CN110412453B - 一种智能空开吸合零点的自动校准方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能空开吸合零点的自动校准方法和系统，涉及智能控制技术领域，包括中央处理器首次接收外部的吸合指令时，向电器下发吸合指令并获取继电器的初始吸合提前时间；中央处理器再次接收外部的吸合指令时，根据初始吸合提前时间调整向继电器下发吸合指令的时刻；中央处理器检测吸合指令下发的时刻至继电器完全吸合的时刻所用时间，并处理得到继电器的当前吸合提前时间；中央处理器再次接收外部的吸合指令时，根据当前吸合提前时间调整向继电器下发吸合指令的时刻。本发明使得智能空开的继电器能够始终吸合在电压零点附近，实现无电弧分断，同时有效避免由于继电器老化等原因导致的吸合零点漂移现象，有效提升智能空开的使用寿命。

Description

一种智能空开吸合零点的自动校准方法和系统

技术领域

本发明涉及空气开关智能控制技术领域，尤其涉及一种智能空开吸合零点的自动校准方法和系统。

背景技术

目前世界上几乎所有的用电设备都是通过开关类设备连接到供电电网中的，目前电网主要采用50赫兹或者60赫兹的交流电，交流电的特征是电压、电流按照频率根据正弦波的规律周期性变化。正弦波的每个周期有两次电压过零点和两次电流零点，一个世纪以来，能够在电压过零点闭合，电流过零点分断，一直是理想开关的追求。

空气开关，又名空气断路器，是断路器的一种。是一种只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的开关。空气开关是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器，它集控制和多种保护功能于一身。除能完成接触和分断电路外，尚能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护，同时也可以用于不频繁地启动电动机。随着负载种类、容量的增加，空气开关的寿命普遍较为短暂。根据认证规范，满负载能承受3000次安全开闭就合格，相比于目前工业生产过程日益增长的日工作密度，这一指标离目前工业电气控制需求差距甚远，极大地限制了工业自动化系统的无故障运行周期，威胁到工业设备的用电安全，也难以完成要求开关更加频繁启停而减少空转率的节能降耗需求。交流电在过零点时刻完成投切，将大大减小投切操作对电网、负载、及开关本身的冲击，有效保障供电侧和用电侧的安全、稳定，延长电气设备的使用寿命。

现有技术中，采用在空气开关出厂时为其预先设定标准吸合时间的方法来避免由于空气开关无法精确在电压过零点闭合造成打火，但随着使用时间的增加，由于温湿度等因素的影响，空气开关内部的继电器弹片随之出现老化，空气开关进行合闸操作的时间也会随之增加，从而导致电压过零点漂移的现象，容易引起继电保护的误动作而影响电力系统的稳定，甚至导致系统设备损坏。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种智能空开吸合零点的自动校准方法，所述智能空开内部设有中央处理器，以及与所述中央处理器连接的一继电器,所述中央处理器接收外部的吸合指令并发送至所述继电器，所述继电器根据所述吸合指令将所述智能空开的供电网络的交流电压信号的电压零点作为所述吸合零点进行吸合；

所述自动校准方法具体包括以下步骤：

步骤S1，所述中央处理器首次接收外部的吸合指令时，向所述电器下发所述吸合指令并获取所述继电器的初始吸合提前时间；

步骤S2，所述中央处理器再次接收外部的所述吸合指令时，根据所述初始吸合提前时间调整向所述继电器下发所述吸合指令的时刻，并向所述继电器下发所述吸合指令；

步骤S3，所述中央处理器检测所述吸合指令下发的时刻至所述继电器完全吸合的时刻所用时间，并处理得到所述继电器的当前吸合提前时间；

步骤S4，所述中央处理器再次接收外部的所述吸合指令时，根据所述当前吸合提前时间调整向所述继电器下发所述吸合指令的时刻，并向所述继电器下发所述吸合指令，随后转向步骤S3。

优选的，所述中央处理器获取供电网络的交流电压信号，并实时检测所述交流电压信号的电压零点；

则所述步骤S1具体包括：

步骤S11，所述中央处理器首次接收外部的所述吸合指令后，并在首次检测到所述电压零点时，向所述继电器下发所述吸合指令；

步骤S12，所述中央处理器检测所述吸合指令下发的时刻至到所述继电器完全吸合的时刻所用的时间，并处理得到所述继电器的所述初始吸合提前时间；

所述初始吸合提前时间为所述继电器完全吸合的时刻至首次检测到所述电压零点的时刻。

优选的，按照如下公式计算得到所述初始吸合提前时间：

其中，

t1用于表示所述初始吸合提前时间；

T用于表示所述智能空开的供电网络的交流电压信号的周期；

T1用于表示所述吸合指令下发的时刻至到所述继电器完全吸合的时刻所用的时间；

％表示取余运算符。

优选的，所述中央处理器获取供电网络的交流电压信号，并实时检测所述交流电压信号的电压零点；

则所述步骤S2具体包括：

步骤S21，所述中央处理器在检测到所述电压零点时开始计时，并在计时过程中判断在检测到与所述电压零点相邻的下一个电压零点之前，是否接收到外部的所述吸合指令：

若否，则在检测到所述下一个电压零点的时刻重新开始计时，并重复执行所述步骤S21；

若是，则输出计时至接收到所述吸合指令的时刻的第一计时结果，随后转向步骤S22；

步骤S22，将所述第一计时结果与所述初始吸合提前时间进行比较：

若所述第一计时结果不小于所述初始吸合提前时间，则所述中央处理器在检测到下一个电压零点后，并等待所述初始吸合提前时间后向所述继电器下发所述吸合指令，随后转向步骤S3；

