CN110515028A - 一种单相电能表端子发热监测方法 - Google Patents

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一种单相电能表端子发热监测方法，本发明首先选取相对误差较小的电流测试点，读取这些火线电流与零线电流的比值确定标准参考值Ki，再实时监测运行过程中火线电流与零线电流的比值Kj，判断Kj相对于Ki的变化，结合电流回路的特性，就可以判断出是火线端子发热还是零线端子发热。通过本发明的监测方法实现端子发热故障检测，减小电能表烧坏几率，降低火灾风险，且本发明的监测方法不依赖于温度传感器，降低了成本，监测方法简单，不需要高速的运算能力的MCU。

Description

一种单相电能表端子发热监测方法
技术领域
本发明涉及一种单相智能电表点端子发热监测方法。
背景技术
在智能电能表运行过程中，出现了不少的端子烧坏情况，智能电能表刚刚开始的几年，因为端子材料使用的ABS+GF，此类问题出现情况比较多。2013后，端子材料使用PB+GF，问题相对少了些，但是仍然存在端子烧坏的情况。电能表端子烧坏主要原因是电能表电流回路电阻大，在大负载电流时发热所致。而接触电阻大是产生这个原因的基本因素，也就是螺丝未打紧或电线有问题。电流回路螺丝在表壳内和表壳外都有，但表壳内的端子螺丝一般是可以保证打紧了的，因为经过厂商和计量中心两道误差检测，如果存在问题，检测无法通过。因此，实际产生原因来自安装现场，但是这个没法从管理流程上杜绝，需要有一种技术来实时监测，而且最理想的办法是通过软件算法分析，而不用增加温度传感器，以降低材料与生产成本和提高产品可靠性。
发明内容
为了克服现有技术中上述不足，本发明提供一种通过软件算法实现端子发热监测的一种单相电能表端子发热监测方法。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种单相电能表端子发热监测方法，包括以下步骤，
（1）在产品设计完成后，进行测试，在负载电流的整个量程范围内取电流测试点，对负载电流进行误差测试，对测得的误差值各点按线性度进行电流分段，选取电流分段内相对误差较小的点作为分段参考点；
（2）在电能表生产过程中，对每个分段参考点进行火线电流与零线电流的测量，并计算其比值Ki，进行存贮；
（3）在现场运行时，实时监测火线电流与零线电流的比值Kj，比较Kj与相应电流分段的Ki，并连续监测数分钟，当Kj相对Ki呈逐渐变小的趋势，则判断为电能表火线端子发热故障，当Kj相对Ki呈逐渐变大的趋势，则判断为电能表零线端子发热故障；
（4）上报火线端子或零线端子发热警告。
作为优选，在步骤（1）中，电流分段内各点的相对误差波动小于0.1%，在电流分段内进行曲线拟合，所述的分段参考点为对应电流分段内与拟合曲线最接近的点。
本发明利用单相智能电能表电流回路的特性，根据实测，火线电流与零线电流的比值，因为火线端子接触不良导致温度升高后的误差变化是向负误差偏离，而且向负误差快速变化，因为零线端子接触不良导致温度升高后的误差变化是向正误差偏离，而且误差变化较慢。则本发明首先选取相对误差较小的电流测试点，读取这些火线电流与零线电流的比值确定标准参考值Ki，因为对每个电流点都做测试不现实也会影响生产，再实时监测运行过程中火线电流与零线电流的比值Kj，判断Kj相对于Ki的变化，结合电流回路的特性，就可以判断出是火线端子发热还是零线端子发热。
检测到端子发热故障后，电能表向主站系统发送故障告警，主站系统可根据此告警，发送给用户提示风险，同时安排人检查处理，消除隐患。
本发明的有益效果在于：通过本发明的监测方法实现端子发热故障检测，减小电能表烧坏几率，降低火灾风险，且本发明的监测方法不依赖于温度传感器，降低了成本，监测方法简单，不需要高速的运算能力的MCU。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对发明作进一步详细说明。
实施例一：
单相智能电能表的电流回路包括火线电流和零线电流，在不存在窃电和漏电情况下，火线电流与零线电流应该是相同的，电能表的设计时考虑参考电源问题，基本上火线电流采样使用锰铜分流器，而零线电流采样使用电流互感器，两者在实际工作时有各自的特点。
锰铜分流器由紫铜和锰铜组成，其中锰铜为计量采样部分，温度系数为5ppm/℃左右，比较小,负载电流流过分流器的发热对精度影响较小。但在出现火线电流回路端子接触不良时，因为锰铜分流器直接通过负载电流，连接在锰铜上的采样线也会受温度影响，它连接到PCB上后也会影响到与其相连的电阻和电容，因为锰铜分流器仅300微欧左右，采样信号本来就很弱，这些影响相对原本的采样信号已经不能忽视，进而使计量误差变大。根据实测，因为火线端子接触不良导致温度升高后的误差变化是向负误差偏离。表1是一块电能表在火线螺钉打紧和松动情况下，测量的几组数据，每次的间隔时间5分钟左右。从试验数据可以看出，在正常的螺丝打紧状态下，端子温度和误差变化都很小，而螺丝松动后，端子温度快速上升。在5A以上电流时，不到20分钟，就达到了70℃，而且向负误差快速变化，达到了-0.5以上。
