CN107479020A - 单相计量故障识别装置及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单相计量故障识别装置及处理方法，包括上位机、单相计量故障识别模块、单相电能表和串户检测从机模块；单相计量故障识别模块包括电源管理模块、数据采集处理芯片、运行工况检测模块、处理器、信号发生模块、光电隔离模块和存储器；处理器分别与电源管理模块、数据采集处理芯片、运行工况检测模块、信号发生模块、光电隔离模块、存储器、上位机和单相电能表电连接，单相电能表和串户检测从机模块通过2条连接线电连接，数据采集处理芯片分别与单相电能表和1条连接线电连接，信号发生模块分别与2条连接线电连接。本发明具有现场故障的排查效率高，节省了资源，功能齐全，体积小巧的特点。

Description

单相计量故障识别装置及处理方法

技术领域

本发明涉及电测量技术领域，尤其是涉及一种故障排查效率高、功能齐全的单相计量故障识别装置及处理方法。

背景技术

随着智能电能表的大量应用，越来越多的故障问题在安装现场出现，而现场维护人员解决问题的能力有限，维护人员也有限。

目前常规方案只有现场校验仪，其功能比较单一，成本较高，体积大，不能识别现场故障信息。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服现有技术中的现场校验仪功能单一，成本高，体积大，不能识别现场故障信息的不足，提供了一种故障排查效率高、功能齐全的单相计量故障识别装置及处理方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种单相计量故障识别装置，包括上位机、单相计量故障识别模块、单相电能表和串户检测从机模块；单相计量故障识别模块包括电源管理模块、数据采集处理芯片、运行工况检测模块、处理器、信号发生模块、光电隔离模块和存储器；处理器分别与电源管理模块、数据采集处理芯片、运行工况检测模块、信号发生模块、光电隔离模块、存储器、上位机和单相电能表电连接，单相电能表和串户检测从机模块通过2条连接线电连接，数据采集处理芯片分别与单相电能表和1条连接线电连接，信号发生模块分别与2条连接线电连接。

电源管理模块负责为计量故障识别模块检测装置提供不同电压等级的电源，包括±12V、+5V、+3.3V及隔离±12V、隔离5V电源。

数据采集处理模块包括电压信号采集与电流信号采集。电流信号由电流夹钳取样，电压信号由分压电阻或电压互感器取样。数据采集后需经增益放大处理、滤波处理、AD转换处理组成，主要对仪表运行现场电压、电流参数进行采集、滤波、还原处理。

运行工况检测模块主要用来测试仪表现场安装的环境参数，包括：温度检测、湿度检测、恒定磁场检测、工频磁场检测、酸碱度检测等。

处理器负责分析现场采集的各种数据、环境参数、抄读电表的数据及处理故障信息，将数据处理的结果以有线或无线的方式传输给上位机软件。

通讯模块包括有线方式和无线方式。有线方式主要包括：RS485/RS232/TTL电平，无线方式主要包括：蓝牙、小无线。通讯模块一方面通过无线或有线的方式与上位机软件进行数据交互，一方面通过有线的方式与仪表进行数据交互。与上位机软件进行数据交互主要通过蓝牙的方式，当蓝牙通讯不成功时，会采用RS485进行通讯。与仪表通讯采用RS485进行通讯。

信号发生模块以电力线为载体，主要产生工频调制信号，用来与串户检测从机模块相通讯。或者作为台区识别功能或分支识别功能时，与三相计量故障识别模块相通讯。

光电隔离模块主要用来对仪表输出的有功脉冲信号及多功能输出信号进行电隔离。

存储器主要负责记录信号采集时的校准参数及现场故障信息。

本发明提高了现场故障的排查效率，节省资源，解决在现场复杂多变的环境下出现的故障现象；可测量电能表运行工况(环境参数检测)、电能表运行故障信息判别、电能表接线错误检测、串户检测识别等功能，功能齐全，体积小巧，维护人员容易操作上手。