若所述第一计时结果小于所述初始吸合提前时间，则所述中央处理器等待一第一延时时间后向所述继电器下发所述吸合指令，随后转向步骤S3；

所述第一延时时间为所述初始吸合提前时间与所述第一计时结果的差值。

优选的，所述步骤S3中，按照如下公式计算得到所述当前吸合提前时间：

其中，

t2用于表示所述当前吸合提前时间；

T用于表示所述智能空开的供电网络的交流电压信号的周期；

T2用于表示所述吸合指令下发的时刻至到所述继电器完全吸合的时刻所用的时间。

优选的，所述中央处理器获取供电网络的交流电压信号，并实时检测所述交流电压信号的电压零点；

则所述步骤S4具体包括：

步骤S41，所述中央处理器在检测到所述电压零点时开始计时，并在计时过程中判断在检测到与所述电压零点相邻的下一个电压零点之前，是否接收到外部的所述吸合指令：

若否，则在检测到所述下一个电压零点的时刻重新开始计时，并重复执行所述步骤S41；

若是，则输出计时至接收到所述吸合指令的时刻的第二计时结果，随后转向步骤S42；

步骤S42，将所述第二计时结果与所述当前吸合提前时间进行比较：

若所述第二计时结果不小于所述当前吸合提前时间，则所述中央处理器在检测到下一个电压零点后，并等待所述当前吸合提前时间后向所述继电器下发所述吸合指令，随后转向所述步骤S3；

若所述第二计时结果小于所述当前吸合提前时间，则所述中央处理器等待一第二延时时间后向所述继电器下发所述吸合指令，随后转向所述步骤S3；

所述第二延时时间为所述当前吸合提前时间与所述第二计时结果的差值。

优选的，所述步骤S42中，所述第二计时结果不小于所述初始吸合提前时间时，还包括强制下发所述吸合指令的过程，具体包括：

步骤S421，所述中央处理器统计在检测到所述下一个电压零点之前，所述吸合指令的等待下发时间；

所述等待下发时间为所述中央处理器接收所述吸合指令的时刻至所述中央处理器向所述继电器下发所述吸合指令的时刻；

步骤S422，将所述等待下发时间与预先设置的等待阈值进行比较：

若所述等待下发时间小于所述等待阈值，则继续等待，并返回所述步骤S421；

若所述等待下发时间不小于所述等待阈值，则所述中央处理器强制下发所述吸合指令，随后转向所述步骤S3。

优选的，所述等待阈值为所述交流电压信号的周期的两倍。

优选的，所述吸合指令下发至所述中央处理器的方式包括：

通过设置于所述智能空开上并与所述中央处理器连接的一物理按键进行所述吸合指令的下发，和/或通过与所述中央处理器远程连接的一云平台进行所述吸合指令的下发。

一种智能空开吸合零点的自动校准系统，应用以上任意一项所述的智能空开吸合零点的自动校准方法，具体包括：中央处理器，以及与所述中央处理器连接的一继电器,所述中央处理器与所述继电器均设置于所述智能空开的内部，且所述中央处理器接收外部的吸合指令并发送至所述继电器，所述继电器根据所述吸合指令控制所述智能空开在所述吸合零点吸合；

所述中央处理器具体包括：

初始数据获取模块，用于在首次接收外部的吸合指令时，向所述电器下发所述吸合指令并获取所述继电器的初始吸合提前时间；

第一数据处理模块，连接所述初始数据获取模块，用于在再次接收外部的所述吸合指令时，根据所述初始吸合提前时间调整向所述继电器下发所述吸合指令的时刻，并向所述继电器下发所述吸合指令；

第二数据处理模块，连接所述第一数据处理模块，用于检测所述吸合指令下发的时刻至所述继电器完全吸合的时刻所用时间，并处理得到所述继电器的当前吸合提前时间；

第三数据处理模块，连接所述第二数据处理模块，用于在再次接收外部的所述吸合指令时，根据所述当前吸合提前时间调整向所述继电器下发所述吸合指令的时刻，并向所述继电器下发所述吸合指令。

优选的，所述中央处理器还包括零点检测模块，用于获取供电网络的交流电压信号，并实时检测所述交流电压信号的电压零点；

则所述初始数据获取模块具体包括：

指令下发单元，连接所述初始数据采集单元，用于在首次接收外部的所述吸合指令后，并在首次检测到所述电压零点时，向所述继电器下发所述吸合指令；

初始数据处理单元，连接所述指令下发单元，用于检测所述吸合指令下发的时刻至到所述继电器完全吸合的时刻所用的时间，并处理得到所述继电器的所述初始吸合提前时间；

所述初始吸合提前时间为所述继电器完全吸合的时刻至首次检测到所述电压零点的时刻。

优选的，所述中央处理器还包括零点检测模块，用于获取供电网络的交流电压信号，并实时检测所述交流电压信号的电压零点；

则所述第一数据处理模块具体包括：

第一数据处理子模块，所述第一数据处理子模块具体包括：

第一计时子单元，用于在检测到所述电压零点时开始计时；

第一判断单元，连接所述第一计时子单元，用于在计时过程中判断在检测到与所述电压零点相邻的下一个电压零点之前，是否接收到外部的所述吸合指令，并输出第一判断结果；

第一控制单元，连接所述第一判断单元，用于在所述第一判断结果表示未接收到所述吸合指令时，生成相应的控制指令以控制所述第一计时子单元在检测到所述下一个电压零点的时刻重新开始计时；

第二控制单元，连接所述第一判断单元，用于在所述第一判断结果表示接收到所述吸合指令时，生成相应的控制指令以控制所述第一计时子单元停止计时，并输出计时至接收到所述吸合指令时刻的第一计时结果；

第二数据处理子模块，连接所述第一数据处理子模块，所述第二数据处理子模块具体包括：

第一比较单元，用于将所述第一计时结果与所述初始吸合提前时间进行比较并输出第一比较结果；

第三控制单元，连接所述第一比较单元，用于在所述第一比较结果表示所述第一计时结果不小于所述初始吸合提前时间时，生成相应的控制指令以在检测到下一个电压零点后，并等待所述初始吸合提前时间后向所述继电器下发所述吸合指令；

