CN111650538A - 一种电能表接线检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电能表接线检测装置，用于检测三相互感器接入的三相电能表的接线，其包括多路接线选择单元、接线传感单元、信号调理单元、信号发生单元、控制处理单元、电源单元以及显示单元。本发明还公开了一种电能表接线检测方法。实施本发明，提高了电能表接线关系判断的准确性，减少了现场运维人员的工作复杂度，提高了工作效率。

Description

一种电能表接线检测装置及方法

技术领域

本发明涉及电力安全技术领域，尤其涉及一种电能表接线检测装置及方法。

背景技术

随着社会经济的不断发展，新建住宅、工厂日益增多，新安装的电能表越来越多，因电能表安装位置往往和电压、电流传感器不在同一位置，在施工过程中存在人为错接现象，通电后存在安全隐患，同时也造成电能计量的不准确，给电力营销部门带来积极损失，给用户安全用电带来隐患。电力公司为提升供电服务水平，确保电能计量准确，需及时排查电能表接线问题。由于电能表连接线线一般都布设于墙体内部，排查需入户核对，有时甚至停电核对，严重影响供电服务质量和用户用电体验，另因现场接线较多，且线路复杂多变，有效核查率较低，需要往返多次核查，耗费较大人力、财力。

现有的检测装置在安装阶段往往需要多人配合测量，对于电能表尤其是三相互感器接入的电能表不能做到准确判断，采取的技术主要采取末端信号发射，在表端接收的方法，这种方法往往存在线路间耦合干扰问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电能表接线检测装置及方法，可以确保电能表的接线准确，给设备的安全运行，精确计量提供可靠准确的技术手段，同时保证操作者人身安全。

为了解决上述技术问题，本发明一方面提供一种电能表接线检测装置，用于检测三相互感器接入的三相电能表的接线，其特征在于，包括多路接线选择单元、接线传感单元、信号调理单元、信号发生单元、控制处理单元、电源单元以及显示单元，其中：

所述多路接线选择单元，其具有电压线连接区和电流线连接区，分别连接电能表中多相电压导线以及电流导线；其内具有继电器，用于在控制处理单元的控制下选择连通所述多个导线中的一个或几个；

接线传感单元中包含有可变参数谐振器组成，用于根据接入不同的导线组合的谐振频率不同，以判断出导线的类型；

信号调理单元用于将所接导线输出信号进行滤波放大，输出至所述控制处理单元；

信号发生单元包含有脉冲电压发生器组成，用于在处理单元的控制下产生高压激励信号，输入至一个电压导线中；

控制处理单元与所述多路接线选择单元、接线传感单元、信号调理单元、信号发生单元、电源单元以及显示单元相连接，用于检测振荡器输出信号的频率，以区分电能表导线的性质；用于控制所述多路接线选择单元进行线路选择，用于控制所述信号发生单元选择向一个电压导线发送高压激励信号，以获得电流互感器与电压导线之间的对应关系；以及用于获得检测过程中信息发送给显示单元；

显示单元用于显示检测过程的中间结果以及最终结果信息；

电源单元用于为整个装置提供电源。

优选地，所述多路接线选择单元进一步用于在处理单元的控制下选择不同的导线接入谐振器，通过谐振器的频率判断所述导线是否是电流互感器的输出线。

优选地，所述信号发生单元进一步用于在处理单元的控制下产生高压脉冲信号施加到电压回路，同时检测电流接线回路的输出信号，获取电压、电流接线回路的对应关系以及电流互感器的极性。

优选地，所述高压激励信号为阶跃冲击信号。

优选地所述多路接线选择器，用于接入A、B、C、N相电压线和电流线，其至少包括：接线端子J2，继电器K1，二极管D5，三极管Q2以及两个电阻R24、R25。

优选地，所述信号调理单元为低通放大器，其包括二极管D2、D3，六个电阻R12、R10、R11、R14、R16、R13，运算放大器U5B,以及两个电容C12、C11；所述运算放大器的型号为OPA379，所述低通放大器其截止频率为1MHz，放大倍数为10倍。

