CN115480095A - 一种电能表后停复电检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电能表后停复电检测装置及方法，包括与火线配合的感应天线L和与零线配合的感应天线N；感应天线L和与感应天线N均电连接有信号调理电路，开口CT及电流信号调理电路电连接有模数转换电路，模数转换电路电连接有处理器；所述感应天线L包括用于感应火线电压并与火线构成电容结构的L线感应电极，所述感应天线N包括用于感应零线电压并与零线构成电容结构的N线感应电极。本发明可在不破坏绝缘层及无需触碰带电相线导体的情况下进行安装和施工，体积小巧，不影响表后客户计量，使用安全可靠，且识别准确快速。
Description
技术领域
本发明属于电学领域，尤其是涉及到一种电能表后停复电检测装置及方法。
背景技术
电网对供电可靠性要求越来越高，客户对电网响应要求越来越高。
电能表后开关到用户进线配电箱之间为监测盲区。需要检测停电以区分用户内部故障停电还是外部停电。而且电能表箱内部空间紧凑，安装比较困难。
现有的停电信息检测，多是通过在表后开关处线路通过电缆采集相线与零线之间电压来判别线路是否停电，由于表后开关空间狭小，操作受限，且安装时需带电操作接触带电相线导体，施工中具有较大的危险性。若采用带电作业采用穿刺式取电时，需对具有绝缘层线缆进行刺破，从而对线路的绝缘有较大影响，长期运行时有绝缘损坏可能导致故障。具有较大的安全隐患。若采用停电安装方式，则会影响客户正常用电。
此外，采用常规从表后接入电压采集回路实现检测方式，容易给客户造成设备大量使用客户电能的误解，导致客户投诉。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电能表后停复电检测装置及方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种电能表后停复电检测装置，包括与火线配合的感应天线L1和与零线配合的感应天线N2；感应天线L1和与感应天线N2均电连接有信号调理电路3，信号调理电路3电连接有模数转换电路4；模数转换电路4电连接有处理器5；所述感应天线L1包括用于感应火线电压并与火线构成电容结构的L线感应电极6，所述模数转换电路4电连接有电流采样电路19，电流采样电路19电连接开口CT铁芯16，开口CT铁芯16套设在零线或火线上，开口CT铁芯16电连接电源管理电路14，电源管理电路14电连接有电池15和开口CT铁芯16；电源管理电路14包括与开口CT铁芯16电连接的取电电路，取电电路电连接处理器5和电池充放电管理电路，电池充放电管理电路电连接电池15；所述感应天线N2包括用于感应零线电压并与零线构成电容结构的N线感应电极7；所述L线感应电极6处于C形的火线绝缘夹具8内，N线感应电极7处于C形的零线绝缘夹具9内；L线感应电极6邻近火线一侧和N线感应电极7邻近零线一侧均固定有绝缘层5。
进一步的改进，所述L线感应电极6和N线感应电极7均为C形；取电电路包括整流桥，整流桥连接有二极管一端和稳压管一端，所述稳压管另一端连接至电源地，二极管另一端连接有电容和电池充放电管理电路的充放电管理芯片。
进一步的改进，所述模数转换电路4和处理器5集合到一个芯片上。
进一步的改进，所述处理器5电连接有时钟模块11、通讯模块12和存储模块13。
进一步的改进，所述电池15为可充电电池，所述可充电电池包括锂电池和镍氢电池。
进一步的改进，所述信号调理电路3包括采样电阻，采样电阻一端电连接感应天线L1和运算放大器的负极，另一端连接感应天线N2和运算放大器的正极，运算放大器的输出端电连接带通滤波电路，带通滤波电路与模数转换电路4电连接。