第四控制单元，连接所述第一比较单元，用于在所述第一比较结果表示所述第一计时结果小于所述初始吸合提前时间时，生成相应的控制指令以等待一第一延时时间后向所述继电器下发所述吸合指令；

所述第一延时时间为所述初始吸合提前时间与所述第一计时结果的差值。

优选的，所述中央处理器还包括零点检测模块，用于获取供电网络的交流电压信号，并实时检测所述交流电压信号的电压零点；

则所述第三数据处理模块具体包括：

第三数据处理子模块，所述第三数据处理子模块具体包括：

第二计时子单元，用于在检测到所述电压零点时开始计时；

第二判断单元，连接所述第二计时子单元，用于在计时过程中判断在检测到与所述电压零点相邻的下一个电压零点之前，是否接收到外部的所述吸合指令，并输出第二判断结果；

第五控制单元，连接所述第二判断单元，用于在所述第二判断结果表示未接收到所述吸合指令时，生成相应的控制指令以控制所述第二计时子单元在检测到所述下一个电压零点的时刻重新开始计时；

第六控制单元，连接所述第二判断单元，用于在所述第二判断结果表示接收到所述吸合指令时，生成相应的控制指令以控制所述第二计时子单元停止计时，并输出计时至接收到所述吸合指令时刻的第二计时结果；

第四数据处理子模块，连接所述第三数据处理子模块，所述第四数据处理子模块具体包括：

第二比较单元，用于将所述第二计时结果与所述当前吸合提前时间进行比较并输出第二比较结果；

第七控制单元，连接所述第二比较单元，用于在所述第二比较结果表示所述第二计时结果不小于所述当前吸合提前时间时，生成相应的控制指令以在检测到下一个电压零点后，并等待所述当前吸合提前时间后向所述继电器下发所述吸合指令；

第八控制单元，连接所述第二比较单元，用于在所述第二比较结果表示所述第二计时结果小于所述当前吸合提前时间时，生成相应的控制指令以等待一第二延时时间后向所述继电器下发所述吸合指令；

所述第二延时时间为所述当前吸合提前时间与所述第二计时结果的差值。

优选的，所述第四数据处理子模块还包括强制执行单元，连接所述第二比较单元，所述强制执行单元包括：

等待时间统计子单元，用于在所述第二比较结果表示所述第二计时结果不小于所述当前吸合提前时间时，统计在检测到所述下一个电压零点之前，所述吸合指令的等待下发时间；

所述等待下发时间为所述中央处理器接收所述吸合指令的时刻至所述中央处理器向所述继电器下发所述吸合指令的时刻；

比较子单元，连接所述等待时间统计子单元，用于将所述等待下发时间与预先设置的等待阈值进行比较并输出相应的比较结果；

第一控制子单元，连接所述比较子单元，用于在所述比较结果表示所述等待下发时间小于所述等待阈值时，生成相应的控制指令以控制所述吸合指令继续等待下发；

第二控制子单元，连接所述比较子单元，用于在所述比较结果表示所述等待时间不小于所述等待阈值时，生成相应的控制指令以将所述吸合指令强制下发至所述继电器。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：通过在每次进行吸合操作时获取当前的吸合提前时间，以用于下一次调整智能空开的吸合指令下发时间，使得本发明的智能空开能够对吸合零点进行自动校准，使得智能空开能够始终吸合在电压零点附近，实现无电弧分断，同时有效避免由于继电器老化等原因导致的吸合零点漂移现象，有效提升智能空开的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的较佳的实施例中，一种智能空开吸合零点的自动校准方法的流程示意图；

图2为本发明的较佳的实施例中，一种智能空开吸合零点的自动校准方法的子流程示意图；

图3为本发明的较佳的实施例中，一种智能空开吸合零点的自动校准方法的子流程示意图；

图4为本发明的较佳的实施例中，一种智能空开吸合零点的自动校准方法的子流程示意图；

图5为本发明的较佳的实施例中，一种智能空开吸合零点的自动校准方法的子流程示意图；

图6为本发明的较佳的实施例中，一种智能空开吸合零点的自动校准系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。

本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种智能空开吸合零点的自动校准方法，智能空开内部设有中央处理器，以及与中央处理器连接的一继电器,中央处理器接收外部的吸合指令并发送至继电器，继电器根据吸合指令将智能空开的供电网络的交流电压信号的电压零点作为吸合零点进行吸合；

如图1所示，自动校准方法具体包括以下步骤：

步骤S1，中央处理器首次接收外部的吸合指令时，向电器下发吸合指令并获取继电器的初始吸合提前时间；

步骤S2，中央处理器再次接收外部的吸合指令时，根据初始吸合提前时间调整向继电器下发吸合指令的时刻，并向继电器下发吸合指令；

步骤S3，中央处理器检测吸合指令下发的时刻至继电器完全吸合的时刻所用时间，并处理得到继电器的当前吸合提前时间；

步骤S4，中央处理器再次接收外部的吸合指令时，根据当前吸合提前时间调整向继电器下发吸合指令的时刻，并向继电器下发吸合指令，随后转向步骤S3。

具体地，本实施例中，通过在每次根据外部的吸合指令进行吸合操作时获取继电器本次吸合操作的吸合提前时间，即当前吸合提前时间，并将该当前吸合提前时间作为下一次吸合指令下发的延时时间，使得本发明的智能空开能够对吸合零点进行自动校准，使得智能空开的继电器能够始终吸合在电压零点附近。换言之，若要实现对吸合零点的自动校准，需要获取上一次自动校准时得到的当前吸合提前时间，需要特别说明的是，在智能空开的中央处理器首次接收物理按键产生或者云平台远程发出的吸合指令时，由于不存在上一次的自动校准过程即无法进行自动校准，因此智能空开的中央处理器首次接收吸合指令时，仅用于获取智能空开的继电器的初始吸合提前时间。