优选地，所述接线传感单元包括：电感L2，三个电容C15、C14、C16，八个电阻R20、R22、R23、R16、R18、R19、R21、R17，三极管Q1，比较器U4以及二极管D4；当接入不同性质的导线时，起振荡频率变化范围10Hz～1MHz，根据频率的大小判断接入的导线是否存在电流互感器接线回路，其输出连接信号处理单元。

优选地，所述信号处理单元至少包括：主控芯片MCU、存储器U3；其中，主控芯片MCU的型号为PIC24FJ128GA204，其J1为调试口，工作晶振频率为8MHz；存储器U3的型号为MB85RC64PNF，；所述主控制芯片MCU用于接收所述信号调理单元的输出信号和接线传感单元的输出信息，并输出对多路接线选择单元进行控制的继电器控制信号。

相应地，本发明还提供一种电能表接线检测方法，用于检测三相互感器接入的三相电能表的接线，其采用前述的电能表接线检测装置实现，所述包括如下步骤：

步骤S10，将所述电能表的所有接线预分为四根电压导线以及六根电流导线，分别接入电能表接线检测装置的电压线连接区和电流线连接区；

步骤S11，启电流端子测试，通过与电流线连接区连接的可变参数振荡回路，确定三组电流互感器出线；

步骤S12，分别在每一电压导线中施加周期性阶跃冲击电流，轮流测试已配选好的电流互感器的出线，当收到电流互感器二次振荡衰减信号时，则标定此电流互感器与当前电压导线之间的对应关系；

步骤S13，根据每一振荡衰减信号的极性，确定每一组电流互感器的接入顺序，并输出结果。

优选地，所述步骤S11进一步包括：

启动测试，电流端子测试，预选两根电流导线测试可变参数谐振器的频率，当其特征频率在预置区间时，则这两根导线为一组电流互感器出线，否则进入下一步；

断开其中一根电流导线，轮流接入其他四根电流导线，按前述步骤进行测试，如没有配对成功，则轮流接入四根电压导线，按前述步骤测试，直至配选成功。

实施本发明实施例，具有如下的有益效果：

本发明提供一种电能表接线检测装置及方法，在电能表接线端对所接的电压、电流导线进行检测区分。通过分别找出电压相序和电流传感器之间的对应关系，同时也包括电流互感器的极性判断，并根据电压、电流回路的瞬态响应，判断电压、电流回路的对应关系，根据电流传感器的频率特性检测出电流互感器的线序。实施本发明实施例，可以实现对电能表接线状态的准确检测，为电能表的安全运行提供了可靠的检测方法。

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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明中涉及的电能表接线检测装置与电能表的接线结构示意图；

图2为本发明提供的电能表接线检测装置的一个实施例的结构示意图；

图3为图2中多路接线选择器电路原理示意图；

图4为图2中信号调理单元电路原理示意图；

图5为图2中接线传感单元谐振器电路原理示意图；

图6为图2中处理信号控制单元电路原理示意图；

图7为本发明提供的一种电能表接线检测装置的工作过程的主流程示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。

电能表作为电能计量系统的重要设备，其接线关系到设备运行的安全和计量的准确性，参照图1，为典型三相互感器接入的三相电能表典型接线方式。电能表输入ABCN四根电压导线，六根电流导线，一般通过接线盒接入，电流互感器通常安装于配电柜输出端，接线回路较长，易出现错接现象。在接线盒位置将对应的线接入依据此实施制作的装置进行检测，识别电压、电流互感器接线。

如图2所示，示出了本发明提供的电能表接线检测装置的一个实施例的结构示意图；一并结合图3至图6所示，在本实施例中，所述装置具体包括：，包括多路接线选择单元、接线传感单元、信号调理单元、信号发生单元、控制处理单元、电源单元以及显示单元，其中：