一种电能表后停复电检测方法，所述采用上述的电能表后电压检测装置，步骤如下：
步骤一、启动电能表后电压检测装置，并进行初始化；
步骤二、实时采集电压值U，同时采集电流值I；
步骤三、当电压值U低于预设的阈值Uset，即U<Uset，且电流值I为0时，判别为停电，并记录该状态的时间，存储该记录，并通过通信将该信息传输到电能表，电能表传输到主站进行上报；在停电状态下，当检测到U≥Uset时，则判别为来电，并记录该状态的时间，存储该记录，并通过通信将该信息传输到电能表，电能表传输到主站进行上报。
进一步的改进，智能设备通过定时器设定运行间隔事件，采用运行-休眠-运行-休眠的方式阶段性开启。
进一步的改进，所述智能设备通过感应天线N2感应到零线有电时，采用开口CT铁芯16供电，当线路无电流时采用电池15供电；当电池15未满电，且线路有电时，采用开口CT铁芯16对电池15充电。
本发明优点如下：
1.本发明通过电极片非接触式感应线路的电压，不会对线路造成损坏，可在不破坏绝缘层及无需触碰带电相线导体的情况下进行安装和施工，不会影响表后客户计量，使用安全可靠，且识别准确快速。
2.可通过取电CT以及电池供电并可通过取电CT对电池进行充电，从而维持装置的长久运行。；
3.装置采用“运行-休眠-运行-休眠”的方式运行，减少运行功耗。从而解决了装置需要长时间持续运行的问题，
4、状态整体体积小，安装简便，适用于电能表后开关极其紧凑的空间进行安装。
附图说明
图1本发明的装置框架结构示意图；
图2为本发明装置的截面结构示意图；
图3为本发明装置的正视结构示意图；
图4为本发明的流程示意图；
图5为本发明的电路示意图；
图6为电池充放电管理电路的电路示意图。
具体实施方式
实施例1
感应天线L和感应天线N分别安装附着在火线17和零线18上，通过当线路带电时，感应天线会感应出一个极微弱的电信号。信号的大小与火线与零线之间的电压成正比，感应电信号通过信号调理电路、模数转换电路进行信号放大、调理、采样、转换后，供MCU处理。MCU即可检测当前线路电压值。
具体的，感应天线L和感应天线N均连接到信号调理模块，信号调理模块由采样电阻和运算放大器、带通滤波电路组成的。实现对感应信号的阻抗转换、信号放大以及噪声滤除。针对电压感应电路部分，其原理为:感应电压信号回路流向为火线->感应天线L->采样电阻->感应天线N->零线。由于采样电阻上电压很小，且感应电压回路为高阻抗回路，因此需要使用运算放大器进行电压信号的放大，并把高阻输入转换成低阻输入，以避免后端带通滤波电路及模拟AD与信号输入阻抗不匹配导致采集信号失真。
通过开口CT检测到线路电流状态，二次电流大小经电流采样电阻转换成小电压信号，经电流信号调理电路(运算放大器、滤波)，模数转换电路进行信号放大、调理、采样、转换后，供处理器处理。处理器处即可检测当前线路电流值。
处理器检测到电压低于设定阈值，且电流值为0时，判定为停电，读取时钟模块的当前时间，生成停电事件记录，并写入存储模块。同时通过通信模块将停电异常信息上送给电能表，电能表再上传给主站，可使用短信或其他形式通知到用户进行异常处理操作。
装置的电源由取电CT和电池进行供电。当线路上有电流时，由取电CT供电，由于整个装置运行功耗极低，因此线路上通过CT取能不会影响正常计量。取电CT为开口式结构，方便安装。
电源管理电路用于实现对装置整个电源的管理和分配，当线路有电流，取电CT能正常供电时，由取电CT供电，当线路无电流，取电CT不能供电，则切换至电池供电。当电池未满电，且CT供电充裕，则由CT供电的电源向电池充电，充电完成后自动断开充电。
电池采用可充电电池，如锂电池，镍氢电池等.