表1
电流互感器的温度系数50ppm/℃，相对锰铜分流器的温度系数大，但在使用中，零线电流连接片穿过其中，且与其内部线圈是绝缘的，零线端子的温升对它的影响较小较慢，但它的温度系数高，相对变化仍然是明显。在零线电流回路出现端子接触不良时，其误差变化主要来源于电流互感器本身的温度系数影响。根据实测，因为零线端子接触不良导致温度升高后的误差变化是向正误差偏离。表2是一块电能表在零线螺钉打紧和松动情况下，测量的几组数据，每次的间隔时间5分钟左右。从试验数据可以看出，在正常的螺丝打紧状态下，端子温度和误差变化都很小，而螺丝松动后，端子快速上升。在5A以上电流时，不到20分钟，就达到了80℃，向正误差变化，但误差变化较慢。
表2
综上所述，单相智能电能表电流回路的存在以下特性：火线电流与零线电流的比值，因为火线端子接触不良导致温度升高后的误差变化是向负误差偏离，而且向负误差快速变化，因为零线端子接触不良导致温度升高后的误差变化是向正误差偏离，而且误差变化较慢。
根据以上特性，本发明一种单相电能表端子发热监测方法，包括以下步骤，
（1）在产品设计完成后，进行测试，在负载电流的整个量程范围内取电流测试点，对负载电流进行误差测试，对测得的误差值各点按线性度进行电流分段，电流分段内各点的相对误差波动小于0.1%，在电流分段内进行曲线拟合，选取对应电流分段内与拟合曲线最接近的点，即电流分段内相对误差较小的点作为分段参考点。
（2）在电能表生产过程中，对每个分段参考点进行火线电流与零线电流的测量，并计算其比值Ki，进行存贮；
（3）在现场运行时，实时监测火线电流与零线电流的比值Kj，比较Kj与相应电流分段的Ki，并连续监测数分钟，当Kj相对Ki呈逐渐变小的趋势，则判断为电能表火线端子发热故障，当Kj相对Ki呈逐渐变大的趋势，则判断为电能表零线端子发热故障；
（4）上报火线端子或零线端子发热警告。
在正常螺丝打紧的情况下，产品的误差受负载电流而产生的自热影响较小，对每只电能表来说，在各负载电流，测量出的火线电流与零线电流的误差是可以稳定的，比值是非常接近1的一个值。但每个电流点都做测试会影响生产，因此，对负载电流点进行分段处理，一般分段与产品的设计方案相关，并且选取相对误差较小的测试点为分段参考点。
本申请中在产品设计完成后，在校验台上进行误差曲线测试，在负载电流的整个量程范围内取电流测试点，对负载电流进行误差测试，形成误差曲线。根据误差曲线进行分段，即对测得的误差值各点按线性度进行电流分段，分段原则应基本保证电流分段内各点的相对误差波动小于0.1%，即电流分段内误差较为稳定，然后再在电流分段内进行曲线拟合，选取对应电流分段内与拟合曲线最接近的点，即选取相对误差较小的测试点为分段参考点。通过选取相对误差较小的分段参考点，与后续实时监测的数据相比较时，可尽量减小本身误差带来的误判。
本发明首先在电流分段内选取相对误差较小的电流测试点，然后在生产中，读取这些火线电流与零线电流的比值确定标准参考值Ki，在实时监测运行过程中火线电流与零线电流的比值Kj，判断Kj相对于Ki的变化，结合电流回路的特性，就可以判断出是火线端子发热还是零线端子发热。当Kj相对Ki呈逐渐变小的趋势，且变化较快，则判断为电能表火线端子发热故障，当Kj相对Ki呈逐渐变大的趋势，且变化较慢，则判断为电能表零线端子发热故障。
检测到端子发热故障后，电能表向主站系统发送故障告警，主站系统可根据此告警，发送给用户提示风险，同时安排人检查处理，消除隐患。
通过本发明的监测方法实现端子发热故障检测，减小电能表烧坏几率，降低火灾风险，且本发明的监测方法不依赖于温度传感器，降低了成本，监测方法简单，不需要高速的运算能力的MCU。

Claims (2)

1.一种单相电能表端子发热监测方法，其特征在于：包括以下步骤，
（1）在产品设计完成后，进行测试，在负载电流的整个量程范围内取电流测试点，对负载电流进行误差测试，对测得的误差值各点按线性度进行电流分段，选取电流分段内相对误差较小的点作为分段参考点；
（2）在电能表生产过程中，对每个分段参考点进行火线电流与零线电流的测量，并计算其比值Ki，进行存贮；
（3）在现场运行时，实时监测火线电流与零线电流的比值Kj，比较Kj与相应电流分段的Ki，并连续监测数分钟，当Kj相对Ki呈逐渐变小的趋势，则判断为电能表火线端子发热故障，当Kj相对Ki呈逐渐变大的趋势，则判断为电能表零线端子发热故障；
（4）上报火线端子或零线端子发热警告。
2.根据权利要求1所述的一种单相电能表端子发热监测方法，其特征在于：在步骤（1）中，电流分段内各点的相对误差波动小于0.1%，在电流分段内进行曲线拟合，所述的分段参考点为对应电流分段内与拟合曲线最接近的点。
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