CN108254712B - 一种电能表电源回路保护特性仿真分析方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电能表电源回路保护特性仿真分析方法及装置，其中，方法包括：获得电能表电源回路中压敏热敏复合电阻中的正温度系数热敏电阻阻值随温度变化的关系，分析正温度系数热敏电阻处的居里温度的分散性；测量电能表电源回路中变压器的电参数，将获得的电参数带入电路仿真模型中进行仿真，获得变压器的损耗功率，分析变压器的损耗功率的分散性；将损耗功率加载至热仿真模型中，热仿真条件设置为极限条件，热模拟获得极限条件下正温度系数热敏电阻处的温度分布；绘制正温度系数热敏电阻居里温度的分散性曲线以及极限条件下变压器的损耗功率变化对应热敏电阻温度影响曲线；根据两条曲线对电能表电源回路保护特性进行分析。
Description
技术领域
本申请涉及电能表技术领域，特别涉及一种电能表电源回路保护特性仿真分析方法及装置。
背景技术
作为电压变换及能量供应模块，电源回路的安全可靠运行对电表正常工作尤为重要。电源回路主要由变压器、稳压电路及变压器前的压敏热敏复合电阻组成。在没有达到过压、过流保护的前提下，由于变压器发热等原因，可能导致复合电阻中的PTC(PositiveTemperature Coefficient，正温度系数)热敏电阻处的温度超过其居里温度，进而使其阻值呈指数函数增大，切断变压器输入电压，出现误保护现象。
目前，针对电能表中PTC热敏电阻与变压器配合问题的研究，大多采用试验法，操作繁琐、成本较高，且有些试验条件不能实现，由于电能表元器件参数具有分散性、电网电压波动性等因素，试验数据精度不高。
发明内容
本申请实施方式的目的是提供一种电能表电源回路保护特性仿真分析方法及装置，解决现有技术针对电能表中PTC热敏电阻与变压器配合问题研究的精度性不高的技术问题。
为实现上述目的，本申请实施方式提供一种电能表电源回路保护特性仿真分析方法，包括：
获得所述电能表电源回路中的压敏热敏复合电阻中的正温度系数热敏电阻阻值随温度变化的关系，根据压敏热敏复合电阻中的正温度系数热敏电阻阻值随温度变化的关系分析所述正温度系数热敏电阻处的居里温度的分散性；
测量所述电能表电源回路中的变压器的电参数，将获得的变压器的电参数带入所述电能表电源回路的电路仿真模型中进行仿真，获得所述变压器的损耗功率，并分析所述变压器的损耗功率的分散性；
将仿真获得的所述变压器的损耗功率加载至所述电能表电源回路的热仿真模型中，将热仿真条件设置为极限条件，热仿真之后，根据所述变压器的损耗功率的分散性获得极限条件下正温度系数热敏电阻处的温度分布；
根据所述正温度系数热敏电阻处的居里温度的分散性，绘制所述正温度系数热敏电阻居里温度的分散性曲线；根据极限条件下正温度系数热敏电阻处的温度分布，绘制极限条件下变压器的损耗功率变化对应热敏电阻温度影响曲线；
根据所述正温度系数热敏电阻居里温度的分散性曲线和所述变压器的损耗功率变化对应热敏电阻温度影响曲线对电能表电源回路保护特性进行分析。
优选地，对电能表电源回路保护特性进行分析的步骤包括：
在所述正温度系数热敏电阻居里温度的分散性曲线和所述变压器的损耗功率变化对应热敏电阻温度影响曲线下，获得所述压敏热敏复合电阻的温度高于压敏热敏复合电阻的居里温度部分的面积；所述面积为极限条件下因变压器损耗功率分布引起的压敏热敏电阻误保护的概率。
优选地，所述电能表电源回路的电路仿真模型的获取步骤包括：
对所述电能表电源回路中的变压器进行原理分析及损耗分析，在电路仿真分析软件中搭建考虑损耗的变压器等效电路模型；
确定电源回路的电路仿真模型中除变压器之外的其他元器件型号，从电路仿真软件元器件库中调用元器件模型，利用所述元器件模型和所述变压器等效电路模型搭建电能表电源回路的电路仿真模型；
利用所述电能表电源回路的电路仿真模型进行仿真，获得变压器的仿真数据；
在电能表正常工作时，实际测量电能表电源回路中变压器原副边的电压和电流，并利用所述变压器原副边的电压和电流确定所述变压器的损耗功率；
将实际测量的变压器数据与仿真获得的变压器数据进行比较，根据比较结果调整所述电能表电源回路的电路仿真模型，直至仿真误差在要求范围之内。