为降低功耗，解决装置长时间持续运行的问题(一般为10-15年)。处理器采用低功耗运行的方式，在正常监测情况下，采用“运行-休眠-运行-休眠”模式工作。通过处理器内部定时器设定运行间隔事件。当运行模式下，处理器控制外围模块处于正常状态下运行，当休眠模式下，处理器控制外围模块处于低功耗模式下运行(关闭信号调理电路、模数转换电路、存储模块、通信模块的电源)。由于休眠模式下工作时间远大于运行模式时间，因此整个装置平均运行功耗极低。
上述仅为本发明的一个具体导向实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明的保护范围的行为。
Claims (9)
1.一种电能表后停复电检测装置，其特征在于，包括与火线配合的感应天线L(1)和与零线配合的感应天线N(2)；感应天线L(1)和与感应天线N(2)均电连接有信号调理电路(3)，信号调理电路(3)电连接有模数转换电路(4)；模数转换电路(4)电连接有处理器(5)；所述感应天线L(1)包括用于感应火线电压并与火线构成电容结构的L线感应电极(6)，所述模数转换电路(4)电连接有电流采样电路(19)，电流采样电路(19)电连接开口CT铁芯(16)，开口CT铁芯(16)套设在零线或火线上，开口CT铁芯(16)电连接电源管理电路(14)，电源管理电路(14)电连接有电池(15)和开口CT铁芯(16)；电源管理电路(14)包括与开口CT铁芯(16)电连接的取电电路，取电电路电连接处理器(5)和电池充放电管理电路，电池充放电管理电路电连接电池(15)；所述感应天线N(2)包括用于感应零线电压并与零线构成电容结构的N线感应电极(7)；所述L线感应电极(6)处于C形的火线绝缘夹具(8)内，N线感应电极(7)处于C形的零线绝缘夹具(9)内；L线感应电极(6)邻近火线一侧和N线感应电极(7)邻近零线一侧均固定有绝缘层(5)。
2.如权利要求1所述的电能表后停复电检测装置，其特征在于，所述L线感应电极(6)和N线感应电极(7)均为C形；取电电路包括整流桥，整流桥连接有二极管一端和稳压管一端，所述稳压管另一端连接至电源地，二极管另一端连接有电容和电池充放电管理电路的充放电管理芯片。
3.如权利要求1所述的电能表后停复电检测装置，其特征在于，所述模数转换电路(4)和处理器(5)集合到一个芯片上。
4.如权利要求1所述的电能表后停复电检测装置，其特征在于，所述处理器(5)电连接有时钟模块(11)、通讯模块(12)和存储模块(13)。
5.如权利要求1所述的电能表后停复电检测装置，其特征在于，所述电池(15)为可充电电池，所述可充电电池包括锂电池和镍氢电池。
6.如权利要求1所述的电能表后停复电检测装置，其特征在于，所述信号调理电路(3)包括采样电阻，采样电阻一端电连接感应天线L(1)和运算放大器的负极，另一端连接感应天线N(2)和运算放大器的正极，运算放大器的输出端电连接带通滤波电路，带通滤波电路与模数转换电路(4)电连接。
7.一种电能表后停复电检测方法，其特征在于，所述采用权利要求1-6任一所述的电能表后电压检测装置，步骤如下：
步骤一、启动电能表后电压检测装置，并进行初始化；
步骤二、实时采集电压值U，同时采集电流值I；
步骤三、当电压值U低于预设的阈值Uset，即U<Uset，且电流值I为0时，判别为停电，并记录该状态的时间，存储该记录，并通过通信将该信息传输到电能表，电能表传输到主站进行上报；在停电状态下，当检测到U≥Uset时，则判别为来电，并记录该状态的时间，存储该记录，并通过通信将该信息传输到电能表，电能表传输到主站进行上报。
8.如权利要求7所述的电能表后电压检测方法，其特征在于，智能设备通过定时器设定运行间隔事件，采用运行-休眠-运行-休眠的方式阶段性开启。
9.如权利要求7所述的电能表后电压检测方法，其特征在于，所述智能设备通过感应天线N(2)感应到零线有电时，采用开口CT铁芯(16)供电，当线路无电流时采用电池(15)供电；当电池(15)未满电，且线路有电流时，采用开口CT铁芯(16)对电池(15)充电。
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