CN112748389A - 一种现场智能单相电能表故障诊断仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种现场智能单相电能表故障诊断仪，在用户没有用电或者电流钳采集到电流信号几乎为零时，故障诊断仪能够自动使磁保持继电器闭合，隔离供电单元的输出端产生虚拟负载电流，能够被待测智能单相电能表和故障诊断仪完成电流采样。本发明能够解决当用户没有用电需外接用电负载时接线复杂的问题，及时完成现场故障诊断的需求，极大地提高了现场电力运维人员的工作效率。

Description

一种现场智能单相电能表故障诊断仪

技术领域

本发明属于电能计量领域，具体涉及一种现场智能单相电能表故障诊断仪。

背景技术

随着智能单相电能表的普及应用，智能单相电能表的现场运维工作量也越来越大。目前没有一款快速有效检测智能单相电能表的装置，一旦现场智能单相电能表出现故障，通常采用拆卸现场运行的智能单相电能表，更换新的智能单相电能表来解决问题。当智能单相电能表通信出现线路中断、采集器故障、主站服务器故障等问题时，常常会有大量智能单相电能表被误拆的情况，造成不必要的人力物力成本的增加。

而且，现有电表现场测试设备在测试过程中需要用户有较大的实际用电负载，当电力用户没有用电时需要外接用电负载，接线复杂，给智能单相电能表的测量工作制造很大阻碍。

发明内容

本发明的目的是提供一种现场智能单相电能表故障诊断仪，用以解决当用户没有用电时需外接用电负载导致接线复杂的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明的一种现场智能单相电能表故障诊断仪，包括虚拟负载，所述虚拟负载包括隔离供电单元，所述隔离供电单元的输入端用于连接火线、零线，输出端回路中串设有用于连接待测电能表火线输入接口、火线输出接口的端子、所述故障诊断仪的电流采样端子和开关。

进一步的，所述开关为磁保持继电器。

进一步的，所述隔离供电单元为变压器。

进一步的，还包括处理器，所述处理器的I/O口与所述故障诊断仪的电流采样端子相连。

进一步的，还包括显示模块，所述处理器与显示模块相连。

进一步的，还包括蓝牙模块，所述处理器与蓝牙模块相连。

进一步的，还包括通信模块，所述处理器与通信模块相连。

进一步的，所述通信模块包括RS485通信模块与载波通信模块。

本发明的有益效果：

本发明的现场智能单相电能表故障诊断仪，在用户没有用电或者电流钳采集到电流信号几乎为零时，故障诊断仪能够自动使开关闭合，隔离供电单元的输出端产生虚拟负载电流，能够被待测智能单相电能表和故障诊断仪完成电流采样。本发明能够解决当用户没有用电需外接用电负载时接线复杂的问题，及时完成现场故障诊断的需求，极大地提高了现场电力运维人员的工作效率。

附图说明

图1是本发明的故障诊断仪原理图；

图2是功率误差诊断流程图；

图3是虚拟负载原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加明白清楚，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不局限于此。

该现场智能单相电能表故障诊断仪，在不拆表、不断电的情况下，通过测量供电电网的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等，同时读取待测电能表测得的供电电网的运行数据。在接收到测试命令后，能够通过自带的故障库算法，将读取的待测电能表运行数据和自身测量的电网数据进行比较与计算，测得现场校验被测电能表的误差、准确度。

一般来说，在现场测试过程中，需要用户有较大的实际用电负载；在没有用电负载的情况下，需要外接用电负载。若外接负载，接线复杂，给智能单相电能表的测量工作制造很大阻碍。本发明自带虚拟负载，使得在电力用户没有用电的情况下，同样能够满足现场故障诊断的需求，完成对待测电能表的故障诊断。

如图3所示为该故障诊断仪的原理图。当读取到的待测电能表的负载电流较小的情况下，将隔离供电单元接入到电路中。隔离供电单元的输入端连接火线、零线，输出端回路中串设有用于连接待测电能表火线输入接口、火线输出接口的端子、计量模块的电流采样端子和开关。隔离供电单元的输出端经过限流电阻产生虚拟负载电流，而此电流能够被待测电能表和故障诊断仪完成电流采样。