优选地，所述电能表电源回路的热仿真模型的获取步骤包括：
添加电能表PCB的3D封装，并搭建所述电能表电源回路中元器件的3D模型，完成装配及简化处理后，获得电能表整机3D模型；
将所述电能表整机3D模型导入热仿真软件，在热仿真软件中对所述电能表整机3D模型进行分网，设置所述电能表整机3D模型中各元器件的热参数，热仿真之后，获得所述电能表整机3D模型中各元器件的仿真温度；
把电能表置于恒温箱中，对电能表进行温度实验，使用热电耦监测电能表中的变压器的温度和热敏电阻的温度，获得实际测量温度；
将所述实际测量温度与仿真温度进行比较，根据比较结果调整所述电能表整机3D模型中各元器件的热参数，直至仿真误差在要求范围之内。
优选地，所述正温度系数热敏电阻居里温度的分散性曲线和所述正温度系数热敏电阻处的温度分布曲线均在Matlab中绘制。
为实现上述目的，本申请实施方式还提供一种电能表电源回路保护特性仿真分析装置，包括：
压敏热敏复合电阻测量单元，用于获得所述电能表电源回路中的压敏热敏复合电阻中的正温度系数热敏电阻阻值随温度变化的关系，根据压敏热敏复合电阻中的正温度系数热敏电阻阻值随温度变化的关系分析所述正温度系数热敏电阻处的居里温度的分散性；
变压器损耗功率获得单元，用于测量所述电能表电源回路中的变压器的电参数，将获得的变压器的电参数带入所述电能表电源回路的电路仿真模型中进行仿真，获得所述变压器的损耗功率，并分析所述变压器的损耗功率的分散性；
热仿真单元，用于将仿真获得的所述变压器的损耗功率加载至所述电能表电源回路的热仿真模型中，将热仿真条件设置为极限条件，热仿真之后，根据所述变压器的损耗功率的分散性获得极限条件下正温度系数热敏电阻处的温度分布；
曲线绘制单元，用于根据所述正温度系数热敏电阻处的居里温度的分散性，绘制所述正温度系数热敏电阻居里温度的分散性曲线；根据极限条件下正温度系数热敏电阻处的温度分布，绘制极限条件下变压器的损耗功率变化对应热敏电阻温度影响曲线；
分析单元，用于根据所述正温度系数热敏电阻居里温度的分散性曲线和所述变压器的损耗功率变化对应热敏电阻温度影响曲线对电能表电源回路保护特性进行分析。
优选地，所述分析单元具体用于：
在所述正温度系数热敏电阻居里温度的分散性曲线和所述变压器的损耗功率变化对应热敏电阻温度影响曲线下，获得所述压敏热敏复合电阻的温度高于压敏热敏复合电阻的居里温度部分的面积；所述面积为极限条件下因变压器损耗功率分布引起的压敏热敏电阻误保护的概率。
优选地，还包括：电路仿真模型获取单元；其中，所述电路仿真模型获取单元包括：
变压器等效电路模型获取模块，用于对所述电能表电源回路中的变压器进行原理分析及损耗分析，在电路仿真分析软件中搭建考虑损耗的变压器等效电路模型；
电能表电源回路的电路仿真模型模块，用于确定电源回路的电路仿真模型中除变压器之外的其他元器件型号，从电路仿真软件元器件库中调用元器件模型，利用所述元器件模型和所述变压器等效电路模型搭建电能表电源回路的电路仿真模型；
变压器仿真数据获取模块，用于利用所述电能表电源回路的电路仿真模型进行仿真，获得变压器的仿真数据；
实测模块，用于在电能表正常工作时，实际测量电能表电源回路中变压器原副边的电压和电流，并利用所述变压器原副边的电压和电流确定所述变压器的损耗功率；
校正模块，用于将实际测量的变压器数据与仿真获得的变压器数据进行比较，根据比较结果调整所述电能表电源回路的电路仿真模型，直至仿真误差在要求范围之内。
优选地，还包括：热仿真模型单元；其中，所述热仿真模型单元包括：
电能表整机模型获取模块，用于添加电能表PCB的3D封装，并搭建所述电能表电源回路中元器件的3D模型，完成装配及简化处理后，获得电能表整机3D模型；
仿真温度获取模块，用于将所述电能表整机3D模型导入热仿真软件，在热仿真软件中对所述电能表整机3D模型进行分网，设置所述电能表整机3D模型中各元器件的热参数，热仿真之后，获得所述电能表整机3D模型中各元器件的仿真温度；
实测模块，用于把电能表置于恒温箱中，对电能表进行温度实验，使用热电耦监测电能表中的变压器的温度和热敏电阻的温度，获得实际测量温度；
校正模块，用于将所述实际测量温度与仿真温度进行比较，根据比较结果调整所述电能表整机3D模型中各元器件的热参数，直至仿真误差在要求范围之内。
