现信息集成、分析优化和信息展现的基础，使得现有的双芯智能电能不再能够满足应用需求，同时，现有电能表通常与外置设备配合，例如断路器，如此造成电能表及配套设备占用空间较大，而且外置设备容易受到环境影响，对电能表以及设备之间的信息传递产生一定的干扰。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种智能电能表。
4.为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
5.一种智能电能表，包括外壳以及设置在外壳内的控制单元，在所述外壳内部设置有容纳空间，所述容纳空间内设有若干个用于安装扩展功能模组的扩展装配位，所述扩展装配位内设有与控制单元连接的通讯接口；至少一个扩展装配位为兼容装配位，用于安装扩展功能模组或断路器，所述兼容装配位内设有通讯接口以及串联在电路主回路上的第一接线接口和第二接线接口。
6.优选的，所述兼容装配位设有接线槽，第一接线接口和第二接线接口设于接线槽内。
7.优选的，所述兼容装配位内安装有断路器，所述断路器与兼容装配位的通讯接口以及第一接线接口和第二接线接口插接配合，断路器通过通讯接口实现与控制单元的通讯连接，通过与第一接线接口和第二接线接口的插接配合接入电路主回路。
8.优选的，所述兼容装配位内安装有短接模块和扩展功能模组，短接模块安装在接线槽内与第一接线接口和第二接线接口插接配合，将第一接线接口和第二接线接口电连接，所述短接模块与接线槽尺寸匹配，所述扩展功能模组与通讯接口的插接配合，扩展功能模组的底面与短接模块的顶面贴合。
9.优选的，在所述容纳空间内设有至少两个侧板，所述侧板在容纳空间的一侧围绕形成连接槽，通讯接口均设置在连接槽内；所述通讯接口与接线槽分别位于容纳空间相对的两侧，所述通讯接口与接线槽的底面不在同一水平面上，通讯接口高于接线槽的底面。
10.优选的，在所述外壳的一侧设有接线部，所述接线部包括至少一对进线端子和出线端子，所述至少一对进线端子、出线端子均连接有一个导电母排形成第一接线接口、第二接线接口，两个导线母排沿着接线槽的底面延伸并在其末端形成垂直于接线槽底面的弯折部；所述通讯接口设有排针，所述排针与弯折部平行。
11.优选的，所述断路器的底部呈高低不等的台阶状，在断路器较低一侧的底部设置
两个接线插口，在每个接线插口内设置有一个接线端子，所述两个接线端子分别对应与第一接线接口、第二接线接口插拔连接，在断路器较高一侧的底部设置有通讯插口。
12.优选的，在所述兼容装配位内安装有短接模块，所述短接模块的底部设有两个接线插口，在每个接线插口内装配有一个接线端子，所述两个接线端子分别对应与第一接线接口、第二接线接口插拔连接，且两个接线端子之间电连接。
13.优选的，所述控制单元包括彼此连接的计量芯模组和管理芯模组，所述计量芯模组沿外壳的内底面设置，管理芯模组设置在计量芯模组上，容纳空间位于管理芯模组的一侧。
14.优选的，还包括人机交互界面，所述人机交互界面设置在外壳上部；所述外壳包括盖体，所述盖体能够封闭容纳空间使外壳的外部保持平整。
15.本发明的一种智能电能表，在智能电能表的内部设置容纳空间，扩展功能模组设置在容纳空间内并可以根据实际需要选择不同的扩展功能模组，使智能电能表形成多芯电能表，同时，容纳空间能够兼容断路器，扩展性高，适用范围广，成本优势明显，不仅提高了空间利用率，还降低了外部环境对通讯连接的干扰。
16.此外，设置在容纳空间的接线部可以与短接模块插接配合，短接模块连接在接线部上，保证装配扩展功能模块的安全性。
17.此外，容纳空间由盖体封闭，防止外部环境对智能电表内部的扩展功能模组造成干扰，同时，盖体使得智能电能表的外部保持平整，避免产生因外壳凹凸不平而占用过多的空间，另外，在外壳上还设有与管理芯模组对应的人机交互界面，利于操作与观察。
附图说明
18.图1是本发明一种智能电能表的结构示意图；
19.图2是本发明一种智能电能表的主视图(不含盖体)；
20.图3是本发明一种智能电能表的主视图(不含盖体及扩展功能模组)；
21.图4是本发明一种智能电能表的主视图(包含断路器)；