所述多路接线选择单元，其具有电压线连接区和电流线连接区，分别连接电能表中多相电压导线以及电流导线；其内具有继电器，用于在控制处理单元的控制下选择连通所述多个导线中的一个或几个；

接线传感单元中包含有可变参数谐振器组成，用于根据接入不同的导线组合的谐振频率不同，以判断出导线的类型；

信号调理单元用于将所接导线输出信号进行滤波放大，输出至所述控制处理单元；

信号发生单元包含有脉冲电压发生器组成，用于在处理单元的控制下产生高压激励信号，输入至一个电压导线中；

控制处理单元与所述多路接线选择单元、接线传感单元、信号调理单元、信号发生单元、电源单元以及显示单元相连接，用于检测振荡器输出信号的频率，以区分电能表导线的性质；用于控制所述多路接线选择单元进行线路选择，用于控制所述信号发生单元选择向一个电压导线发送高压激励信号，以获得电流互感器与电压导线之间的对应关系；以及用于获得检测过程中信息发送给显示单元；

显示单元用于显示检测过程的中间结果以及最终结果信息；

电源单元用于为整个装置提供电源。

其中，所述多路接线选择单元进一步用于在处理单元的控制下选择不同的导线接入谐振器，通过谐振器的频率判断所述导线是否是电流互感器的输出线。

其中，所述信号发生单元进一步用于在处理单元的控制下产生高压脉冲信号施加到电压回路，同时检测电流接线回路的输出信号，获取电压、电流接线回路的对应关系以及电流互感器的极性。

其中，所述高压激励信号为阶跃冲击信号。

其中，所述多路接线选择器，用于接入A、B、C、N相电压线和电流线，其至少包括：接线端子J2，继电器K1，二极管D5，三极管Q2以及两个电阻R24、R25，更多细节可以参考图3所示。

其中，所述信号调理单元为低通放大器，其包括二极管D2、D3，六个电阻R12、R10、R11、R14、R16、R13，运算放大器U5B,以及两个电容C12、C11；所述运算放大器的型号为OPA379，所述低通放大器其截止频率为1MHz，放大倍数为10倍，更多细节可以参考图4所示。

其中，所述接线传感单元包括：电感L2，三个电容C15、C14、C16，八个电阻R20、R22、R23、R16、R18、R19、R21、R17，三极管Q1，比较器U4以及二极管D4；当接入不同性质的导线时，起振荡频率变化范围10Hz～1MHz，根据频率的大小判断接入的导线是否存在电流互感器接线回路，其输出连接信号处理单元，更多细节可以参考图5所示。

其中，所述信号处理单元至少包括：主控芯片MCU、存储器U3；其中，主控芯片MCU的型号为PIC24FJ128GA204，其J1为调试口，工作晶振频率为8MHz；存储器U3的型号为MB85RC64PNF，；所述主控制芯片MCU用于接收所述信号调理单元的输出信号和接线传感单元的输出信息，并输出对多路接线选择单元进行控制的继电器控制信号，更多细节可以参考图6所示。

其中，在一些例子中，其中控制处理单元具备蜂鸣器报警控制输出，当发现接线与检测不相符时，及时发出报警声，便于用户及时核查。

可以理解的，本发明的实施例中，在电能表接线端对所接的电压、电流导线进行检测区分。分别找出电压相序和电流传感器之间的对应关系，同时也包括电流互感器的极性判断。根据电压、电流回路的瞬态响应，判断电压、电流回路的对应关系，根据电流传感器的频率特性检测出电流互感器的线序。

如图7所示，示出了为本发明提供的一种电能表接线检测方法的主流程示意图；在本实施例中，所述方法用于检测三相互感器接入的三相电能表的接线，其采用前述的电能表接线检测装置实现，所述方法包括如下步骤：