优选地，所述曲线绘制单元在Matlab中绘制正温度系数热敏电阻居里温度的分散性曲线和变压器的损耗功率变化对应热敏电阻温度影响曲线。
由上可见，与现有技术相比较，本技术方案通过建立电能表电源回路电路仿真模型来仿真分析电能表变压器的损耗功率分布；通过建立电能表整机3D模型作为热仿真模型来模拟电能表不同工作情况，仿真分析各因素对正温度系数热敏电阻处温度的影响。通过电热耦合仿真，实现对电能表电源回路保护特性的仿真分析，得到极限条件下因变压器损耗功率分布引起的压敏热敏电阻误保护的概率，针对电能表中PTC热敏电阻与变压器配合问题研究的精确性得到提高。本技术方案通过基于电热耦合的电能表电源回路保护特性的仿真分析，可以得到变压器损耗功率分布、压敏热敏电阻的居里温度分布与热敏电阻发生误保护概率的关系，为电能表电源回路保护特性的优化设计奠定基础。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提出的一种电能表电源回路保护特性仿真分析方法流程图；
图2为本实施例电能表电源回路的电路仿真模型建立步骤流程图；
图3为本实施例的电能表电源回路的热仿真模型的建立步骤流程图；
图4为本实施例的正温度系数热敏电阻居里温度的分散性曲线图；
图5为本实施例的极限条件下变压器的损耗功率变化对应热敏电阻温度影响曲线图；
图6为本实施例的电源回路保护特性分析示意图；
图7为本申请实施例提出的一种电能表电源回路保护特性仿真分析装置功能框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都应当属于本申请保护的范围。
电能表电源回路主要由变压器、稳压电路及变压器前的压敏热敏复合电阻组成。在没有达到过压、过流保护的前提下，由于变压器发热等，可能导致复合电阻中的PTC(Positive Temperature Coefficient正温度系数)热敏电阻处的温度超过其居里温度，进而使其阻值呈指数函数增大，切断变压器输入电压，出现误保护现象。针对这一现象，如图1所示，为本申请实施例提出的一种电能表电源回路保护特性仿真分析方法流程图。包括：
步骤101)：获得所述电能表电源回路中的压敏热敏复合电阻中的正温度系数热敏电阻阻值随温度变化的关系，根据压敏热敏复合电阻中的正温度系数热敏电阻阻值随温度变化的关系分析所述正温度系数热敏电阻处的居里温度的分散性。
在本实施例中，把一批电能表的电源回路所用的保护电阻——压敏热敏复合电阻置于恒温箱中，测试复合电阻中的PTC(Positive Temperature Coefficient正温度系数)热敏电阻阻值随温度变化的关系，分析正温度系数热敏电阻处的居里温度的分散性。
步骤102)：测量所述电能表电源回路中的变压器的电参数，将获得的变压器的电参数带入所述电能表电源回路的电路仿真模型中进行仿真，获得所述变压器的损耗功率，并分析所述变压器的损耗功率的分散性。
在本实施例中，变压器电参数包括原副边直流电阻、原副边漏感、变压器原边励磁电阻和电感等。测试时使用六位半数字万用表测试原副边直流电阻；使用LCR数字电桥测试原副边漏感；在测试变压器原边励磁参数时，设计变压器测试电路，测得的测试电路各节点电压通过向量法计算出原边励磁参数。
如图2所示，为本实施例电能表电源回路的电路仿真模型建立步骤流程图。包括：
步骤21，对所述电能表电源回路中的变压器进行原理分析及损耗分析，在电路仿真分析软件中搭建考虑损耗的变压器等效电路模型。
步骤22，确定电源回路的电路仿真模型中除变压器之外的其他元器件型号，从电路仿真软件元器件库中调用元器件模型，利用所述元器件模型和所述变压器等效电路模型搭建电能表电源回路的电路仿真模型。
步骤23，利用所述电能表电源回路的电路仿真模型进行仿真，获得变压器的仿真数据。
步骤24，在电能表正常工作时，实际测量电能表电源回路中变压器原副边的电压和电流，并利用所述变压器原副边的电压和电流确定所述变压器的损耗功率。
在本实施例中，使用六位半数字万用表测量变压器原副边的电压和电流，并根据变压器原副边的电压和电流确定所述变压器的损耗功率。
步骤25，将实际测量的变压器数据与仿真获得的变压器数据进行比较，根据比较结果调整所述电能表电源回路的电路仿真模型，直至仿真误差在要求范围之内。