22.图5是图4的分解示意图(不含外壳)；
23.图6是本发明一种智能电能表中断路器的结构示意图(断路器极模块)；
24.图7是本发明一种智能电能表中断路器的结构示意图(控制极模块)；
25.图8是本发明一种智能电能表的示意图(仅含扩展功能模组)；
26.图9是本发明一种智能电能表的结构示意图(扩展功能模组和短接模块)
27.图10是本发明一种智能电能表中短接模块的结构示意图；
28.图11是本发明一种智能电能表中兼容装配位移出断路器的示意图；
29.图12是本发明一种智能电能表中兼容装配位装入短接模块的示意图；
30.图13是本发明一种智能电能表中兼容装配位装入短接模块和功能扩展模块的示意图。
具体实施方式
31.以下结合附图1至13给出的实施例，进一步说明本发明的一种智能电能表及智能电表系统的具体实施方式。本发明的一种智能电能表及智能电表系统不限于以下实施例的
描述。
32.一种智能电能表，包括外壳1以及设置在外壳1内的控制单元，在所述外壳1内部设置有容纳空间11，所述容纳空间11内设有若干个用于安装扩展功能模组5的扩展装配位，所述扩展装配位内设有与控制单元连接的通讯接口41；至少一个扩展装配位为兼容装配位，用于安装扩展功能模组5或断路器51，所述兼容装配位内设有通讯接口41以及串联在电路主回路上的第一接线接口21和第二接线接口22。
33.本发明的一种智能电能表，在智能电能表的内部设置容纳空间11，扩展功能模组5设置在容纳空间11内并可以根据实际需要选择不同的扩展功能模组5，使智能电能表形成多芯电能表，同时，容纳空间11能够兼容断路器51，扩展性高，适用范围广，成本优势明显，不仅提高了空间利用率，还降低了外部环境对通讯连接的干扰。
34.结合图1-13提供一种智能电能表的实施例，所述智能电能表包括外壳1以及设置在外壳1内的控制单元，在所述外壳1内部设置有容纳空间11，所述容纳空间11内设有若干个用于安装扩展功能模组5的扩展装配位，多个扩展功能模组5并列装配在容纳空间11内，所述扩展装配位内设有与控制单元连接的通讯接口41；至少一个扩展装配位为兼容装配位，用于兼容安装扩展功能模组5或断路器51，所述兼容装配位内设有通讯接口41以及串联在电路主回路上的第一接线接口21和第二接线接口22，所述扩展功能模组5与兼容装配位的通讯接口41的插接配合，实现与控制单元的通讯连接，所述断路器51与兼容装配位的通讯接口41以及第一接线接口21和第二接线接口22插接配合，断路器51通过通讯接口41实现与控制单元的通讯连接，通过与第一接线接口21和第二接线接口22的插接配合接入电路主回路，对智能电能表的电路主回路进行保护。
35.所述扩展功能模组5可以为非介入式负荷感知模块，多表集抄模块，有序充电模块等现有的电表扩展模块，这为本领域的现有技术，不再赘述。所述若干个扩展装配位可以是一个或多个，所述兼容装配位为一个或多个。智能电能表的一侧设有接线部2，所述接线部2包括用于与外部导线连接的至少一对进线端子和出线端子，所述第一接线接口21和第二接线接口22分别与所述至少一对进线端子和出线端子连接。本实施例智能电能表的接线部2包括并排的两对接线端子，图中为并排设置的四个接线端子，其中第一个和第三个都为进线端子，第二个和第四个都为出线端子，第一接线接口21和第二接线接口22分别与第一个的进线端子和第二个的出线端子连接，所述断路器51串接在第一接线接口21和第二接线接口22之间，通过闭合断路器51的触头接通电能表的电路主回路，实现电表供电。此外，本实施例的进线端子和出线端子均设置在智能电能表的一侧，根据需要也可以将进线端子和出线端子分别设置在智能电能表的两侧，这均属于本发明的保护范围。
36.所述兼容装配位设有接线槽，第一接线接口21和第二接线接口22设于接线槽内，所述第一接线接口21和第二接线接口22为导电母排一体弯折而成，导电母排一端与进线端子或出线端子连接，另一端弯折垂直于接线槽底面用于插接配合，安装时沿垂直于容纳空间11底面的方向垂直插装到兼容装配位，且与通讯接口41、第一接线接口21和第二接线接口22插接配合。如图5所示，所述第一接线接口21与第二接线接口21的延伸长度不同，使得形成第一接线接口的末端弯折部更靠近接线部2，第二接线接口22的末端弯折部更接近通讯接口41。
