CN101545941A - 一种电能台回路故障检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电力系统及电能表领域，提供了一种电能台回路故障检测系统，包括电能表、校表装置以及两者构成的电能台回路，所述校表装置包括：故障检测模块，用于检测回路故障；台体控制模块，用于向所述故障检测模块提供电压电流信号。本发明不需要通过每接入一块电能表需要检测一次的人工方式，大大减少了工作量，节省了人力和时间成本，并显著提高电压电流回路的故障检测效率。

Description

一种电能台回路故障检测方法及系统

技术领域

本发明属于电力系统及电能表领域，尤其涉及一种电能台回路故障检测方法及系统。

背景技术

在电力系统中，各种多功能电能表在安装到电网之前，都需要在电能台上对其进行检定。由于多功能电能表的使用量越来越大，为了一次校验较多的多功能电能表，提高计量部门的工作效率，需要电能台可以同时检定多个电能表。

一般地，在检定电能表时，需要将电能表和电能台构成一个回路。电能表与电能台之间的电压电流回路是否正常，电能表与电能台的接触是否良好，直接影响到对电能表检定的结果。因此，在检定电能表之前，需要检查电能表与电能台之间的电压电流回路是否正常，即，需要进行电流回路的开路和电压回路的短路检测。

在检测上述电压电流回路时，现有技术的方案是利用万用表，通过人工方式，在电能表和电能台构成的回路中进行测量，从而判断回路正常与否。由于每接入一块电能表时，都需要检测一次，加上系统具有三相电压电流，现有技术的检测方法带来巨大的工作量，需要投入很多的人力和时间成本，检测的效率十分低下。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种电能台回路故障检测方法及系统，旨在解决现有技术的检测方法需要投入很多的人力和时间成本，检测的效率十分低下的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种电能台回路故障检测系统，包括电能表、校表装置以及两者构成的电能台回路，所述校表装置包括：

故障检测模块，用于检测回路故障；

台体控制模块，用于向所述故障检测模块提供电压电流信号。

本发明实施例的另一目的在于提供一种电能台回路故障检测方法，所述方法包括以下步骤：

接收开始检测电能台回路故障的命令；

接收检测电能台回路中某一表位的某一相是否故障的命令；

根据所述的检测电能台回路中某一表位的某一相是否故障的命令，执行相应的检测动作；

发送检测结果。

本发明的有益效果在于：将电能表的电流回路故障检测和电压回路故障检测功能集成在一块故障检测模块上，自动完成各个表位上的电能表的电流开路和电压短路的故障检测。与现有技术相比，本发明不需要通过每接入一块电能表需要检测一次的人工方式，大大减少了工作量，节省了人力和时间成本，并显著提高电压电流回路的故障检测效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电能台回路故障检测系统架构图；

图2是本发明实施例提供的故障检测模块电路原理图；

图3是本发明实施例提供的电流回路故障检测电路原理图；

图4是本发明实施例提供的电压回路故障检测电路原理图；

图5是本发明实施例提供的电能台回路故障检测方法流程图；

图6是本发明实施例提供的电能台电流回路故障检测方法流程图；以及

图7是本发明实施例提供的电能台电压回路故障检测方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例通过将电能表的电流回路故障检测和电压回路故障检测功能集成在一块故障检测模块上，通过操作上位机(PC机)软件，自动完成各个表位上的电能表的电流开路、电压短路的故障检测。

参阅图1，本发明实施例提供的电能台回路故障检测系统架构图。为便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。该系统由电能表101、校表装置102和上位机103组成。

电能表101是即将被安装到电网的一块仪表，与位于电能台上的校表装置102构成待检测的回路，而上位机103通过其中的上位机软件发送各种检测命令至校表装置102并接收校表装置102的检测结果。

在本发明提供的实施例中，校表装置102由台体控制模块1021、故障检测模块1022和电阻切换模块1023组成，各模块接收上位机的检测命令。其中，台体控制模块1021至少包括一个电流互感器，为故障检测模块1022提供电压/电流信号。故障检测模块1022在接收到上位机103的命令后，协调电阻切换模块1023，共同完成检测任务并将检测结果反馈至上位机103。

参阅图2、图3和图4，分别为本发明实施例提供的故障检测模块电路原理图、故障检测模块中的电流回路故障检测电路原理图和电压回路故障检测电路原理图。以下结合实施例，详细说明各电路在实施例中连接关系和功能原理。