在本实施例中，若比较结果为仿真误差小于10％，认为电路仿真模型比较符合实际情况；若仿真误差大于10％，则在电路仿真模型的稳压电路后并联负载来调整模型，重复步骤23、步骤24和步骤25，直至仿真误差在要求范围之内。
步骤103)：将仿真获得的所述变压器的损耗功率加载至所述电能表电源回路的热仿真模型中，将热仿真条件设置为极限条件，热仿真之后，根据所述变压器的损耗功率的分散性获得极限条件下正温度系数热敏电阻处的温度分布。
在本实施例中，极限条件为环境温度85℃，电能表输入电压275V AC，电能表负载电流100A。
如图3所示，为本实施例的电能表电源回路的热仿真模型的建立步骤流程图。包括：
步骤31，添加电能表PCB的3D封装，并搭建所述电能表电源回路中元器件的3D模型，完成装配及简化处理后，获得电能表整机3D模型。
步骤32，将所述电能表整机3D模型导入热仿真软件，在热仿真软件中对所述电能表整机3D模型进行分网，设置所述电能表整机3D模型中各元器件的热参数，热仿真之后，获得所述电能表整机3D模型中各元器件的仿真温度。
在本实施例中，热参数包括封装材料热导率、元器件发热功率。
步骤33，把电能表置于恒温箱中，对电能表进行温度实验，使用热电耦监测电能表中的变压器的温度和热敏电阻的温度，获得实际测量温度。
在本步骤中，选取环境温度(温度箱可控)和负载电流(功率电阻)两个可变参数，在0～85℃和5～100A范围内选取典型值进行设置，通过温度实验获得电能表在几种典型情况下的实际测量温度。
步骤34，将所述实际测量温度与仿真温度进行比较，根据比较结果调整所述电能表整机3D模型中各元器件的热参数，直至仿真误差在要求范围之内。
在本实施例中，若仿真误差太大，调整热仿真中各元器件的热导率等参数，直至仿真误差在要求范围之内。
步骤104)：根据所述正温度系数热敏电阻处的居里温度的分散性，绘制所述正温度系数热敏电阻居里温度的分散性曲线；根据极限条件下正温度系数热敏电阻处的温度分布，绘制极限条件下变压器的损耗功率变化对应热敏电阻温度影响曲线。
在本实施例中，所述正温度系数热敏电阻居里温度的分散性曲线和所述变压器的损耗功率变化对应热敏电阻温度影响曲线均在Matlab中绘制。正温度系数热敏电阻的居里温度的定义为零功率阻值的两倍时对应的温度，测试一批正温度系数热敏电阻的居里温度，使用Matlab绘制如图4所示正温度系数热敏电阻居里温度正态分布曲线。如图5所示，在上文描述的极限条件下，以变压器损耗功率为自变量，可得到正温度系数热敏电阻处的温度随变压器损耗功率的变化曲线，二者关系接近线性，经最小二乘法进行拟合，得到回归方程为Y＝6.8714X+106.9171。
步骤105)：根据所述正温度系数热敏电阻居里温度的分散性曲线和所述变压器的损耗功率变化对应热敏电阻温度影响曲线对电能表电源回路保护特性进行分析。
如图6所示，在所述正温度系数热敏电阻居里温度的分散性曲线和所述变压器的损耗功率变化对应热敏电阻温度影响曲线下，获得所述压敏热敏复合电阻的温度高于压敏热敏复合电阻的居里温度部分的面积；所述面积为极限条件下因变压器损耗功率分布引起的压敏热敏电阻误保护的概率。
如图7所示，为本申请实施例提出的一种电能表电源回路保护特性仿真分析装置功能框图。包括：
压敏热敏复合电阻测量单元701，用于获得所述电能表电源回路中的压敏热敏复合电阻中的正温度系数热敏电阻阻值随温度变化的关系，根据压敏热敏复合电阻中的正温度系数热敏电阻阻值随温度变化的关系分析所述正温度系数热敏电阻处的居里温度的分散性；
变压器损耗功率获得单元702，用于测量所述电能表电源回路中的变压器的电参数，将获得的变压器的电参数带入所述电能表电源回路的电路仿真模型中进行仿真，获得所述变压器的损耗功率，并分析所述变压器的损耗功率的分散性；
热仿真单元703，用于将仿真获得的所述变压器的损耗功率加载至所述电能表电源回路的热仿真模型中，将热仿真条件设置为极限条件，热仿真之后，根据所述变压器的损耗功率的分散性获得极限条件下正温度系数热敏电阻处的温度分布；
曲线绘制单元704，用于根据所述正温度系数热敏电阻处的居里温度的分散性，绘制所述正温度系数热敏电阻居里温度的分散性曲线；根据极限条件下正温度系数热敏电阻处的温度分布，绘制极限条件下变压器的损耗功率变化对应热敏电阻温度影响曲线；