本发明的较佳的实施例中，中央处理器获取供电网络的交流电压信号，并实时检测交流电压信号的电压零点；

如图2所示，则步骤S1具体包括：

步骤S11，中央处理器首次接收外部的吸合指令后，并在首次检测到电压零点时，向继电器下发吸合指令；

步骤S12，中央处理器检测吸合指令下发的时刻至到继电器完全吸合的时刻所用的时间，并处理得到继电器的初始吸合提前时间；

初始吸合提前时间为继电器完全吸合的时刻至首次检测到电压零点的时刻。

具体地，本实施例中，为了便于得到上述初始吸合提前时间，本发明的优选的实施例中，智能空开的中央处理器在接收到吸合指令后，不会立即下发该吸合指令，而是从接收该吸合指令的时刻起，等待下一次电压零点的时刻，即等待下一次过零时刻时下发该吸合指令。从而便于检测吸合指令下发的时刻至继电器根据该吸合指令完全吸合的时刻所用的时间，并通过计算完全吸合时刻至相邻的下一个过零时刻之间的时间，得到上述初始吸合提前时间。由于继电器的吸合指令是在电压零点的时刻进行下发，从而若下一次下发吸合指令时延时该初始吸合提前时间，理想状态下，继电器会在电压零点吸合。但由于环境因素及继电器弹片老化等因素的影响，继电器每次从接收到吸合指令到完全吸合所需的时间不尽相同，导致每次得到的吸合提前时间也不尽相同，因此需要根据该吸合提前时间对吸合指令的延时下发时间进行调整，以对吸合零点进行校准。

本发明的较佳的实施例中，按照如下公式计算得到初始吸合提前时间：

其中，

t1用于表示初始吸合提前时间；

T用于表示智能空开的供电网络的交流电压信号的周期；

T1用于表示吸合指令下发的时刻至到继电器完全吸合的时刻所用的时间；

％表示取余运算符。

本发明的较佳的实施例中，中央处理器获取供电网络的交流电压信号，并实时检测交流电压信号的电压零点；

如图3所示，则步骤S2具体包括：

步骤S21，中央处理器在检测到电压零点时开始计时，并在计时过程中判断在检测到与电压零点相邻的下一个电压零点之前，是否接收到外部的吸合指令：

若否，则在检测到下一个电压零点的时刻重新开始计时，并重复执行步骤S21；

若是，则输出计时至接收到吸合指令的时刻的第一计时结果，随后转向步骤S22；

步骤S22，将第一计时结果与初始吸合提前时间进行比较：

若第一计时结果不小于初始吸合提前时间，则中央处理器在检测到下一个电压零点后，并等待初始吸合提前时间后向继电器下发吸合指令，随后转向步骤S3；

若第一计时结果小于初始吸合提前时间，则中央处理器等待一第一延时时间后向继电器下发吸合指令，随后转向步骤S3；

第一延时时间为初始吸合提前时间与第一计时结果的差值。

进一步具体地，智能空开的中央处理器在第二次接收物理按键产生或者云平台远程发出的吸合指令时，就可以根据获取到上述初始吸合提前时间对智能空开的继电器的吸合零点进行第一次自动校准。由于吸合指令下发至中央处理器的时间是不确定的，需要首先确定吸合指令下发中央处理器的时间，进而根据该下发时间进行具体处理。具体地，本实施例中，实时检测交流电压信号的电压零点，并在检测到电压零点时进行计时，在没有吸合信号下发时，计时至下一个相邻的电压零点时将计时结果清零，重新开始计时。举例来说，若交流电压信号为50赫兹的交流电，则相邻两个电压零点之间的时间为交流电压信号的半个周期即10ms，即计时到10ms还没有检测到有吸合指令下发至中央处理器时，将计时结果清零并重新开始计时，依次类推。若计时到6ms时检测到有吸合指令下发至中央处理器时，则将6ms作为第一计时结果输出，该第一计时结果表征了吸合指令下发至中央处理器的时刻，随后结合该第一计时结果和初始吸合提前时间统计得到下一次吸合指令下发至中央处理器时，中央处理器将该吸合指令延时下发至继电器的时间，具体分以下两种情况：

1)本实施例中，假设初始吸合提前时间为3ms，第一计时结果为6ms，即第一计时结果不小于初始吸合提前时间：

此时，要实现智能空开的继电器在电压零点吸合，中央处理器需要先等待4ms至下一个过零时刻，随后再等待3ms再将该吸合指令下发至继电器，即

其中，T_w表示吸合指令延时下发至继电器的时间；T表示交流电压信号的周期；T₀表示第一计时结果；T₁表示初始吸合提前时间。

2)本实施例中，假设初始吸合提前时间为7ms，第一计时结果为6ms，即第一计时结果小于初始吸合提前时间：

此时，要实现智能空开的继电器在电压零点吸合，中央处理器需要等待1ms后再将该吸合指令下发至继电器，即

T_w＝T₁-T₀

其中，T_w表示吸合指令延时下发至继电器的时间；T₀表示第一计时结果；T₁表示初始吸合提前时间。

进一步地，在吸合指令下发至继电器后，中央处理器检测吸合指令下发的时刻至继电器根据该吸合指令完全吸合的时刻所用的时间，并根据上述检测结果处理得到继电器完全吸合时刻至相邻的下一个过零时刻之间的时间，即本次的吸合提前时间，并根据上述方法将本次的吸合提前时间用于调整智能空开的中央处理器下一次吸合指令延时下发至继电器的时间，依次类推，实现智能空开吸合零点的自动校准。

