CN110726966B - 一种非接触式电能表后有无电的监测装置及监测方法 - Google Patents

Abstract

一种非接触式电能表后有无电的监测装置，包括：非接触式感应探头阵列模块、信号预处理模块、测量模块、控制模块、一组开关、多组电容；多组电容包括一组等效电容、一组测量电容；所述的非接触式感应探头阵列模块内置多个探头，所有探头通过屏蔽电缆、一组开关、一组等效电容连接至信号预处理模块；所述探头通过一组测量电容靠近电力线，得到测量电压；或/和，所述的信号预处理模块，用于将测量电压进行处理送至测量模块；或/和，所述的测量模块，用于对得到测量电容的电压值进行分析计算；或/和，所述的控制模块根据测量模块计算得到的数据选择开启探头的数量，依据设定的阈值进行有无电判断。还包括一种非接触式电能表后有无电的监测方法。

Description

一种非接触式电能表后有无电的监测装置及监测方法

技术领域

本发明涉及电能表有无电的监测技术领域，具体地说是一种非接触式电能表后有无电的监测装置及监测方法。

背景技术

目前电力行业对于电能表后有无电一般采用两种方法：(1)通过电能表的当前电流判断用户是否停电；(2)将入户L线接入采集设备，监控电压有无。第一种方法虽然不新增设备，但是算法复杂、误报率较高。第二种方法虽然可以保证成功率，但是安装设备时，必须停电，影响用户体验，且由于是电能表后安装，设备消耗的电能也要用户承担，因此会引起大量投诉。

发明内容

本实用新型的目的在于一种非接触式电能表后有无电的监测装置及监测方法，用于解决在监测电能表是否带电时误报率高、必须停电的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了以下技术方案：

本发明第一方面提供了一种非接触式电能表后有无电的监测装置，该装置包括：非接触式感应探头阵列模块、信号预处理模块、测量模块、控制模块、一组开关、多组电容；

所述的非接触式感应探头阵列模块内置多个探头，所有探头通过屏蔽电缆、一组开关、一组等效电容连接至信号预处理模块；所述探头通过一组测量电容靠近电力线，得到测量电压；

所述的信号预处理模块，用于将测量电压进行处理送至测量模块；

所述的测量模块，用于对得到测量电容的电压值进行分析计算；

所述的控制模块根据测量模块计算得到的数据选择开启探头的数量，依据设定的阈值和测量电容电压有效值进行有无电判断。

在第一方面第一种可能实现的方式中，在感应探头阵列的外壳顶部设置有一固定挂钩，用于配合紧缩线缆，将探头固定在线缆上；

在感应探头阵列的外壳的底部设置有压线槽，用于压接线缆。

在第一方面第二种可能实现的方式中，探头由感应电极、屏蔽电极、绝缘填充材料组成。

在第一方面第三种可能实现的方式中，所述屏蔽电极的面积大于感应电极的面积；所述感应电极设置在靠近有压线槽的位置。

在第一方面第四种可能实现的方式中，所述的开关的数量与等效电容的数量、测量电容的数量分别相等。

本发明第二方面提供了一种非接触式电能表后有无电的监测方法，利用所述的装置，该方法包括以下步骤：

启动非接触式感应探头阵列模块的主用探头，得到测量电容电压有效值U11；

判断U11是否大于阈值a；

如果是，则启动其他探头，得到测量电容电压有效值U12；

如果否，则判断为停电；

判断U11/U12是否大于阈值b；

如果是，则判断为停电；

如果否，则判断为有电。

有上述技术方案可知，本发明采用非接触式的测量方法来监控电能表后的有无电状态，提高了操作的安全性，相对于接入式监控，能耗大幅降低；使用多探头互补方式有效解决电力线间干扰问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种非接触式电能表后有无电的监测装置原理图；

图2为本发明实施例非接触式感应探头阵列模块的正视图；

图3为本发明实施例非接触式感应探头阵列模块的俯视图；

图4为本发明实施例非接触式感应探头阵列模块的右视图；

图5为本发明实施例探头阵列示意图；

图6为本发明实施例单探头剖面图；

图7为本发明一种非接触式电能表后有无电的监测方法流程示意图；

图中：1、屏蔽电极，2、感应电极，4、压线槽，5、固定挂钩，6、屏蔽电缆，7、探头，8、填充材料。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都应当属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种非接触式电能表后有无电的监测装置，该装置包括：非接触式感应探头阵列模块、信号预处理模块、测量模块、控制模块、一组开关(S1、S2、S3、S4)、多组电容；所述的多组电容包括一组等效电容、一组测量电容；C1、C2、C3、C4为探头阵列的等效电容，C5、C6、C7、C8为测量电容。开关的数量与等效电容的数量、测量电容的数量分别相等。

所述的非接触式感应探头阵列模块内置多个探头，所有探头通过屏蔽电缆6、一组开关(S1、S2、S3、S4)、一组等效电容(C1、C2、C3、C4)连接至信号预处理模块；所述探头通过一组测量电容靠近电力线，得到测量电压；所述的信号预处理模块，用于将测量电压进行处理送至测量模块；所述的测量模块，用于对得到测量电容的电压值进行分析计算；所述的控制模块根据测量模块计算得到的数据选择开启探头的数量，依据设定的阈值和测量电容电压有效值进行有无电判断。