分析单元705，用于根据所述正温度系数热敏电阻居里温度的分散性曲线和所述变压器的损耗功率变化对应热敏电阻温度影响曲线对电能表电源回路保护特性进行分析。
在本实施例中，所述分析单元705具体用于：
在所述正温度系数热敏电阻居里温度的分散性曲线和所述变压器的损耗功率变化对应热敏电阻温度影响曲线下，获得所述压敏热敏复合电阻的温度高于压敏热敏复合电阻的居里温度部分的面积；所述面积为极限条件下因变压器损耗功率分布引起的压敏热敏电阻误保护的概率。
在本实施例中，还包括：电路仿真模型获取单元；其中，所述电路仿真模型获取单元包括：
变压器等效电路模型获取模块，用于对所述电能表电源回路中的变压器进行原理分析及损耗分析，在电路仿真分析软件中搭建考虑损耗的变压器等效电路模型；
电能表电源回路的电路仿真模型模块，用于确定电源回路的电路仿真模型中除变压器之外的其他元器件型号，从电路仿真软件元器件库中调用元器件模型，利用所述元器件模型和所述变压器等效电路模型搭建电能表电源回路的电路仿真模型；
变压器仿真数据获取模块，用于利用所述电能表电源回路的电路仿真模型进行仿真，获得变压器的仿真数据；
实测模块，用于在电能表正常工作时，实际测量电能表电源回路中变压器原副边的电压和电流，并利用所述变压器原副边的电压和电流确定所述变压器的损耗功率；
校正模块，用于将实际测量的变压器数据与仿真获得的变压器数据进行比较，根据比较结果调整所述电能表电源回路的电路仿真模型，直至仿真误差在要求范围之内。
在本实施例中，还包括：热仿真模型单元；其中，所述热仿真模型单元包括：
电能表整机模型获取模块，用于添加电能表PCB的3D封装，并搭建所述电能表电源回路中元器件的3D模型，完成装配及简化处理后，获得电能表整机3D模型；
仿真温度获取模块，用于将所述电能表整机3D模型导入热仿真软件，在热仿真软件中对所述电能表整机3D模型进行分网，设置所述电能表整机3D模型中各元器件的热参数，热仿真之后，获得所述电能表整机3D模型中各元器件的仿真温度；
实测模块，用于把电能表置于恒温箱中，对电能表进行温度实验，使用热电耦监测电能表中的变压器的温度和热敏电阻的温度，获得实际测量温度；
校正模块，用于将所述实际测量温度与仿真温度进行比较，根据比较结果调整所述电能表整机3D模型中各元器件的热参数，直至仿真误差在要求范围之内。
在本实施例中，所述曲线绘制单元在Matlab中绘制正温度系数热敏电阻居里温度的分散性曲线和所述变压器的损耗功率变化对应热敏电阻温度影响曲线。
虽然通过实施方式描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的说明书实施例包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。
Claims (8)
1.一种电能表电源回路保护特性仿真分析方法，其特征在于，包括：
获得所述电能表电源回路中的压敏热敏复合电阻中的正温度系数热敏电阻阻值随温度变化的关系，根据压敏热敏复合电阻中的正温度系数热敏电阻阻值随温度变化的关系分析所述正温度系数热敏电阻处的居里温度的分散性；
测量所述电能表电源回路中的变压器的电参数，将获得的变压器的电参数带入所述电能表电源回路的电路仿真模型中进行仿真，获得所述变压器的损耗功率，并分析所述变压器的损耗功率的分散性；
将仿真获得的所述变压器的损耗功率加载至所述电能表电源回路的热仿真模型中，将热仿真条件设置为极限条件，热仿真之后，根据所述变压器的损耗功率的分散性获得极限条件下正温度系数热敏电阻处的温度分布；
根据所述正温度系数热敏电阻处的居里温度的分散性，绘制所述正温度系数热敏电阻居里温度的分散性曲线；根据极限条件下正温度系数热敏电阻处的温度分布，绘制极限条件下变压器的损耗功率变化对应热敏电阻温度影响曲线；
根据所述正温度系数热敏电阻居里温度的分散性曲线和所述变压器的损耗功率变化对应热敏电阻温度影响曲线对电能表电源回路保护特性进行分析；对电能表电源回路保护特性进行分析的步骤包括：在所述正温度系数热敏电阻居里温度的分散性曲线和所述变压器的损耗功率变化对应热敏电阻温度影响曲线下，获得所述压敏热敏复合电阻的温度高于压敏热敏复合电阻的居里温度部分的面积；所述面积为极限条件下因变压器损耗功率分布引起的压敏热敏电阻误保护的概率。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电能表电源回路的电路仿真模型的获取步骤包括：