目前电网主要采用50赫兹或者60赫兹的交流电，本发明均适用，本实施例中仅对50赫兹的交流电进行分析，60赫兹的交流电的分析方法类似，此处不再赘述。

本发明的较佳的实施例中，步骤S3中，按照如下公式计算得到当前吸合提前时间：

其中，

t2用于表示当前吸合提前时间；

T用于表示智能空开的供电网络的交流电压信号的周期；

T2用于表示吸合指令下发的时刻至到继电器完全吸合的时刻所用的时间。

本发明的较佳的实施例中，中央处理器获取供电网络的交流电压信号，并实时检测交流电压信号的电压零点；

如图4所示，则步骤S4具体包括：

步骤S41，中央处理器在检测到电压零点时开始计时，并在计时过程中判断在检测到与电压零点相邻的下一个电压零点之前，是否接收到外部的吸合指令：

若否，则在检测到下一个电压零点的时刻重新开始计时，并重复执行步骤S41；

若是，则输出计时至接收到吸合指令的时刻的第二计时结果，随后转向步骤S42；

步骤S42，将第二计时结果与当前吸合提前时间进行比较：

若第二计时结果不小于当前吸合提前时间，则中央处理器在检测到下一个电压零点后，并等待当前吸合提前时间后向继电器下发吸合指令，随后转向步骤S3；

若第二计时结果小于当前吸合提前时间，则中央处理器等待一第二延时时间后向继电器下发吸合指令，随后转向步骤S3；

第二延时时间为当前吸合提前时间与第二计时结果的差值。

进一步具体地，智能空开的中央处理器在第N次接收物理按键产生或者云平台远程发出的吸合指令时，就可以根据上一次吸合操作获取到当前吸合提前时间对智能空开的继电器的吸合零点进行自动校准。同样的，由于吸合指令下发至中央处理器的时间是不确定的，需要首先确定吸合指令下发中央处理器的时间，进而根据该下发时间进行具体处理。举例来说，若交流电压信号为50赫兹的交流电，则相邻两个电压零点之间的时间为交流电压信号的半个周期即10ms，即计时到10ms还没有检测到有吸合指令下发至中央处理器时，将计时结果清零并重新开始计时，依次类推。若计时到6ms时检测到有吸合指令下发至中央处理器时，则将6ms作为第二计时结果输出，该第二计时结果表征了吸合指令下发至中央处理器的时刻，随后结合该第二计时结果和当前吸合提前时间统计得到下一次吸合指令下发至中央处理器时，中央处理器将该吸合指令延时下发至继电器的时间，具体分以下两种情况：

1)本实施例中，假设上一次吸合操作获取到的当前吸合提前时间为4ms，第二计时结果为7ms，即第二计时结果不小于当前吸合提前时间：

此时，要实现智能空开的继电器在电压零点吸合，中央处理器需要先等待3ms至下一个过零时刻，随后再等待4ms再将该吸合指令下发至继电器，即

其中，T_w表示吸合指令延时下发至继电器的时间；T表示交流电压信号的周期；T₀表示第二计时结果；T₁表示当前吸合提前时间。

2)本实施例中，假设上一次吸合操作获取到的当前吸合提前时间为8ms，第二计时结果为4ms，即第二计时结果小于当前吸合提前时间：

此时，要实现智能空开的继电器在电压零点吸合，中央处理器需要等待4ms后再将该吸合指令下发至继电器，即

T_w＝T₁-T₀

其中，T_w表示吸合指令延时下发至继电器的时间；T₀表示第二计时结果；T₁表示当前吸合提前时间。

进一步地，在吸合指令下发至继电器后，中央处理器检测吸合指令下发的时刻至继电器根据该吸合指令完全吸合的时刻所用的时间，并根据上述检测结果处理得到继电器完全吸合时刻至相邻的下一个过零时刻之间的时间，即本次的吸合提前时间，并根据上述方法将本次的吸合提前时间用于调整智能空开的中央处理器下一次吸合指令延时下发至继电器的时间，依次类推，实现智能空开吸合零点的自动校准。

目前电网主要采用50赫兹或者60赫兹的交流电，本发明均适用，本实施例中仅对50赫兹的交流电进行分析，60赫兹的交流电的分析方法类似，此处不再赘述。

本发明的较佳的实施例中，步骤S42中，第二计时结果不小于初始吸合提前时间时，还包括强制下发吸合指令的过程，如图5所示，具体包括：

步骤S421，中央处理器统计在检测到下一个电压零点之前，吸合指令的等待下发时间；

等待下发时间为中央处理器接收吸合指令的时刻至中央处理器向继电器下发吸合指令的时刻；

步骤S422，将等待下发时间与预先设置的等待阈值进行比较：

若等待下发时间小于等待阈值，则继续等待，并返回步骤S421；

若等待下发时间不小于等待阈值，则中央处理器强制下发吸合指令，随后转向步骤S3。

具体地，本实施例中，通过设置强制下发吸合指令的过程，防止出现由于中央处理器的电压零点检测设备出现故障，导致吸合指令一直处于等待状态，影响智能空开的继电器的正常吸合。

本发明的较佳的实施例中，等待阈值为交流电压信号的周期的两倍。

本发明的较佳的实施例中，吸合指令下发至中央处理器的方式包括：

通过设置于智能空开上并与中央处理器连接的一物理按键进行吸合指令的下发，和/或通过与中央处理器远程连接的一云平台进行吸合指令的下发。

一种智能空开吸合零点的自动校准系统，应用以上任意一项的智能空开吸合零点的自动校准方法，如图6所示，具体包括：中央处理器100，以及与中央处理器100连接的一继电器200,中央处理器100与继电器200均设置于智能空开的内部，且中央处理器100接收外部的吸合指令并发送至继电器200，继电器200根据吸合指令控制智能空开在吸合零点吸合；

中央处理器100具体包括：

初始数据获取模块1，用于在首次接收外部的吸合指令时，向继电器200下发吸合指令并获取继电器200的初始吸合提前时间；

第一数据处理模块2，连接初始数据获取模块1，用于在再次接收外部的吸合指令时，根据初始吸合提前时间调整向继电器200下发吸合指令的时刻，并向继电器200下发吸合指令；

第二数据处理模块3，连接第一数据处理模块2，用于检测吸合指令下发的时刻至继电器200完全吸合的时刻所用时间，并处理得到继电器200的当前吸合提前时间；

第三数据处理模块4，连接第二数据处理模块3，用于在再次接收外部的吸合指令时，根据当前吸合提前时间调整向继电器200下发吸合指令的时刻，并向继电器200下发吸合指令。