步骤S10，将所述电能表的所有接线预分为四根电压线(ABCN)以及六根电流线(IA1&IA2，IB1&IB2，IC1&IC2)，分别接入电能表接线检测装置的电压线连接区和电流线连接区；此时电压与电流对应关系为安装时的顺序，可以理解的是，此时为预分，不一定准确，需要通过下述的步骤进行检测调整；

步骤S11，启电流端子测试，通过与电流线连接区连接的可变参数振荡回路，确定三组电流互感器出线；

在一个具体的例子中，所述步骤S11进一步包括：

启动测试，电流端子测试，预选两根导线可变参数谐振器的频率，当其特征频率在预置区间时，则这两根导线为一组电流互感器出线，否则进入下一步；

断开其中一根电流导线，轮流接入其他四根电流导线，按前述步骤进行测试，如没有配对成功，则轮流接入四根电压导线，按前述步骤测试，直至配选成功。可以理解的是，在配选成功后，可以根据配选的结果进行重新接线操作，即将四根电压线(ABCN)以及六根电流线(IA1&IA2，IB1&IB2，IC1&IC2)，分别接入电能表接线检测装置的电压线连接区和电流线连接区；

步骤S12，分别在每一电压导线中施加周期性阶跃冲击电流，轮流测试已配选好的电流互感器的出线，当收到电流互感器二次振荡衰减信号时，则标定此电流互感器与当前电压导线之间的对应关系；类似地，可以分别找出三个电压导线所对应的电流互感器的对应关系。

可以理解的是，电流互感器的检测依据电流互感器的二次特性，即等效为一电感，将其接入一个可变参数振荡回路，其将改变谐振器的输出频率，根据频率的大小判断接入的是否是电流互感器二次侧。

在本发明的实施例中，需要预先确定各相电压与电流互感器的对应关系，具体包括如下的步骤：

电压回路向一相电压施加一个阶跃冲击信号i(t)＝I(t)，持续预定时间；

检测电流回路的响应特性，在电流互感器两端产生一个振荡衰减的电压信号u(t)＝u₀e^-at+jbt，其中，u0为电流互感器的0+响应，a为电压衰减指数，b为电压的振荡频率，根据所述振荡衰减的电压信号，获得各相电压导线和当前电流互感器的对应关系。

优选地，所述步骤S13进一步包括：当在电压回路施加阶跃冲击电流时，对电流回路的振荡信号和周期激励源信号进行互相关分析，获取此电流回路与施加的电压回路的相关特性，包括：

输入冲击电流和A相、B相、C相电流互感器输出电压的采样数据；

根据预先计算的各相电压导线和各电流互感器的对应关系，判断出当前电流互感器的电流相序；

根据冲击电流和电流互感器输出电压信号的极性判断电流互感器接线的极性；

输出所述电流相序和极性判断结果。

更多细节，可以参考前述对图1至图6的描述，在此不进行赘述。

实施本发明实施例，具有如下的有益效果：

本发明提供一种电能表接线检测方法，在电能表接线端对所接的电压、电流导线进行检测区分。通过分别找出电压相序和电流传感器之间的对应关系，同时也包括电流互感器的极性判断，并根据电压、电流回路的瞬态响应，判断电压、电流回路的对应关系，根据电流传感器的频率特性检测出电流互感器的线序。实施本发明实施例，可以实现对电能表接线状态的准确检测，为电能表的安全运行提供了可靠的检测方法。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电能表接线检测装置，用于检测三相互感器接入的三相电能表的接线，其特征在于，包括多路接线选择单元、接线传感单元、信号调理单元、信号发生单元、控制处理单元、电源单元以及显示单元，其中：

所述多路接线选择单元，其具有电压线连接区和电流线连接区，分别连接电能表中多相电压导线以及电流导线；其内具有继电器，用于在控制处理单元的控制下选择连通所述多个导线中的一个或几个；