对所述电能表电源回路中的变压器进行原理分析及损耗分析，在电路仿真分析软件中搭建考虑损耗的变压器等效电路模型；
确定电源回路的电路仿真模型中除变压器之外的其他元器件型号，从电路仿真软件元器件库中调用元器件模型，利用所述元器件模型和所述变压器等效电路模型搭建电能表电源回路的电路仿真模型；
利用所述电能表电源回路的电路仿真模型进行仿真，获得变压器的仿真数据；
在电能表正常工作时，实际测量电能表电源回路中变压器原副边的电压和电流，并利用所述变压器原副边的电压和电流确定所述变压器的损耗功率；
将实际测量的变压器数据与仿真获得的变压器数据进行比较，根据比较结果调整所述电能表电源回路的电路仿真模型，直至仿真误差在要求范围之内。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电能表电源回路的热仿真模型的获取步骤包括：
添加电能表PCB的3D封装，并搭建所述电能表电源回路中元器件的3D模型，完成装配及简化处理后，获得电能表整机3D模型；
将所述电能表整机3D模型导入热仿真软件，在热仿真软件中对所述电能表整机3D模型进行分网，设置所述电能表整机3D模型中各元器件的热参数，热仿真之后，获得所述电能表整机3D模型中各元器件的仿真温度；
把电能表置于恒温箱中，对电能表进行温度实验，使用热电耦监测电能表中的变压器的温度和热敏电阻的温度，获得实际测量温度；
将所述实际测量温度与仿真温度进行比较，根据比较结果调整所述电能表整机3D模型中各元器件的热参数，直至仿真误差在要求范围之内。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述正温度系数热敏电阻居里温度的分散性曲线和所述变压器的损耗功率变化对应热敏电阻温度影响曲线均在Matlab中绘制。
5.一种电能表电源回路保护特性仿真分析装置，其特征在于，包括：
压敏热敏复合电阻测量单元，用于获得所述电能表电源回路中的压敏热敏复合电阻中的正温度系数热敏电阻阻值随温度变化的关系，根据压敏热敏复合电阻中的正温度系数热敏电阻阻值随温度变化的关系分析所述正温度系数热敏电阻处的居里温度的分散性；
变压器损耗功率获得单元，用于测量所述电能表电源回路中的变压器的电参数，将获得的变压器的电参数带入所述电能表电源回路的电路仿真模型中进行仿真，获得所述变压器的损耗功率，并分析所述变压器的损耗功率的分散性；
热仿真单元，用于将仿真获得的所述变压器的损耗功率加载至所述电能表电源回路的热仿真模型中，将热仿真条件设置为极限条件，热仿真之后，根据所述变压器的损耗功率的分散性获得极限条件下正温度系数热敏电阻处的温度分布；
曲线绘制单元，用于根据所述正温度系数热敏电阻处的居里温度的分散性，绘制所述正温度系数热敏电阻居里温度的分散性曲线；根据极限条件下正温度系数热敏电阻处的温度分布，绘制极限条件下变压器的损耗功率变化对应热敏电阻温度影响曲线；
分析单元，用于根据所述正温度系数热敏电阻居里温度的分散性曲线和所述变压器的损耗功率变化对应热敏电阻温度影响曲线对电能表电源回路保护特性进行分析；
所述分析单元具体用于：
在所述正温度系数热敏电阻居里温度的分散性曲线和所述变压器的损耗功率变化对应热敏电阻温度影响曲线下，获得所述压敏热敏复合电阻的温度高于压敏热敏复合电阻的居里温度部分的面积；所述面积为极限条件下因变压器损耗功率分布引起的压敏热敏电阻误保护的概率。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：电路仿真模型获取单元；其中，所述电路仿真模型获取单元包括：
变压器等效电路模型获取模块，用于对所述电能表电源回路中的变压器进行原理分析及损耗分析，在电路仿真分析软件中搭建考虑损耗的变压器等效电路模型；
电能表电源回路的电路仿真模型获取模块，用于确定电源回路的电路仿真模型中除变压器之外的其他元器件型号，从电路仿真软件元器件库中调用元器件模型，利用所述元器件模型和所述变压器等效电路模型搭建电能表电源回路的电路仿真模型；