见图2，故障检测模块由电源电路201、单片机控制处理电路202、电流回路故障检测电路203和电压回路故障检测电路204组成。电源电路201的+5V电压输出端和+3.3V电压输出端分别与单片机控制处理电路202的VIO端和VREGIN端相连，为单片机控制处理电路202提供工作电源。

单片机控制处理电路202的P1.0、P1.1、P1.2和P1.3口分别与电流回路故障检测电路203中的4个驱动电路305、306、307和308连接。根据上位机103的检测命令，单片机控制处理电路202实时控制P1.0、P1.1、P1.2和P1.3口的输出电平，从而控制检测A相、B相或C相电流是否开路。

单片机控制处理电路202的一个输入端U_in和参考电压输出端V_ref分别与电压回路故障检测电路204的输出端U_out和输入端V₀相连，从输入端U_in接收输出端U_out的电压信号，从参考电压输出端V_ref输出一个电压值供给电压回路故障检测电路204的输入端V₀。

见图3，故障检测模块1022中的电流回路故障检测电路203由4个继电器301、302、303和304以及4个驱动电路305、306、307和308组成。其中，继电器301与电流回路中的B相电流(包括I_B+和I_B-)输入端和C相电流(包括I_C+和I_C-)输入端相连，并接收驱动电路305的驱动输入；继电器302与电流回路中的A相电流(包括I_A+和I_A-)输入端和继电器302相连，并接收驱动电路306的驱动输入；继电器303与继电器302相连，并接收驱动电路307的驱动输入；继电器304是一个常闭继电器，与继电器303相连，并接收驱动电路308的驱动输入。

4个驱动电路305、306、307和308各输入端分别与单片机控制处理电路202的P1.0、P1.1、P1.2和P1.3口相连，接收4个端口的电平信号，以控制对三相电流在检测时的取舍或继电器输出的取舍。例如，驱动电路305根据P1.0口的信号电平来控制继电器301是选择检测B相电流还是C相电流的回路状况；驱动电路306根据P1.1口的电平控制继电器302是选择A相电流还是选择继电器301的输出信号；驱动电路307根据P1.2口控制继电器303选择将继电器302的输出信号接入后级电路或者使继电器302与后级电路断开。

电流回路故障检测电路203检测电流回路是否故障的原理是：上位机103向校表装置102发送一条检测某一表位的某一相电流(例如，A相)回路是否断开的检测命令，故障检测模块1022根据这一命令，控制其中的继电器(例如，继电器302)，使该表位对应的该相电流断开，如此，已将该表位的电能表接入到电流回路中。上位机103向台体控制模块1021发送输出电流的命令，此时，若台体控制模块1021能够输出设定的电流值，则表明该表位的该相电流所在的电流回路没有开路，否则表示该表位的该相电流所在的电流回路是断开的，即，电流回路出现故障。

见图4，故障检测模块1022中的电压回路故障检测电路204主要由第一运算放大器401、第二运算放大器402以及电阻器R1、R2、R3和电容器C1构成的外围电路组成。第一运算放大器401的反相输入端和正相输入端分别接收台体控制模块1021中的互感器输出的电流I_U+和I_U-，第二运算放大器402的正相输入端通过电阻器R2和电阻器R3分别接收单片机控制处理电路202的参考电压输出端V_ref输出的2.2V电压和第一运算放大器401的输出，第二运算放大器402的反相输入端直接反馈至其输出端U_out，U_out连接至单片机控制处理电路202的一个输入端U_in。第一运算放大器401、电阻器R1和电容器C1构成的电路将输入的电流信号I_U+和I_U-转换成电压信号。由于单片机控制处理电路202的输入端U_in只能处理零上的电平信号，因此，在本发明提供的实施例中，使用第二运算放大器402、电阻器R2和电阻器R3构成的电路将U_out输出电压提升，以便输入到单片机控制处理电路202的输入端U_in后能够被处理。

电压回路故障检测电路204检测电压回路是否故障的原理是：电能表的三相电压线穿过台体控制模块1021的电流互感器，电流互感器将台体控制模块1021提供的电压信号转换成电流信号I_U+和I_U-并输入至第一运算放大器401的反相输入端和正相输入端，因此，第二运算放大器402的输出端U_out的输出电压U_out正比于电流信号I_U+和I_U-的大小。