如图3所示，在本实施例中，隔离供电单元采用变压器T0。T0的输入端分别与火线L和零线N连接，输出端回路中串设有电阻R1、智能单相电能表的火线输入接口11、火线输出接口12、故障诊断仪的计量模块的电流采样端子21、22、以及磁保持继电器S1。计量模块的电流采样端子21与智能单相电能表的火线输出接口12连接，端子22与磁保持继电器S1连接；另一路为电流采样电阻R3，端子23与电流钳的端子31连接，端子24与电流钳的另一端子32连接。

其中，智能单相电能表为待测被诊断设备。13为智能单相电能表的零线输入端，14为智能单相电能表的零线输出端，R0为智能单相电能表的电流采样电阻。

正常情况下，当智能单相电能表负载电流大于0.004Ib(Ib为基本电流5A)时，故障诊断仪通过驱动电路自动使磁保持继电器S1断开，由电流钳采集的电流信号提供给电流采样电阻R3，完成电流信号的采集；待测的智能单相电能表则通过自身完成电流信号的采集。故障诊断仪读取待测的智能单相电能表的数据及R3的电流数据，将两者的数据进行比较，从而判断待测的智能单相电能表是否故障。

当智能单相电能表负载电流小于0.004Ib时，即此时可能用户没有用电，故障诊断仪通过电流钳检测到的电流较小的情况下，此时通过接入虚拟负载来完成运行电流信号的采样。该故障诊断仪通过驱动电路自动使磁保持继电器S1闭合，变压器T0的输出端经过限流电阻R1产生虚拟负载电流，电流采样电阻R0和电流采样电阻R2与限流电阻R1串联，此时R1产生虚拟负载电流被智能单相电能表和故障诊断仪完成电流采样。故障诊断仪通过读取R2的相关数据，完成电流信号的采样；待测的智能单相电能表则通过自身完成电流信号的采集。故障诊断仪读取待测的智能单相电能表的数据及R2的相关数据，将两者的数据进行比较，从而判断待测的智能单相电能表是否故障。

智能单相电能表和故障诊断仪同时接有交流电压，由各自的电压采样回路完成电压采样。

整体来看，如图1，该现场智能单相电能表故障诊断仪主要由存储器模块、RS485通信模块、显示模块、蓝牙通信模块、计量模块V9811、载波模块、虚拟负载电路组成。其中：

存储器用来存储功率计量数据、故障库算法、故障诊断结果等数据。RS485通信模块通过可伸缩探针与智能单相电能表RS485端子连接，完成RS485通信故障诊断。显示模块用来显示故障诊断结果及运行记录查询。蓝牙模块将数据以无线的方式发送给移动设备。计量模块V9811用来采集电压、电流、功率及数据读取和转发功能。载波模块通过可伸缩探针与智能单相电能表零线和火线端子连接，完成载波通信故障诊断。

具体来说，该现场智能单相电能表具备以下功能：

该现场智能单相电能表故障诊断仪采用功率比较法，能够快速诊断现场运行的单相电能表误差情况，具体方法流程如图2所示。

现场智能单相电能表故障诊断仪在接收到误差采集命令后，在1.5分钟内分别采集被测智能单相电能表功率数据和现场智能单相电能表故障诊断仪本地功率数据各30次。误差诊断仪通过RS485口读智能单相电能表电流数据。

在读取数据之前需要先判断RS485口读到电表电流是否大于0.004Ib，Ib为基本电流5A。当读取电表的电流大于等于0.004Ib时，则读取故障诊断仪本地电流钳回路功率数据，并暂存；否则，则闭合继电器，接入虚拟负载，故障诊断仪本地功率数据采用内部虚拟负载的电流，并暂存。其中，具体虚拟负载在上边介绍，不再赘述。

当读够30个数据后，停止读取功率数据。故障诊断仪将自己采集30个功率数据取平均值为P_诊断仪和智能单相电能表的30个功率数据平均值为P_电表作比较，得到功率误差，当功率误差