作为优选，还包括2个RS485接口；处理器通过2个RS485接口分别与上位机和单相电能表数据连接。

作为优选，还包括蓝牙模块，处理器通过蓝牙模块与上位机无线连接。

作为优选，运行工况检测模块包括温度传感器和湿度传感器，温度传感器和湿度传感器均与处理器电连接。

作为优选，运行工况检测模块还包括pH值传感器和磁传感器；pH值传感器和磁传感器均与处理器电连接。

一种基于权利要求1所述的单相计量故障识别装置，包括如下步骤：

(6-1)将串户检测模块安装在用户家里的插座上，上位机发送读取单相计量故障识别模块信息的命令；

(6-2)单相计量故障识别模块发送应答信息给上位机软件；

(6-3)上位机读取单相计量故障识别模块信息的当前故障信息；

(6-4)单相计量故障识别模块与单相电能表通讯，读取电能表内部信息；

(6-5)单相计量故障识别模块与串户检测从机通讯，获取串户检测信息；

(6-6)单相计量故障识别模块将检测到的故障信息传给上位机；

(6-7)将串户检测从机模块从用户插座拔下。

作为优选，运行工况检测模块包括温度传感器和湿度传感器，温度传感器和湿度传感器均与处理器电连接；还包括如下步骤：

温度传感器和湿度传感器分别检测温度值和湿度值，处理器将温度值和湿度值传给上位机。

处理器选取温度传感器检测信号的前后两个时间长度相同的时间段，分别为时间段A1和时间段B1，每个时间段内有n1个检测值，

设定时间段A1的检测值为x_i，时间段B1的每个检测值为y_i，i＝1，2，...，n1；

利用公式计算两个时间段对应检测值的相似度；

若s_i＜1，则将与s_i对应的y_i删除；其中，为时间段A1内所有检测值的平均值，是时间段B1内所有检测值的平均值，温度传感器计算时间段B1内剩余的y_i得到温度值。

作为优选，运行工况检测模块还包括pH值传感器和磁传感器；pH值传感器和磁传感器均与处理器电连接；还包括如下步骤：

pH值传感器和磁传感器分别检测酸碱度和磁场强度，处理器将酸碱度和磁场强度传给上位机。

作为优选，步骤(6-4)还包括如下步骤：

利用公式计算标准功率P_标，U_i是瞬时电压，I_i是瞬时电流，n是一个周波内的采样点个数，i是采样点序号；

利用公式计算无功功率Q_标；

利用公式计算电压有效值U；

利用公式S＝U·I计算视在功率S；

利用公式计算高频标准电能脉冲Freq_标；其中，Ec_标为标准表脉冲常数，P_标为标准有功功率；

利用公式计算理论脉冲数pulse_标；

其中，Ec_表为被检表脉冲常数，N为标定圈数；

利用公式pulse_表＝N_End-N_Start计算被检表脉冲数pulse_表；

其中，N_Start和N_End分别为测量起始和结束时的高频脉冲Freq_标的计数器数值；

利用公式计算被检表的误差Err；

单相计量故障识别模块将误差Err传给上位机。

因此，本发明具有如下有益效果：提高了现场故障的排查效率，节省了资源，解决在现场复杂多变的环境下出现的故障现象；可测量电能表运行工况，功能齐全，体积小巧。

附图说明

图1是本发明的一种原理框图。

图中：上位机1、单相计量故障识别模块2、单相电能表3、串户检测从机模块4、电源管理模块21、数据采集处理芯片22、运行工况检测模块23、处理器24、信号发生模块25、光电隔离模块26、存储器27。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1

如图1所示的实施例是一种单相计量故障识别装置，包括上位机1、单相计量故障识别模块2、单相电能表3和串户检测从机模块4；单相计量故障识别模块包括电源管理模块21、数据采集处理芯片22、运行工况检测模块23、处理器24、信号发生模块25、光电隔离模块26和存储器27；处理器分别与电源管理模块、数据采集处理芯片、运行工况检测模块、信号发生模块、光电隔离模块、存储器、上位机和单相电能表电连接，单相电能表和串户检测从机模块通过2条连接线电连接，数据采集处理芯片分别与单相电能表和1条连接线电连接，信号发生模块分别与2条连接线电连接。

还包括2个RS485接口；处理器通过2个RS485接口分别与上位机和单相电能表数据连接。还包括蓝牙模块，处理器通过蓝牙模块与上位机无线连接。运行工况检测模块包括温度传感器和湿度传感器，温度传感器和湿度传感器均与处理器电连接。运行工况检测模块还包括pH值传感器和磁传感器；pH值传感器和磁传感器均与处理器电连接。