如图2-6所示，在感应探头7阵列的外壳顶部设置有一固定挂钩5，用于配合紧缩电缆，将探头固定在电缆上；在感应探头阵列的外壳的底部设置有压线槽4，用于压接屏蔽电缆6。

探头7由感应电极2、屏蔽电极1、绝缘的填充材料8组成。设置屏蔽电极1的面积大于感应电极2的面积；感应电极2设置在靠近有压线槽4的位置。

当电力线L带电时，电力线-感应探头-测量电容-对地形成回路，测量电容两侧会有电压。如果电力线本身不带电，被周边其他带电线路干扰，即线路间的耦合电容，在带电电力线-停电电力线-感应探头-测量电容-对地也会形成回路，测量电容两侧同样会有电压，但是可以通过打开不同的感应探头进行测量，如果测量值一致，判定待测线路有电；如果测量值不一致或者测量值小于阈值则判定待测线路无电，监测方法如图7所示：

一种非接触式电能表后有无电的监测方法，包括以下步骤：

步骤1、闭合开关S4，启动非接触式感应探头阵列模块的主用探头，打开开关S1、S2、S3，关闭其他备用探头，读取测量电容的电压有效值U11；

如果被测线缆带电，其有效值为：

其中Ua为被测线缆电力线交流电压有效值，Z4、Z8分别为电容C4、C8的交流阻抗。

如果被测线缆不带电，且没有被周边带电线缆干扰，其有效值约为零。

如果被测线缆不带电，被周边带电线缆干扰，其有效值为：

其中Ub为周边带电电力线交流电压有效值，Z4、Z8分别为电容C4、C8的交流阻抗，Z10为被测电力线与周边带电电力线的等效阻抗。

步骤2、判断U11是否大于阈值a；

步骤21、如果是，则闭合开关S1、S2、S3、S4，重新读取测量电容电压有效值U12；

如果被测线缆带电，其有效值为：

数值大小与u11一致，u11/u12的比值为1。

如果被测线缆不带电，被周边带电线缆干扰，其有效值为：

为简化计算，Z1＝Z2＝Z3＝Z4,Z5＝Z6＝Z7＝Z8,因此U12的有效值为：

步骤22、如果否，则判断为停电。

步骤3，判断u11/u12的比值是否大于阈值b，u11/u12的比值为：

步骤31、当比值大于阈值b时，判为停电，一般b取值1.05～1.1；

步骤32、当比值小于阈值b时，则为有电。

当线缆带电时，探头开启的个数与测量结果无关，当线缆不带电时，探头开启的个数影响测量测量数值，解决了线缆之间因耦合电容的干扰问题，保证了测量结果的正确性。

为方便技术人员理解，描述中规定了探头的数量，对于探头的等效阻抗、测量电容的阻抗进行了简化(相等)处理，探头开启选择了两种方式：主用探头和全部探头，实际应用中，可选择不同的探头的等效电容的阻抗、测量电容的阻抗以及开启探头的个数，可补偿因线缆粗细、距离、是否带保护铠甲等造成等效阻抗Z10的变化，可靠的监控被测线缆是否带电，而不被其他带电线缆干扰。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种非接触式电能表后有无电的监测装置，其特征是，该装置包括：非接触式感应探头阵列模块、信号预处理模块、测量模块、控制模块、一组开关、多组电容；所述的多组电容包括一组等效电容、一组测量电容；

所述的非接触式感应探头阵列模块内置多个探头，所有探头通过屏蔽电缆、一组开关、一组等效电容连接至信号预处理模块；所述探头通过一组测量电容靠近电力线，得到测量电压；

所述的信号预处理模块，用于将测量电压进行处理送至测量模块；

所述的测量模块，用于对得到测量电容的电压值进行分析计算；

所述的控制模块根据测量模块计算得到的数据选择开启探头的数量，依据设定的阈值和测量电容电压有效值进行有无电判断。

2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征是，在感应探头阵列的外壳顶部设置有一固定挂钩，用于配合紧缩线缆，将探头固定在线缆上；

在感应探头阵列的外壳的底部设置有压线槽，用于压接线缆。

3.根据权利要求2所述的监测装置，其特征是，探头由感应电极、屏蔽电极、绝缘填充材料组成。

4.根据权利要求3所述的监测装置，其特征是，所述屏蔽电极的面积大于感应电极的面积；所述感应电极设置在靠近有压线槽的位置。

5.根据权利要求1所述的监测装置，其特征是，所述的开关的数量与等效电容的数量、测量电容的数量分别相等。

6.一种非接触式电能表后有无电的监测方法，利用权利要求1-5任意一项所述的装置，其特征是，该方法包括以下步骤：

启动非接触式感应探头阵列模块的主用探头，得到测量电容电压有效值U11；

判断U11是否大于阈值a；

如果是，则启动其他探头，得到测量电容电压有效值U12；

如果否，则判断为停电；

判断U11/U12是否大于阈值b；

如果是，则判断为停电；

如果否，则判断为有电。

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