故障检测模块1022接收到上位机103下发的检测电压回路故障的命令后，通过单片机控制处理电路202的输入端U_in采集第二运算放大器402的输出端U_out的输出电压U_out，并将U_out值与正常值(通常是1.1V)相比较，如果相差不远，则表明电压回路没有短路，即，电压回路是正常的。

由于电压回路中存在短路的可能(即，电压回路处于故障状态)，在此情况下，台体控制模块1021不能提供电压信号，即，第一运算放大器401的反相输入端和正相输入端没有电流输入，单片机控制处理电路202无法从其输入端U_in采集第二运算放大器402输出端U_out的电压U_out，因而无法判断这种现象究竟是由电压回路短路还是由电压回路故障检测电路204本身的故障(例如，第一运算放大器401和第二运算放大期402之间出现断路)造成。

为了避免上述情况，故障检测模块1022接收到上位机103下发的检测电压回路故障的命令后，电阻切换模块1023通过控制该模块上的继电器，将一个电阻切入到待检测的电压回路，如此，当电压回路真正出现短路时，台体控制模块1021仍然能够提供电压信号，则第一运算放大器401的反相输入端和正相输入端能够分别接收到相应的输入电流I_U+和I_U-，第二运算放大器402输出端U_out也具有相应的电压U_out输出。如上所述，单片机控制处理电路202的输入端U_in采集第二运算放大器402的输出端U_out的输出电压U_out，并将U_out值与正常值(通常是1.1V)相比较，如果相差甚远，则表明电压回路出现短路，即，电压回路出现故障。

故障检测模块1022将电压回路故障检测电路204的检测结果(正常或故障)发送给上位机103并显示。

参阅图5，本发明实施例提供的电能台回路故障检测方法流程图，具体包括以下步骤：

步骤S501，接收开始检测电能台回路故障的命令。

在本发明提供的实施例中，可以由一个上位机(例如，PC机)将开始检测电能台回路故障的命令下发至电能台的校表装置，其上位机软件提供用户界面以及检测回路故障的命令。

步骤S502，接收检测电能台回路中某一表位的某一相是否故障的命令。

具体地，是上位机下发一条检测电能台回路(电压回路或电流回路)中某一表位的某一相是否故障的命令至电能台的校表装置，校表装置接收检测电能台回路中某一表位的某一相是否故障的命令。

步骤S503，根据所述的检测电能台回路中某一表位的某一相是否故障的命令，执行相应的检测动作。

具体地，检测动作由电能台校表装置中的故障检测模块完成。

步骤S504，发送检测结果，并在本地显示终端显示。

故障检测结果发送至上位机的同时，在校表装置显示故障检测结果。

参阅图6，本发明实施例提供的电能台电流回路故障检测方法流程图，详述如下。

步骤S601中，接收开始检测电流回路故障的命令。

在本发明提供的实施例中，电流回路故障检测命令由一个上位机(例如，PC机)下发至电能台的校表装置，校表装置接收开始检测电流回路故障的命令。上位机软件提供用户界面以及检测回路故障的命令。电能台的校表装置在接收到上述命令后，短接所有的继电器，将电流回路中的电能表与回路隔离。

步骤S602，根据所接收的开始检测电流回路故障的命令，控制相应的继电器。

校表装置在接收到开始检测电流回路故障的命令后，将电流回路的某一表位的继电器断开，即，将某一表位对应的某一相电流断开，从而将该表位的电能表接入到电流回路中。

步骤S603，接收检测某一表位的某一相电流是否断开的命令。

如前所述，检测某一表位的某一相电流是否断开的命令仍然由上位机下发至电能台的校表装置，电能台的校表装置接收检测某一表位的某一相电流是否断开的命令。

步骤S604，根据所接收的检测某一表位的某一相电流是否断开的命令，检测某一表位的某一相电流是否断开。

上位机向台体控制模块发送输出电流的命令，此时，若台体控制模块能够输出设定的电流值，则表明该表位的该相电流所在的电流回路没有开路，否则表示该表位的该相电流所在的电流回路是断开的，即，电流回路出现故障。