一种单相计量故障识别装置的处理方法，包括如下步骤：

步骤100，

将串户检测模块安装在用户家里的插座上，上位机发送读取单相计量故障识别模块信息的命令；

步骤200，单相计量故障识别模块发送应答信息给上位机软件；

步骤300，上位机读取单相计量故障识别模块信息的当前故障信息；

步骤400，单相计量故障识别模块与单相电能表通讯，读取电能表内部信息；

还包括如下步骤：

利用公式计算标准功率P_标，U_i是瞬时电压，I_i是瞬时电流，n是一个周波内的采样点个数，i是采样点序号；

利用公式计算无功功率Q_标；

利用公式计算电压有效值U；

利用公式S＝U·I计算视在功率S；

利用公式计算高频标准电能脉冲Freq_标；其中，Ec_标为标准表脉冲常数，P_标为标准有功功率；

利用公式计算理论脉冲数pulse_标；

其中，Ec_表为被检表脉冲常数，N为标定圈数；

利用公式pulse_表＝N_End-N_Start计算被检表脉冲数pulse_表；

其中，N_Start和N_End分别为测量起始和结束时的高频脉冲Freq_标的计数器数值；

利用公式计算被检表的误差Err；

单相计量故障识别模块将误差Err传给上位机。

步骤500，单相计量故障识别模块与串户检测从机通讯，获取串户检测信息；

步骤600，单相计量故障识别模块将检测到的故障信息传给上位机；

步骤700，将串户检测从机模块从用户插座拔下。

运行工况检测模块包括温度传感器和湿度传感器，温度传感器和湿度传感器均与处理器电连接；还包括如下步骤：

温度传感器和湿度传感器分别检测温度值和湿度值，处理器将温度值和湿度值传给上位机。

实施例2

实施例2包括实施例1的所有结构和方法部分，实施例2的运行工况检测模块还包括pH值传感器和磁传感器；pH值传感器和磁传感器均与处理器电连接；还包括如下步骤：

pH值传感器和磁传感器分别检测酸碱度和磁场强度，处理器将酸碱度和磁场强度传给上位机。

应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种单相计量故障识别装置，其特征是，包括上位机(1)、单相计量故障识别模块(2)、单相电能表(3)和串户检测从机模块(4)；单相计量故障识别模块包括电源管理模块(21)、数据采集处理芯片(22)、运行工况检测模块(23)、处理器(24)、信号发生模块(25)、光电隔离模块(26)和存储器(27)；处理器分别与电源管理模块、数据采集处理芯片、运行工况检测模块、信号发生模块、光电隔离模块、存储器、上位机和单相电能表电连接，单相电能表和串户检测从机模块通过2条连接线电连接，数据采集处理芯片分别与单相电能表和1条连接线电连接，信号发生模块分别与2条连接线电连接。

2.根据权利要求1所述的单相计量故障识别装置，其特征是，还包括2个RS485接口；处理器通过2个RS485接口分别与上位机和单相电能表数据连接。

3.根据权利要求1所述的单相计量故障识别装置，其特征是，还包括蓝牙模块，处理器通过蓝牙模块与上位机无线连接。

4.根据权利要求1所述的单相计量故障识别装置，其特征是，运行工况检测模块包括温度传感器和湿度传感器，温度传感器和湿度传感器均与处理器电连接。

5.根据权利要求4所述的单相计量故障识别装置，其特征是，运行工况检测模块还包括pH值传感器和磁传感器；pH值传感器和磁传感器均与处理器电连接。

6.一种基于权利要求1所述的单相计量故障识别装置的处理方法，其特征是，包括如下步骤：

(6-1)将串户检测模块安装在用户家里的插座上，上位机发送读取单相计量故障识别模块信息的命令；

(6-2)单相计量故障识别模块发送应答信息给上位机软件；

(6-3)上位机读取单相计量故障识别模块信息的当前故障信息；

(6-4)单相计量故障识别模块与单相电能表通讯，读取电能表内部信息；

(6-5)单相计量故障识别模块与串户检测从机通讯，获取串户检测信息；

(6-6)单相计量故障识别模块将检测到的故障信息传给上位机；

(6-7)将串户检测从机模块从用户插座拔下。

7.根据权利要求6所述的单相计量故障识别装置处理方法，运行工况检测模块包括温度传感器和湿度传感器，温度传感器和湿度传感器均与处理器电连接；其特征是，还包括如下步骤：

温度传感器和湿度传感器分别检测温度值和湿度值，处理器将温度值和湿度值传给上位机。

8.根据权利要求6所述的单相计量故障识别装置处理方法，运行工况检测模块还包括pH值传感器和磁传感器；pH值传感器和磁传感器均与处理器电连接；其特征是，还包括如下步骤：

pH值传感器和磁传感器分别检测酸碱度和磁场强度，处理器将酸碱度和磁场强度传给上位机。

9.根据权利要求6所述的单相计量故障识别装置处理方法，其特征是，步骤(6-4)还包括如下步骤：

利用公式计算标准功率P_标，U_i是是瞬时电压，I_i是瞬时电流，n是一个周波内的采样点个数，i是采样点序号；

利用公式计算无功功率Q_标；

利用公式计算电压有效值U；

利用公式s＝U·I计算视在功率S；

利用公式计算高频标准电能脉冲Freq_标；其中，Ec_标为标准表脉冲常数，P_标为标准有功功率；

利用公式计算理论脉冲数pulse_标；

其中，Ec_表为被检表脉冲常数，N为标定圈数；

利用公式pulse_表＝N_End-N_Start计算被检表脉冲数pulse_表；

其中，N_Start和N_End分别为测量起始和结束时的高频脉冲Freq_标的计数器数值；

利用公式计算被检表的误差Err；

单相计量故障识别模块将误差Err传给上位机。