本发明的较佳的实施例中，中央处理器100还包括零点检测模块5，连接初始数据获取模块1，用于获取供电网络的交流电压信号，并实时检测交流电压信号的电压零点；

则初始数据获取模块1具体包括：

指令下发单元11，用于在首次接收外部的吸合指令后，并在首次检测到电压零点时，向继电器200下发吸合指令；

初始数据处理单元12，连接指令下发单元11，用于检测吸合指令下发的时刻至到继电器200完全吸合的时刻所用的时间，并处理得到继电器200的初始吸合提前时间；

初始吸合提前时间为继电器200完全吸合的时刻至首次检测到电压零点的时刻。

本发明的较佳的实施例中，中央处理器100还包括零点检测模块5，连接第一数据处理模2，用于获取供电网络的交流电压信号，并实时检测交流电压信号的电压零点；

则第一数据处理模块2具体包括：

第一数据处理子模块21，第一数据处理子模块21具体包括：

第一计时单元211，用于在检测到电压零点时开始计时；

第一判断单元212，连接第一计时单元211，用于在计时过程中判断在检测到与电压零点相邻的下一个电压零点之前，是否接收到外部的吸合指令，并输出第一判断结果；

第一控制单元213，连接第一判断单元212，用于在第一判断结果表示未接收到吸合指令时，生成相应的控制指令以控制第一计时单元211在检测到下一个电压零点的时刻重新开始计时；

第二控制单元214，连接第一判断单元212，用于在第一判断结果表示接收到吸合指令时，生成相应的控制指令以控制第一计时单元211停止计时，并输出计时至接收到吸合指令时刻的第一计时结果；

第二数据处理子模块22，连接第一数据处理子模块21，第二数据处理子模块22具体包括：

第一比较单元221，用于将第一计时结果与初始吸合提前时间进行比较并输出第一比较结果；

第三控制单元222，连接第一比较单元221，用于在第一比较结果表示第一计时结果不小于初始吸合提前时间时，生成相应的控制指令以在检测到下一个电压零点后，并等待初始吸合提前时间后向继电器200下发吸合指令；

第四控制单元223，连接第一比较单元221，用于在第一比较结果表示第一计时结果小于初始吸合提前时间时，生成相应的控制指令以等待一第一延时时间后向继电器200下发吸合指令；

第一延时时间为初始吸合提前时间与第一计时结果的差值。

本发明的较佳的实施例中，中央处理器100还包括零点检测模块5，连接第三数据处理模块4，用于获取供电网络的交流电压信号，并实时检测交流电压信号的电压零点；

则第三数据处理模块4具体包括：

第三数据处理子模块41，第三数据处理子模块411具体包括：

第二计时单元411，用于在检测到电压零点时开始计时；

第二判断单元412，连接第二计时单元411，用于在计时过程中判断在检测到与电压零点相邻的下一个电压零点之前，是否接收到外部的吸合指令，并输出第二判断结果；

第五控制单元413，连接第二判断单元412，用于在第二判断结果表示未接收到吸合指令时，生成相应的控制指令以控制第二计时单元411在检测到下一个电压零点的时刻重新开始计时；

第六控制单元414，连接第二判断单元412，用于在第二判断结果表示接收到吸合指令时，生成相应的控制指令以控制第二计时单元411停止计时，并输出计时至接收到吸合指令时刻的第二计时结果；

第四数据处理子模块42，连接第三数据处理子模块41，第四数据处理子模块42具体包括：

第二比较单元421，用于将第二计时结果与当前吸合提前时间进行比较并输出第二比较结果；

第七控制单元422，连接第二比较单元421，用于在第二比较结果表示第二计时结果不小于当前吸合提前时间时，生成相应的控制指令以在检测到下一个电压零点后，并等待当前吸合提前时间后向继电器200下发吸合指令；

第八控制单元423，连接第二比较单元421，用于在第二比较结果表示第二计时结果小于当前吸合提前时间时，生成相应的控制指令以等待一第二延时时间后向继电器200下发吸合指令；

第二延时时间为当前吸合提前时间与第二计时结果的差值。

本发明的较佳的实施例中，第四数据处理子模块42还包括强制执行单元424，连接第二比较单元421，强制执行单元424包括：

等待时间统计子单元4241，用于在第二比较结果表示第二计时结果不小于当前吸合提前时间时，统计在检测到下一个电压零点之前，吸合指令的等待下发时间；

等待下发时间为中央处理器100接收吸合指令的时刻至中央处理器100向继电器200下发吸合指令的时刻；

比较子单元4242，连接等待时间统计子单元4241，用于将等待下发时间与预先设置的等待阈值进行比较并输出相应的比较结果；

第一控制子单元4243，连接比较子单元4242，用于在比较结果表示等待下发时间小于等待阈值时，生成相应的控制指令以控制吸合指令继续等待下发；

第二控制子单元4244，连接比较子单元4242，用于在比较结果表示等待时间不小于等待阈值时，生成相应的控制指令以将吸合指令强制下发至继电器200。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (12)

1.一种智能空开吸合零点的自动校准方法，其特征在于，所述智能空开内部设有中央处理器，以及与所述中央处理器连接的一继电器,所述中央处理器接收外部的吸合指令并发送至所述继电器，所述继电器根据所述吸合指令将所述智能空开的供电网络的交流电压信号的电压零点作为所述吸合零点进行吸合；

所述自动校准方法具体包括以下步骤：

步骤S1，所述中央处理器首次接收外部的吸合指令时，向所述电器下发所述吸合指令并获取所述继电器的初始吸合提前时间；

步骤S2，所述中央处理器再次接收外部的所述吸合指令时，根据所述初始吸合提前时间调整向所述继电器下发所述吸合指令的时刻，并向所述继电器下发所述吸合指令；

步骤S3，所述中央处理器检测所述吸合指令下发的时刻至所述继电器完全吸合的时刻所用时间，并处理得到所述继电器的当前吸合提前时间；

步骤S4，所述中央处理器再次接收外部的所述吸合指令时，根据所述当前吸合提前时间调整向所述继电器下发所述吸合指令的时刻，并向所述继电器下发所述吸合指令，随后转向步骤S3；

