淺談電能表脈沖信號的分配
錢惠萍 北京供電局計量所 (100031)
1 前言
隨著科技的發(fā)展，現代化設備必定取代原始的、古老的，采用更科學更先進的設備。例如：電費遠程采集器、用戶負荷控制器、峰谷表，但都需要電能表中的脈沖源。合理使用信號分配器是當前最為重要的研究課題。
2 信號分配器的由來
隨著電力事業(yè)的發(fā)展，用電、電費也在改革，電費收費實行了三部電價即：峰、谷、平計費方法。為了滿足電費的需求，我局開始安裝峰谷表，并為峰谷表配套運行的有功電能表加裝脈沖信號，并現場安裝。同時開始了利用音頻控制用戶及變電所的電量，使用了聲頻終端控制器。音頻控制器需要由電能表的脈沖源所發(fā)出的脈沖算出用戶的電量及功率因數，從而控制用戶的用電負荷，也需要脈沖源。由于用戶的需要，又委托機器人公司生產了自動抄表儀(也叫電腦測通儀)，它同樣需要我們的電能表中的脈沖源來記每小時的電量。因此，脈沖表在運行中連續(xù)出現問題，不是信號不匹配，就是脈沖源的12V電壓被降得太低，信號不能翻轉及脈沖源的互相干擾造成現場不停地換表，仍不能滿足脈沖源的使用。為此專門請北京新鴻基研制出了信號分配器，使脈沖源出來后分配到峰谷表、音頻定量器、采集器及自動抄表儀，這就是信號分配器的產生。
3 信號分配器的發(fā)展及更新
(1) 用芯片4049構成的信號分配器：
4049芯片是一個既能驅動又能轉換的集成電路芯片，有一路輸入信號，可有六路反向輸出信號。其原理圖如圖1所示。
由于科技的發(fā)展和需要，負荷管理也由音頻定量器改為負荷控制器即負控機。而電費管理也采用脈沖遠程采集器采集數據從而達到統(tǒng)一管理的目的，而峰谷表也由半機械、半自動轉為全電子式的峰谷表，所以分配器要有四路輸出供給四種儀器用，其余兩路可備用。此種分配器雖然線路簡單，但不能實現四路信號互不干擾的要求，裝此分配器只能完成信號電平的轉換，即高(低)電平轉換成低(高)電平，所以四路儀表都不能正常工作。
(2) 利用三片光耦器件組成的信號分配器：
其工作原理圖如圖2所示。
圖2
光耦器件由兩部分組成，輸入端是發(fā)光二極管，導通時發(fā)光；輸出部分是不帶基極的三極管有光照時導通。當電能表脈沖信號處于高電平時(12V)，三個發(fā)光二極管截止，不發(fā)光三極管截止。當信號為低電平時，三個發(fā)光二極管導通，發(fā)射光線使三極管導通，輸出高電平。此三路信號各用自己提供的+12V，與輸入端的+12V不是同一電源，互相獨立，互不干擾，這是它的優(yōu)點。但是缺點也十分突出，當有一個光耦器壞了時，線路就不能正常運轉，影響四路儀器的正常工作。而且，該線路只有三路輸出，也不能滿足現有四種儀器的需求。
(3) 加有運算放大器的脈沖信號分配器：
其原理圖如圖3所示。 
圖3
該分配器用一塊運算放大器接成射極跟隨器，對信號進行電流放大，提高脈沖信號源的帶載能力，同時射極跟隨器對信號部分起到隔離和阻抗匹配作用，有四路輸出，各自獨立電源，信號幅度不被衰減，其抗干擾能力較強?？傊?，該信號分配器的優(yōu)點是：①帶載能力強；②抗干擾能力強；③運算片和光耦片易拆裝，便于維修；④由于輸入端加有濾波電路，濾掉干擾信號。其缺點元件多，造價高。
(4) 用五個光耦器件做成的分配器：
圖4
其原理如圖4所示。該分配器現正在使用中，它是由第三種光耦分配器的基礎發(fā)展而來，工作原理相近，就不再重述了。該分配器各路輸出幅度均低于12V，大約在7～8V左右，但基本上能保證各路負載的正常工作。
4 信號分配器存在的問題
由于信號分配器的被采用，對帶信號源的各種型號電能表，即國產和進口的電能表輸出脈沖的信號均被分成四路，各自獨立，互不干擾的脈沖信號。因此，信號分配器設計的好壞是直接關系到各種儀器設備的穩(wěn)定、可靠地運行和方便維修問題，目前所使用的信號分配器雖然有抗干擾的能力，但光耦的二極管串聯的作法及易使某一光耦出問題影響分配器的正常工作。而采集器及負控機是電流型負載，如光耦輸出沒有限流電阻(負載過重)可能出現某一路不能正常工作。不過，隨著科學技術的不斷發(fā)展，我們相信今后會有更好的信號分配器研制出來，以滿足今后電能表脈沖信號源的使用需要。