电路仿真模块，用于利用所述电能表电源回路的电路仿真模型进行仿真，获得变压器的仿真数据；
实测模块，用于在电能表正常工作时，实际测量电能表电源回路中变压器原副边的电压和电流，并利用所述变压器原副边的电压和电流确定所述变压器的损耗功率；
校正模块，用于将实际测量数据与仿真数据进行比较，根据比较结果调整所述电能表电源回路的电路仿真模型，直至仿真误差在要求范围之内。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：热仿真模型单元；其中，所述热仿真模型单元包括：
电能表整机模型获取模块，用于添加电能表PCB的3D封装，并搭建所述电能表电源回路中元器件的3D模型，完成装配及简化处理后，获得电能表整机3D模型；
仿真温度获取模块，用于将所述电能表整机3D模型导入热仿真软件，在热仿真软件中对所述电能表整机3D模型进行分网，设置所述电能表整机3D模型中各元器件的热参数，热仿真之后，获得所述电能表整机3D模型中各元器件的仿真温度；
实测模块，用于把电能表置于恒温箱中，对电能表进行温度实验，使用热电耦监测电能表中的变压器的温度和热敏电阻的温度，获得实际测量温度；
校正模块，用于将所述实际测量温度与仿真温度进行比较，根据比较结果调整所述电能表整机3D模型中各元器件的热参数，直至仿真误差在要求范围之内。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述曲线绘制单元正温度系数热敏电阻居里温度的分散性曲线和所述正温度系数热敏电阻处的温度分布曲线均在Matlab中绘制。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6735535B1 (en) * | 2000-05-05 | 2004-05-11 | Electro Industries/Gauge Tech. | Power meter having an auto-calibration feature and data acquisition capabilities |
| CN2641664Y (zh) * | 2003-07-04 | 2004-09-15 | 华中科技大学 | 正温度系数热敏电阻零功率电压效应自动测试系统 |
| CN103558578A (zh) * | 2013-10-30 | 2014-02-05 | 国家电网公司 | 一种电子式电能表用热敏电阻检验系统及其方法 |
| CN204462372U (zh) * | 2015-03-24 | 2015-07-08 | 国网山东栖霞市供电公司 | 多功能电能计量现场检测负载箱 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6735535B1 (en) * | 2000-05-05 | 2004-05-11 | Electro Industries/Gauge Tech. | Power meter having an auto-calibration feature and data acquisition capabilities |
| CN2641664Y (zh) * | 2003-07-04 | 2004-09-15 | 华中科技大学 | 正温度系数热敏电阻零功率电压效应自动测试系统 |
| CN103558578A (zh) * | 2013-10-30 | 2014-02-05 | 国家电网公司 | 一种电子式电能表用热敏电阻检验系统及其方法 |
| CN204462372U (zh) * | 2015-03-24 | 2015-07-08 | 国网山东栖霞市供电公司 | 多功能电能计量现场检测负载箱 |
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| 压敏电阻与 PTC 热敏电阻配合使用;孙丹峰等;《元器件》;20150131;全文 * |
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