接线传感单元中包含有可变参数谐振器组成，用于根据接入不同的导线组合的谐振频率不同，以判断出导线的类型；

信号调理单元用于将所接导线输出信号进行滤波放大，输出至所述控制处理单元；

信号发生单元包含有脉冲电压发生器组成，用于在处理单元的控制下产生高压激励信号，输入至一个电压导线中；

控制处理单元与所述多路接线选择单元、接线传感单元、信号调理单元、信号发生单元、电源单元以及显示单元相连接，用于检测振荡器输出信号的频率，以区分电能表导线的性质；用于控制所述多路接线选择单元进行线路选择，用于控制所述信号发生单元选择向一个电压导线发送高压激励信号，以获得电流互感器与电压导线之间的对应关系；以及用于获得检测过程中信息发送给显示单元；

显示单元用于显示检测过程的中间结果以及最终结果信息；

电源单元用于为整个装置提供电源。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多路接线选择单元进一步用于在处理单元的控制下选择不同的导线接入谐振器，通过谐振器的频率判断所述导线是否是电流互感器的输出线。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号发生单元进一步用于在处理单元的控制下产生高压脉冲信号施加到电压回路，同时检测电流接线回路的输出信号，获取电压、电流接线回路的对应关系以及电流互感器的极性。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述高压激励信号为阶跃冲击信号。

5.如权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于，

所述多路接线选择器，用于接入A、B、C、N相电压线和电流线，其至少包括：接线端子J2，继电器K1，二极管D5，三极管Q2以及两个电阻R24、R25。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述信号调理单元为低通放大器，其包括二极管D2、D3，六个电阻R12、R10、R11、R14、R16、R13，运算放大器U5B,以及两个电容C12、C11；所述运算放大器的型号为OPA379，所述低通放大器其截止频率为1MHz，放大倍数为10倍。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述接线传感单元包括：电感L2，三个电容C15、C14、C16，八个电阻R20、R22、R23、R16、R18、R19、R21、R17，三极管Q1，比较器U4以及二极管D4；当接入不同性质的导线时，起振荡频率变化范围10Hz～1MHz，根据频率的大小判断接入的导线是否存在电流互感器接线回路，其输出连接信号处理单元。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述信号处理单元至少包括：主控芯片MCU、存储器U3；其中，主控芯片MCU的型号为PIC24FJ128GA204，其J1为调试口，工作晶振频率为8MHz；存储器U3的型号为MB85RC64PNF，；所述主控制芯片MCU用于接收所述信号调理单元的输出信号和接线传感单元的输出信息，并输出对多路接线选择单元进行控制的继电器控制信号。

9.一种电能表接线检测方法，用于检测三相互感器接入的三相电能表的接线，其特征在于，采用如权利要求1至8任一项的电能表接线检测装置实现，所述包括如下步骤：

步骤S10，将所述电能表的所有接线预分为四根电压导线以及六根电流导线，分别接入电能表接线检测装置的电压线连接区和电流线连接区；

步骤S11，启电流端子测试，通过与电流线连接区连接的可变参数振荡回路，确定三组电流互感器出线；

步骤S12，分别在每一电压导线中施加周期性阶跃冲击电流，轮流测试已配选好的电流互感器的出线，当收到电流互感器二次振荡衰减信号时，则标定此电流互感器与当前电压导线之间的对应关系；

步骤S13，根据每一振荡衰减信号的极性，确定每一组电流互感器的接入顺序，并输出结果。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤S11进一步包括：

启动测试，电流端子测试，预选两根电流导线测试可变参数谐振器的频率，当其特征频率在预置区间时，则这两根导线为一组电流互感器出线，否则进入下一步；

断开其中一根电流导线，轮流接入其他四根电流导线，按前述步骤进行测试，如没有配对成功，则轮流接入四根电压导线，按前述步骤测试，直至配选成功。

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