浅谈电能表脉冲信号的分配

钱惠萍  北京供电局计量所 (100031)

1  前言

随着科技的发展，现代化设备必定取代原始的、古老的，采用更科学更先进的设备。例如：电费远程采集器、用户负荷控制器、峰谷表，但都需要电能表中的脉冲源。合理使用信号分配器是当前最为重要的研究课题。

2  信号分配器的由来 

随着电力事业的发展，用电、电费也在改革，电费收费实行了三部电价即：峰、谷、平计费方法。为了满足电费的需求，我局开始安装峰谷表，并为峰谷表配套运行的有功电能表加装脉冲信号，并现场安装。同时开始了利用音频控制用户及变电所的电量，使用了声频终端控制器。音频控制器需要由电能表的脉冲源所发出的脉冲算出用户的电量及功率因数，从而控制用户的用电负荷，也需要脉冲源。由于用户的需要，又委托机器人公司生产了自动抄表仪(也叫电脑测通仪)，它同样需要我们的电能表中的脉冲源来记每小时的电量。因此，脉冲表在运行中连续出现问题，不是信号不匹配，就是脉冲源的12V电压被降得太低，信号不能翻转及脉冲源的互相干扰造成现场不停地换表，仍不能满足脉冲源的使用。为此专门请北京新鸿基研制出了信号分配器，使脉冲源出来后分配到峰谷表、音频定量器、采集器及自动抄表仪，这就是信号分配器的产生。

3  信号分配器的发展及更新 

(1)  用芯片4049构成的信号分配器：

4049芯片是一个既能驱动又能转换的集成电路芯片，有一路输入信号，可有六路反向输出信号。其原理图如图1所示。  

由于科技的发展和需要，负荷管理也由音频定量器改为负荷控制器即负控机。而电费管理也采用脉冲远程采集器采集数据从而达到统一管理的目的，而峰谷表也由半机械、半自动转为全电子式的峰谷表，所以分配器要有四路输出供给四种仪器用，其余两路可备用。此种分配器虽然线路简单，但不能实现四路信号互不干扰的要求，装此分配器只能完成信号电平的转换，即高(低)电平转换成低(高)电平，所以四路仪表都不能正常工作。

(2)  利用三片光耦器件组成的信号分配器：

其工作原理图如图2所示。     

图2

光耦器件由两部分组成，输入端是发光二极管，导通时发光；输出部分是不带基极的三极管有光照时导通。当电能表脉冲信号处于高电平时(12V)，三个发光二极管截止，不发光三极管截止。当信号为低电平时，三个发光二极管导通，发射光线使三极管导通，输出高电平。此三路信号各用自己提供的+12V，与输入端的+12V不是同一电源，互相独立，互不干扰，这是它的优点。但是缺点也十分突出，当有一个光耦器坏了时，线路就不能正常运转，影响四路仪器的正常工作。而且，该线路只有三路输出，也不能满足现有四种仪器的需求。

(3)  加有运算放大器的脉冲信号分配器：

其原理图如图3所示。          

图3

该分配器用一块运算放大器接成射极跟随器，对信号进行电流放大，提高脉冲信号源的带载能力，同时射极跟随器对信号部分起到隔离和阻抗匹配作用，有四路输出，各自独立电源，信号幅度不被衰减，其抗干扰能力较强。总之，该信号分配器的优点是：①带载能力强；②抗干扰能力强；③运算片和光耦片易拆装，便于维修；④由于输入端加有滤波电路，滤掉干扰信号。其缺点元件多，造价高。

(4)  用五个光耦器件做成的分配器：

图4

其原理如图4所示。该分配器现正在使用中，它是由第三种光耦分配器的基础发展而来，工作原理相近，就不再重述了。该分配器各路输出幅度均低于12V，大约在7～8V左右，但基本上能保证各路负载的正常工作。

4  信号分配器存在的问题 

由于信号分配器的被采用，对带信号源的各种型号电能表，即国产和进口的电能表输出脉冲的信号均被分成四路，各自独立，互不干扰的脉冲信号。因此，信号分配器设计的好坏是直接关系到各种仪器设备的稳定、可靠地运行和方便维修问题，目前所使用的信号分配器虽然有抗干扰的能力，但光耦的二极管串联的作法及易使某一光耦出问题影响分配器的正常工作。而采集器及负控机是电流型负载，如光耦输出没有限流电阻(负载过重)可能出现某一路不能正常工作。不过，随着科学技术的不断发展，我们相信今后会有更好的信号分配器研制出来，以满足今后电能表脉冲信号源的使用需要。