37.优选的，在所述容纳空间11内还设置有至少两个侧板，所述侧板在容纳空间11的
一侧围成连接槽13，通讯接口41设置在连接槽13内，优选如图4、8所示，两个侧板相对设置在容纳空间11的一侧，两个侧板之间的空间作为连接槽13，所有通讯接口41均设置在连接槽13中，所述通讯接口41为垂直设置在连接槽13底面的排针，所述连接槽13与接线槽分别位于容纳空间11相对的两侧，其中接线槽的底面与通讯接口41不在同一水平面上，具体为接线槽的底面低于连接槽13的底面，通讯接口41高于接线槽的底面，如此导电母排末端的弯折部不会高于通讯接口41，通讯接口41的排针与弯折部保持平行的结构利于连接装配。
38.所述兼容装配位能够用于安装断路器51或扩展功能模组5。如图4、5和11所示，所述兼容装配位内安装有断路器51，所述断路器51与兼容装配位的通讯接口41以及第一接线接口21和第二接线接口22插接配合，断路器51通过通讯接口41实现与控制单元的通讯连接，通过与第一接线接口21和第二接线接口22的插接配合接入电路主回路。
39.能够插装在兼容装配位的断路器51的体积更小，占用空间更少，如图5-7所示，所述断路器51的底部呈高低不等的台阶状，在断路器51较低一侧的底部设置两个接线插口54，在每个接线插口54内设置有一个接线端子511，所述接线端子511分别对应与第一接线接口21、第二接线接口22的导电母排插拔连接，在断路器51较高一侧的底部设置有通讯插口53，在通讯插口53内设置有于排针配合的排针座，断路器51装配在兼容装配位时，断路器51较低一侧的底部与接线槽底面贴合，较高一侧的底部与连接槽14的底面贴合。
40.所述断路器51包括断路器极模块和控制极模块，如图6所示，所述断路器极模块包括一对接线端子511、内置的手柄机构512、操作机构513、触头机构、短路保护机构517以及灭弧室516，其中一对接线端子511分别对应的装配在断路器51底部的两个接线插口54中，并且分别与第一接线接口21、第二接线接口22连接，优选接线端子511为弹性夹持结构，利于与导电母排插拔配合；所述手柄机构512和操作机构513设置在断路器极模块的上部，手柄机构512与操作机构513联动连接，触头机构中的动触头514连接在操作机构513上，触头机构的静触头515固定设置在断路器极模块的中部用于与动触头514配合，灭弧室516设置在断路器极模块的下部，一对接线端子511分别位于灭弧室516的两侧，所述短路保护机构517设置在手柄机构512与灭弧室516之间，短路保护机构517在发生短路故障时通过触发操作机构513实现分闸。
41.优选的，设置在接线插口54内的接线端子511包括弹性夹持部和连接部，所述弹性夹持部具有两个相对的夹持臂，两个夹持臂的一端连接，在两个夹持臂之间形成用于夹持主线路导线的夹持间隙，夹持间隙的开口与接线插口54相对应，在接线端子511远离夹持间隙开口的部分设有连接部，所述连接部能够伸入断路器51内与断路器51的动触头514或短路保护机构517电连接。
42.提供一种接线端子511的具体结构，所述弹性夹持部与连接部由一个弹性金属板形成，所述弹性金属板的中部弯折形成u形体，相对的两个板面优选沿接线插口54的内壁设置作为两个夹持臂，在两个夹持臂的中部弯折形成夹持间隙最细的部分，利于稳定夹持导线。在两个夹持臂的连接处的一侧设有缺口，所述缺口的一侧边缘向背离夹持间隙的方向延伸形成连接部并倾斜延伸，如此能够伸入断路器51内与断路器51的动触头514或短路保护机构517电连接。
43.如图7所示，所述控制极模块包括主控单元以及由主控单元控制驱动的驱动结构，所述驱动结构能够与手柄机构512联动，主控单元通过驱动驱动结构动作带动手柄机构512