按照如下公式计算得到所述初始吸合提前时间：

其中，

t1用于表示所述初始吸合提前时间；

T用于表示所述智能空开的供电网络的交流电压信号的周期；

T1用于表示所述吸合指令下发的时刻至到所述继电器完全吸合的时刻所用的时间；

％表示取余运算符；

所述步骤S3中，按照如下公式计算得到所述当前吸合提前时间：

其中，

t2用于表示所述当前吸合提前时间；

T用于表示所述智能空开的供电网络的交流电压信号的周期；

T2用于表示所述吸合指令下发的时刻至到所述继电器完全吸合的时刻所用的时间。

2.根据权利要求1所述的自动校准方法，其特征在于，所述中央处理器获取供电网络的交流电压信号，并实时检测所述交流电压信号的电压零点；

则所述步骤S1具体包括：

步骤S11，所述中央处理器首次接收外部的所述吸合指令后，并在首次检测到所述电压零点时，向所述继电器下发所述吸合指令；

步骤S12，所述中央处理器检测所述吸合指令下发的时刻至到所述继电器完全吸合的时刻所用的时间，并处理得到所述继电器的所述初始吸合提前时间；

所述初始吸合提前时间为所述继电器完全吸合的时刻至首次检测到所述电压零点的时刻。

3.根据权利要求1所述的自动校准方法，其特征在于，所述中央处理器获取供电网络的交流电压信号，并实时检测所述交流电压信号的电压零点；

则所述步骤S2具体包括：

步骤S21，所述中央处理器在检测到所述电压零点时开始计时，并在计时过程中判断在检测到与所述电压零点相邻的下一个电压零点之前，是否接收到外部的所述吸合指令：

若否，则在检测到所述下一个电压零点的时刻重新开始计时，并重复执行所述步骤S21；

若是，则输出计时至接收到所述吸合指令的时刻的第一计时结果，随后转向步骤S22；

步骤S22，将所述第一计时结果与所述初始吸合提前时间进行比较：

若所述第一计时结果不小于所述初始吸合提前时间，则所述中央处理器在检测到下一个电压零点后，并等待所述初始吸合提前时间后向所述继电器下发所述吸合指令，随后转向步骤S3；

若所述第一计时结果小于所述初始吸合提前时间，则所述中央处理器等待一第一延时时间后向所述继电器下发所述吸合指令，随后转向步骤S3；

所述第一延时时间为所述初始吸合提前时间与所述第一计时结果的差值。

4.根据权利要求1所述的自动校准方法，其特征在于，所述中央处理器获取供电网络的交流电压信号，并实时检测所述交流电压信号的电压零点；

则所述步骤S4具体包括：

步骤S41，所述中央处理器在检测到所述电压零点时开始计时，并在计时过程中判断在检测到与所述电压零点相邻的下一个电压零点之前，是否接收到外部的所述吸合指令：

若否，则在检测到所述下一个电压零点的时刻重新开始计时，并重复执行所述步骤S41；

若是，则输出计时至接收到所述吸合指令的时刻的第二计时结果，随后转向步骤S42；

步骤S42，将所述第二计时结果与所述当前吸合提前时间进行比较：

若所述第二计时结果不小于所述当前吸合提前时间，则所述中央处理器在检测到下一个电压零点后，并等待所述当前吸合提前时间后向所述继电器下发所述吸合指令，随后转向所述步骤S3；

若所述第二计时结果小于所述当前吸合提前时间，则所述中央处理器等待一第二延时时间后向所述继电器下发所述吸合指令，随后转向所述步骤S3；

所述第二延时时间为所述当前吸合提前时间与所述第二计时结果的差值。

5.根据权利要求4所述的自动校准方法，其特征在于，所述步骤S42中，所述第二计时结果不小于所述初始吸合提前时间时，还包括强制下发所述吸合指令的过程，具体包括：

步骤S421，所述中央处理器统计在检测到所述下一个电压零点之前，所述吸合指令的等待下发时间；

所述等待下发时间为所述中央处理器接收所述吸合指令的时刻至所述中央处理器向所述继电器下发所述吸合指令的时刻；

步骤S422，将所述等待下发时间与预先设置的等待阈值进行比较：

若所述等待下发时间小于所述等待阈值，则继续等待，并返回所述步骤S421；

若所述等待下发时间不小于所述等待阈值，则所述中央处理器强制下发所述吸合指令，随后转向所述步骤S3。

6.根据权利要求5所述的自动校准方法，其特征在于，所述等待阈值为所述交流电压信号的周期的两倍。

7.根据权利要求1所述的自动校准方法，其特征在于，所述吸合指令下发至所述中央处理器的方式包括：

通过设置于所述智能空开上并与所述中央处理器连接的一物理按键进行所述吸合指令的下发，和/或通过与所述中央处理器远程连接的一云平台进行所述吸合指令的下发。

8.一种智能空开吸合零点的自动校准系统，其特征在于，应用如权利要求1-7中任意一项所述的智能空开吸合零点的自动校准方法，具体包括：中央处理器，以及与所述中央处理器连接的一继电器,所述中央处理器与所述继电器均设置于所述智能空开的内部，且所述中央处理器接收外部的吸合指令并发送至所述继电器，所述继电器根据所述吸合指令控制所述智能空开在所述吸合零点吸合；

所述中央处理器具体包括：

初始数据获取模块，用于在首次接收外部的吸合指令时，向所述电器下发所述吸合指令并获取所述继电器的初始吸合提前时间；

第一数据处理模块，连接所述初始数据获取模块，用于在再次接收外部的所述吸合指令时，根据所述初始吸合提前时间调整向所述继电器下发所述吸合指令的时刻，并向所述继电器下发所述吸合指令；