时，则认为误差超差。则故障诊断仪通过蓝牙接口上传功率误差结果给移动设备，运维人员能够在移动设备上看到功率误差结果。

该现场智能电能表故障诊断仪自带故障库算法，能够读取智能单相电能表运行数据和故障诊断仪本地数据并经过自带的故障库算法，给出智能单相电能表运行报告。

1)智能单相电能表停走：读取当前智能单相电能表的正向和反向有功总电量和2分钟后的组合有功总电量，如果当前的正向有功和反向有功总电量之和与2分钟后的组合有功总电量差值为0，则判断为智能单相电能表停走。

2)智能单相电能表倒走：读取上一日正向有功总电量、上二日正向有功总电量和上三日正向有功总电量，如果上一日正向有功总电量与上二日正向有功总电量的差值小于0，上二日正向有功总电量与上三日正向有功总电量的差值也小于0，则判断智能单相电能表倒走。

3)异常用电：读取上一次开表盖的发生时刻和结束时刻和实际的上一次开表盖记录的发生时刻和结束时刻进行比较，若不一致则判断为异常用电。

4)停电事件异常：读取上一次停电事件的发生时刻和结束时刻，与实际的发生时刻进行比较，若不一致则判断为停电事件异常。

5)电压超差：读取故障诊断仪电压U_诊断仪与智能单相电能表电压U_电表，若：

判断电压超差。

6)电流超差：读取故障诊断仪电流I_诊断仪与智能单相电能表电流I_电表，若：

判断电流超差。

7)功率超差：读取30组故障诊断仪有功功率平均值P_诊断仪与智能单相电能表有功功率的平均值P_电表，若：

判断功率超差。

8)时钟异常诊断：读取智能单相电能表时间Time_电表和系统时间Time_系统，若：

|Time_系统-Time_电表|>5分钟

则判断时钟异常。

该现场智能单相电能表故障诊断仪具有所有电能表的通信功能，能够检测现场运行电能表的通信接口故障问题，包括RS485通信、载波通信等。

该现场智能单相电能表故障诊断仪通过蓝牙模块接收到移动设备转发的通信接口验证命令，诊断仪分别通过RS485接口和载波通信接口库给智能单相电能表发送读取电表电压的645协议，如果成功接收到电表返回的645协议数据帧，发送正确应答帧给移动设备；否则，如果诊断仪没有接收到电表返回的数据，则发送数据异常帧给移动设备。移动设备通信数据分析，输出通信异常报告。

同时，诊断仪具有蓝牙通信的功能，可以通过蓝牙将数据发送到移动设备上，便于现场运维人员查看。

Claims (8)

1.一种现场智能单相电能表故障诊断仪，其特征在于，包括虚拟负载，所述虚拟负载包括隔离供电单元，所述隔离供电单元的输入端用于连接火线、零线，输出端回路中串设有用于连接待测电能表火线输入接口、火线输出接口的端子、所述故障诊断仪的电流采样端子和开关。

2.根据权利要求1所述的现场智能单相电能表故障诊断仪，其特征在于，所述开关为磁保持继电器。

3.根据权利要求1所述的现场智能单相电能表故障诊断仪，其特征在于，所述隔离供电单元为变压器。

4.根据权利要求1所述的现场智能单相电能表故障诊断仪，其特征在于，还包括处理器，所述处理器的I/O口与所述故障诊断仪的电流采样端子相连。

5.根据权利要求4所述的现场智能单相电能表故障诊断仪，其特征在于，还包括显示模块，所述处理器与显示模块相连。

6.根据权利要求4所述的现场智能单相电能表故障诊断仪，其特征在于，还包括蓝牙模块，所述处理器与蓝牙模块相连。

7.根据权利要求4所述的现场智能单相电能表故障诊断仪，其特征在于，还包括通信模块，所述处理器与通信模块相连。

8.根据权利要求7所述的现场智能单相电能表故障诊断仪，其特征在于，所述通信模块包括RS485通信模块与载波通信模块。

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