步骤S605，上位机下发某一表位的某一相电流回路是否开路的检测结果。

校表装置的故障检测模块将检测电流回路某一表位的某一相电流获得的数据传输至上位机，上位机根据所接收的数据判断检测的结果，并下发至校表装置。

在步骤S606，校表装置的故障检测模块接收上位机下发的某一表位的某一相电流是否开路的检测结果，并在本地显示终端显示。

参阅图7，本发明实施例提供的电能台电压回路故障检测方法流程图，详述如下。

步骤S701，接收开始检测电压回路故障的命令。

在本发明提供的实施例中，电压回路故障检测命令由一个上位机(例如，PC机)下发至电能台的校表装置，校表装置接收开始检测电压回路故障的命令。上位机软件提供用户界面以及检测电压回路故障的命令。

步骤S702，接收检测电压回路中某一表位的某一相的电压是否短路的命令。

所述命令仍然由上位机(例如，PC机)下发至电能台校表装置的故障检测模块，电能台校表装置的故障检测模块接收检测电压回路中某一表位的某一相的电压是否短路的命令。

步骤S703，根据所接收的检测电压回路中某一表位的某一相的电压是否短路的命令，执行相应的检测操作。

在本发明提供的实施例中，电能表的三相电压线穿过台体控制模块中的电流互感器，电流互感器将台体控制模块提供的电压信号转换成电流信号I_U+和I_U-并输入至第一运算放大器的反相输入端和正相输入端，与所述第一运算放大器相连的第二运算放大器的输出端U_out的输出电压U_out正比于电流信号I_U+和I_U-的大小。

故障检测模块接收到上位机下发的检测电压回路故障的命令后，通过单片机控制处理电路的一个输入端U_in采集第二运算放大器的输出端U_out的输出电压U_out，并将U_out值与正常值(通常是1.1V)相比较，如果相差不远，则表明电压回路没有短路，即，电压回路是正常的。

由于电压回路中存在短路的可能(即，电压回路处于故障状态)，在此情况下，台体控制模块不能提供电压信号，即，第一运算放大器的反相输入端和正相输入端没有电流输入，单片机控制处理电路无法从其输入端U_in采集第二运算放大器输出端U_out的电压U_out，因而无法判断这种现象究竟是由电压回路短路还是由电压回路故障检测电路本身的故障(例如，第一运算放大器和第二运算放大期之间出现断路)造成。

为了避免上述情况，故障检测模块接收到上位机下发的检测电压回路故障的命令后，电阻切换模块通过控制该模块上的继电器，将一个电阻切入到待检测的电压回路，如此，当电压回路真正出现短路时，台体控制模块仍然能够提供电压信号，第一运算放大器的反相输入端和正相输入端能够分别接收到相应的输入电流I_U+和I_U-，第二运算放大器输出端U_out也具有相应的电压U_out输出。如上所述，单片机控制处理电路的输入端U_in采集第二运算放大器402的输出端U_out的输出电压U_out，并将U_out值与正常值(通常是1.1V)相比较，如果相差甚远，则表明电压回路出现短路，即，电压回路出现故障。

步骤S704，上位机向校表装置下发询问电压回路故障检测结果的命令。

步骤S705，校表装置的故障检测模块接收上位机向校表装置下发的询问电压回路故障检测结果的命令。

步骤S706，校表装置的故障检测模块向上位机发送检测结果，并在本地显示终端显示。

本发明提供的实施例将电能表的电流回路故障检测和电压回路故障检测功能集成在一块故障检测模块上，通过操作上位机(PC机)软件，向所述故障检测模块下发各种检测命令，自动完成各个表位上的电能表的电流开路、电压短路的故障检测。与现有技术相比，本发明不需要通过每接入一块电能表需要检测一次的人工方式，大大减少了工作量，节省了人力和时间成本，并显著提高电压电流回路的故障检测效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1、一种电能台回路故障检测系统，包括电能表、校表装置以及两者构成的电能台回路，其特征在于，所述校表装置包括：