第二数据处理模块，连接所述第一数据处理模块，用于检测所述吸合指令下发的时刻至所述继电器完全吸合的时刻所用时间，并处理得到所述继电器的当前吸合提前时间；

第三数据处理模块，连接所述第二数据处理模块，用于在再次接收外部的所述吸合指令时，根据所述当前吸合提前时间调整向所述继电器下发所述吸合指令的时刻，并向所述继电器下发所述吸合指令。

9.根据权利要求8所述的自动校准系统，其特征在于，所述中央处理器还包括零点检测模块，用于获取供电网络的交流电压信号，并实时检测所述交流电压信号的电压零点；

则所述初始数据获取模块具体包括：

指令下发单元，连接所述初始数据采集单元，用于在首次接收外部的所述吸合指令后，并在首次检测到所述电压零点时，向所述继电器下发所述吸合指令；

初始数据处理单元，连接所述指令下发单元，用于检测所述吸合指令下发的时刻至到所述继电器完全吸合的时刻所用的时间，并处理得到所述继电器的所述初始吸合提前时间；

所述初始吸合提前时间为所述继电器完全吸合的时刻至首次检测到所述电压零点的时刻。

10.根据权利要求8所述的自动校准系统，其特征在于，所述中央处理器还包括零点检测模块，用于获取供电网络的交流电压信号，并实时检测所述交流电压信号的电压零点；

则所述第一数据处理模块具体包括：

第一数据处理子模块，所述第一数据处理子模块具体包括：

第一计时子单元，用于在检测到所述电压零点时开始计时；

第一判断单元，连接所述第一计时子单元，用于在计时过程中判断在检测到与所述电压零点相邻的下一个电压零点之前，是否接收到外部的所述吸合指令，并输出第一判断结果；

第一控制单元，连接所述第一判断单元，用于在所述第一判断结果表示未接收到所述吸合指令时，生成相应的控制指令以控制所述第一计时子单元在检测到所述下一个电压零点的时刻重新开始计时；

第二控制单元，连接所述第一判断单元，用于在所述第一判断结果表示接收到所述吸合指令时，生成相应的控制指令以控制所述第一计时子单元停止计时，并输出计时至接收到所述吸合指令时刻的第一计时结果；

第二数据处理子模块，连接所述第一数据处理子模块，所述第二数据处理子模块具体包括：

第一比较单元，用于将所述第一计时结果与所述初始吸合提前时间进行比较并输出第一比较结果；

第三控制单元，连接所述第一比较单元，用于在所述第一比较结果表示所述第一计时结果不小于所述初始吸合提前时间时，生成相应的控制指令以在检测到下一个电压零点后，并等待所述初始吸合提前时间后向所述继电器下发所述吸合指令；

第四控制单元，连接所述第一比较单元，用于在所述第一比较结果表示所述第一计时结果小于所述初始吸合提前时间时，生成相应的控制指令以等待一第一延时时间后向所述继电器下发所述吸合指令；

所述第一延时时间为所述初始吸合提前时间与所述第一计时结果的差值。

11.根据权利要求8所述的自动校准系统，其特征在于，所述中央处理器还包括零点检测模块，用于获取供电网络的交流电压信号，并实时检测所述交流电压信号的电压零点；

则所述第三数据处理模块具体包括：

第三数据处理子模块，所述第三数据处理子模块具体包括：

第二计时子单元，用于在检测到所述电压零点时开始计时；

第二判断单元，连接所述第二计时子单元，用于在计时过程中判断在检测到与所述电压零点相邻的下一个电压零点之前，是否接收到外部的所述吸合指令，并输出第二判断结果；

第五控制单元，连接所述第二判断单元，用于在所述第二判断结果表示未接收到所述吸合指令时，生成相应的控制指令以控制所述第二计时子单元在检测到所述下一个电压零点的时刻重新开始计时；

第六控制单元，连接所述第二判断单元，用于在所述第二判断结果表示接收到所述吸合指令时，生成相应的控制指令以控制所述第二计时子单元停止计时，并输出计时至接收到所述吸合指令时刻的第二计时结果；

第四数据处理子模块，连接所述第三数据处理子模块，所述第四数据处理子模块具体包括：

第二比较单元，用于将所述第二计时结果与所述当前吸合提前时间进行比较并输出第二比较结果；

第七控制单元，连接所述第二比较单元，用于在所述第二比较结果表示所述第二计时结果不小于所述当前吸合提前时间时，生成相应的控制指令以在检测到下一个电压零点后，并等待所述当前吸合提前时间后向所述继电器下发所述吸合指令；

第八控制单元，连接所述第二比较单元，用于在所述第二比较结果表示所述第二计时结果小于所述当前吸合提前时间时，生成相应的控制指令以等待一第二延时时间后向所述继电器下发所述吸合指令；

所述第二延时时间为所述当前吸合提前时间与所述第二计时结果的差值。

12.根据权利要求11所述的自动校准系统，其特征在于，所述第四数据处理子模块还包括强制执行单元，连接所述第二比较单元，所述强制执行单元包括：

等待时间统计子单元，用于在所述第二比较结果表示所述第二计时结果不小于所述当前吸合提前时间时，统计在检测到所述下一个电压零点之前，所述吸合指令的等待下发时间；

所述等待下发时间为所述中央处理器接收所述吸合指令的时刻至所述中央处理器向所述继电器下发所述吸合指令的时刻；

比较子单元，连接所述等待时间统计子单元，用于将所述等待下发时间与预先设置的等待阈值进行比较并输出相应的比较结果；

第一控制子单元，连接所述比较子单元，用于在所述比较结果表示所述等待下发时间小于所述等待阈值时，生成相应的控制指令以控制所述吸合指令继续等待下发；

第二控制子单元，连接所述比较子单元，用于在所述比较结果表示所述等待时间不小于所述等待阈值时，生成相应的控制指令以将所述吸合指令强制下发至所述继电器。

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