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新一代智能型电能计量,三相四线智能电表的电源解决方案

发布时间:2016-08-11 责任编辑:susan

【导读】目前,三相四线数字化电能表是新一代智能型电能计量产品,主要应用于能源管理系统、数字化变电站、配电网自动化、工业自动化等场合,是电力负载管理系统的配套终端产品,由电力控制中心调配,实现电网的合理配置和监测,为电力营销自动化提供终端数据。在智能电表、电力转换开关、消防监控等系统中,很多都采用三相四线接线方式。

1、引言
  
传统的三相四线制智能电表,为解决高压输入及四线制的供电要求,采用3PCS工频变压器进行电压变换,再通过整流及滤波电路实现直流电压的输出,这种方案的优势是成本低,缺点是体积大。同时不同国家、不同区域,三相四线智能电表的工作电压存在很大的区别。目前一些国家(如中国、俄罗斯)实际供电电压达到380VAC、而有的国家(如美国)则达到了480VAC。如果把如此高的供电电压通过线-线直接接入85-264VAC输入的AC/DC电源中,则电源将出现过压损坏等情况。因此,85-264VAC输入的常规电源已经不能满足此应用需求。
  
2、三相智能电表电源方案
  
微功率三相四线制电力专用电源LS03-16BxxSS或LD03-16BxxSS系列能够解决工频变压器的体积大、设计复杂、输入电压高等问题。下面为三相智能电表的电源解决方案。
 
图一 三相四线制智能电表方案框图
  
图(一)为三相四线智能电表功能框图,主要由EMC防护、电源模块、网络模块、人机交互模块、高速数据处理器、实时时钟、数据接口及采集模块等组成。该方案推荐选用LS03-16BxxSS(或LD03-16BxxSS)系列开关电源。此电源输入电压为90-528VAC,可从前端三相输入中的任何相电压或线电压中直接取电,而不因过压导致模块损坏。经过LS03-16BxxSS转换为隔离的DC电源,再经过LDO的转换给系统的其他功能模块供电。考虑到智能电表需向外部接口提供信息和进行数据交换,为使信号传输稳定可靠,建议选择带集成隔离电源的通信模块,能有效抑制电磁干扰和消除地环路影响。
  
3、LS03-16BxxSS系列模块电源简介
  
LS03-16BxxSS 系列是小体积开关模块电源。该系列电源具有全球输入电压范围、交直流两用、低功耗、高效率、高可靠性、安全隔离等优点。同时,该系列电源也满足国际UL60950/EN60950 标准。能够广泛适用于工控和电力仪器仪表等对体积要求苛刻、输入电压要求宽、需要满足UL/CE 认证并对EMC 要求不高的场合。
 
 
产品特点:
  
● 超宽输入电压:90~ 528VAC
● 交直流两用(同一端子输入电压)
● 4000VAC 高隔离电压
● 小体积、高功率密度
● 输出短路、过流保护功能
● 工业级工作温度范围:-40℃~+85℃
● 符合UL60950/EN60950 认证标准
  
4、LD03-16Bxx系列模块电源简介
  
针对宽电压输入微功率三相四线制电源,为满足不同环境应用需求,不仅提供小体积、高功率密度、经济型的SIP封装,而且还提供内置EMC防护滤波电路的DIP封装LD03-16Bxx,此产品在环境不是很恶劣的情况下,无需增加任何EMC器件即可满足IEC 61000-6-3、IEC 61000-6-1标准要求,为客户系统设计提供便利。
 
 
产品特点:
  
● 超宽输入电压:90~ 528VAC/100~745VDC
● 交直流两用(同一端子输入电压)
● 3000VAC 高隔离电压
● 小体积、高功率密度
● 产品裸机即可以满足IEC 61000-6-1、IEC 61000-6-3 EMC标准要求
  
5、LO10-26D0512-04三相四线制电力仪表专用电源介绍
  
仪表接入电网的方式有两种,直接接入或经电压互感器接入。如果是经电压互感器接入,根据IEC 62052-11:2003标准要求,输入电压会低至60V。为满足智能电表更低输入电压和电力行业单相或三相输入的要求,推出专为电力仪表三相四线制设计的超宽输入电压范围的开关电源。
  
LO10-26D0512-04可在65-460VAC 或90-650VDC 超宽输入电压下工作,符合额定电压380/220VAC(三相四线)、任接2 根线工作的供电要求。当供电系统发生故障导致输入过压时,电源会自动关机,从而保障电源及终端不受损。
 
 
产品特点:
  
● 三相四线超宽输入: 65~460VAC/90~650VDC
● 接入三相四线供电系统任意两线,电源正常工作
● 传导/辐射:CLASS B
● 群脉冲/浪涌:四级
● 具有输出短路、过流和输入过压关断保护功能
● 高效率、高可靠性,低纹波噪声、低待机功耗
● 采用长寿命低阻抗电解电容
  
6、应用注意事项
  
LS03-16BxxSS系列电源,如果需应用在电磁环境比较恶劣的场合中,为使产品工作稳定且不被电磁干扰轻易损坏,建议在电源输入端口增加相应的EMC外围电路,以满足一定指标的电磁兼容性能,如图(二)所示为推荐电路供参考:
 
图二 LS03-16BxxSS EMC外围推荐电路
  
注:具体元器件选型参数请参考LS03-16BxxSS技术手册。
  
7、总 结
  
随着智能电表在全球各地广泛普及,其不仅要求开关电源具有小体积、高可靠性等,更要求开关电源能够同时兼容多种输入电压。

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