故障检测模块，用于检测回路故障；

台体控制模块，用于向所述故障检测模块提供电压电流信号。

2、如权利要求1所述的电能台回路故障检测系统，其特征在于，所述故障检测模块具体包括：

单片机控制处理电路，控制协调所述故障检测模块中各电路完成各自功能，并处理检测过程中的数据和显示检测结果；

电源电路，与所述单片机控制处理电路相连，用于向所述单片机控制处理电路输入工作电源；

电流回路故障检测电路，通过所述单片机控制处理电路的P1.0、P1.1、P1.2和P1.3口与其相连，用于检测电流回路故障；

电压回路故障检测电路，通过所述单片机控制处理电路的参考电压输出端V_ref和一个输入端U_in与其相连，用于检测电压回路故障。

3、如权利要求2所述的电能台回路故障检测系统，其特征在于，所述电流回路故障检测电路由第一继电器、第二继电器、第三继电器、常闭继电器、第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路和第四驱动电路组成，其中，所述第一继电器与三相电路中的其中两相的电流输入端和第一驱动电路的输出端相连，所述第二继电器与三相电路中的剩余一相的电流输入端、第一继电器的输出端和第二驱动电路的输出端相连，所述第三继电器与第二继电器的输出端和第三驱动电路的输出端相连，所述常闭继电器与第三继电器的输出端和第四驱动电路的输出端相连，所述四个驱动电路的输入端分别与所述单片机控制处理电路的P1.0、P1.1、P1.2和P1.3口相连。

4、如权利要求3所述的电能台回路故障检测系统，其特征在于，所述第一继电器根据所述单片机控制处理电路的P1.0口的电平信号选择所述两相电流中的一相接入，所述第二继电器根据所述单片机控制处理电路的P1.1口的电平信号选择接入所述剩余一相的电流或第一继电器的输出端的输出，所述第三继电器根据所述单片机控制处理电路的P1.2口的电平信号选择将所述第二继电器输出信号接入后级电路或者使所述第二继电器与后级电路断开。

5、如权利要求2所述的电能台回路故障检测系统，其特征在于，所述电压回路故障检测电路由一个电流/电压转换器和电压提升器组成，其中，所述电流/电压转换器接收台体控制模块的电流信号，并将其转换成电压信号输出至电压提升器，所述电压提升器和所述参考电压输出端V_ref相连并接收其电压输入，所述电压提升器的输出端与所述单片机控制处理电路一个输入端U_in相连，将输出端的电压提升并输入至输入端U_in。

6、如权利要求5所述的电能台回路故障检测系统，其特征在于，所述电流/电压转换器由一运算放大器和并联的电阻器电容器构成，所述运算放大器的反相输入端和输出端分别与所述并联的电阻器电容器的两端相连。

7、如权利要求1所述的电能台回路故障检测系统，其特征在于，所述校表装置进一步包括：

电阻切换模块，用于在检测电压回路时，将电阻切入所述电压回路。

8、如权利要求1所述的电能台回路故障检测系统，其特征在于，所述系统进一步包括与所述校表装置通信并下发命令的上位机。

9、一种电能台回路故障检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

接收开始检测电能台回路故障的命令；

接收检测电能台回路中某一表位的某一相是否故障的命令；

根据所述的检测电能台回路中某一表位的某一相是否故障的命令，执行相应的检测动作；

发送检测结果。

10、如权利要求9所述的电能台回路故障检测方法，其特征在于，若所述的下发开始检测电能台回路故障的命令是下发开始检测电能台电压回路是否短路的命令，则所述根据所述的下发检测电能台回路中某一表位的某一相是否故障的命令，执行相应的检测动作具体为：

将一电阻切入所述电压回路；

采集所述电压回路输出的电压值；

将所述电压回路输出的电压值与正常值比较，判断所述电压回路是否短路。

11、如权利要求10所述的电能台回路故障检测方法，其特征在于，所述将所述电压回路输出的电压值与正常值比较，判断所述电压回路是否短路之后进一步包括：

接收所述下发询问电压回路是否短路的命令。

12、如权利要求9所述的电能台回路故障检测方法，其特征在于，若所述的接收开始检测电能台回路故障的命令是接收开始检测电能台电流回路是否开路的命令，则所述根据所述的检测电能台回路中某一表位的某一相是否故障的命令，执行相应的检测动作具体为：

根据所述检测电能台回路中某一表位的某一相是否故障的命令，控制相应的继电器；

接收检测某一表位的某一相电流是否断开的命令；

根据所接收的检测某一表位的某一相电流是否断开的命令，检测某一表位的某一相电流是否断开；

下发某一表位的某一相电流回路是否开路的检测结果。

13、如权利要求12所述电能台回路故障检测方法，其特征在于，所述根据所述检测电能台回路中某一表位的某一相是否故障的命令，控制相应的继电器具体为：

将某一表位对应的某一相电流断开，使该表位的电能表接入到所述电流回路中。

Images