操作断路器极模块进行分合闸动作，驱动结构优选包括电机518、蜗杆以及齿轮组519，在电机518、蜗杆以及齿轮组519的配合下操作断路器极模块进行分合闸动作。其中，主控单元通过通讯插口53与通讯接口41连接，用于向控制单元反馈断路器51的运行状态以及接受来自控制单元的分合闸命令。其中主控单元包括线路板以及设置在线路板上的控制器，优选控制器为微控制器，所述驱动结构包括电机518、蜗杆以及齿轮组519，所述电机518通过蜗杆与齿轮组519啮合连接，控制器能够驱动电机518进行正向(合闸方向)或反向(分闸方向)转动，所述齿轮组519至少包括手柄齿轮，齿轮组包括多个啮合连接的齿轮，其中手柄齿轮与手柄机构512同轴安装，在所述手柄齿轮设有分闸驱动部和合闸驱动部，在电机518进行正向转动时，手柄齿轮转动并通过合闸驱动部推动联动连接手柄机构512操作、机构513的联动连杆，使操作机构513以及动触头514向合闸方向运动，在电机518进行反向转动时，手柄齿轮转动并通过分闸驱动部推动联动连杆，使操作机构513的跳扣与锁扣的搭扣机构解锁，由操作机构513带动动触头514向分闸方向运动。
44.用于安装扩展功能模组5时，如图9、12所示，优选结合短接模块52使用。所述兼容装配位内安装有短接模块52和扩展功能模组5，短接模块52安装在接线槽内与第一接线接口21和第二接线接口22插接配合，将第一接线接口21和第二接线接口22电连接，所述短接模块52与接线槽尺寸匹配将接线槽填平，所述扩展功能模组5与通讯接口41的插接配合，扩展功能模组5的底面与短接模块52的顶面贴合。当然，作为一种变劣的实施例，也可以不采用短接模块52，而是通过导线将第一接线接口21和第二接线接口22直接连接；或者，所述短接模块52的尺寸与接线槽不完全匹配，这均属于本发明的保护范围。需要说明的是，在容纳空间11内不设置断路器51时，在将断路器51替换为短接模块52和扩展功能模块53后，当需要为智能电能表提供保护时，可以在智能电能表外设置另外的外置断路器，智能电能表与外置断路器连接，智能电能表可以兼容内、外置断路器，扩展性高，适用范围广，成本优势明显。
45.具体的，在所述短接模块52的底部设有与断路器51底部相同的两个接线插口54，在每个接线插口54内分别设置有一个接线端子511，且两个接线端子之间电连接，优选设置在短接模块52上的接线端子511与断路器51的接线端子511相同，均为弹性夹持结构的接线端子511，两个接线端子511通过导体实现电连接，两个接线端子511分别与第一接线接口21和第二接线接口22配合，将第一接线接口21和第二接线接口22短接，起到将电路主回路连通的作用。在插接短接模块52后，短接模块52的顶面与连接槽13的底面平齐，再将扩展功能模组5插接在通讯接口41，扩展功能模组5的底面与短接模块52的顶面贴合。
46.在本实施例中，所述控制单元与现有智能电能表类似，通常包括计量芯模组3和管理芯模组4，其中计量芯模组3沿外壳1的内底面设置，管理芯模组4设置在计量芯模组3上并且位于与接线部2相对的一侧，在管理芯模组4与接线部2之间形成用于装配扩展功能模组的容纳空间11，管理芯模组4的信号端作为控制单元的通讯接口41设置在连接槽13内，用于与扩展功能模组5和/或断路器51连接。
47.如图11-13所示，所述外壳1还包括能够封闭容纳空间11的盖体12，防止外部环境对智能电能表内部设备造成干扰，同时，盖体12使得智能电能表的外部保持平整，避免产生因外壳1凹凸不平而占用过多的空间，另外，所述智能电能表还包括人机交互界面6，所述人机交互界面6设置在外壳1上部，并且与控制单元的管理芯模组4对应设置，此时人机交互界
面6位于盖体12一侧的外壳1上，通过人机交互界面6能够操作管理芯模组4以及观察扩展功能模组5、智能电能表的运行状态。
48.一种智能电表系统，包括如上所述的智能电能表以及断路器51，所述断路器51插接在容纳空间11内用于控制智能电能表与电路主回路连接的通断，断路器51与控制单元通讯连接用于接收分合闸控制命令以及反馈断路器51运行状态信息。本发明的一种智能电表系统，断路器51插接在智能电能表的容纳空间11内，断路器51与控制单元的通讯连接用于接收分合闸控制命令以及反馈断路器运行状态信息，为智能电能表提供保护。
49.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。