CN104360140A - 单相电能表零线电流测量方法及测量电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单相电能表零线电流测量方法及测量电路，首先采用一个电流传感器获取火线电流的输出与零线电流的输入的差分电流值；并获取火线电流值；根据所述差分电流值以及火线电流值实时获得零线电流值。本发明采用差分测量方式，仅利用一个电流传感器同时采样火线电流输出与零线电流输入，由此能精确获取零线电流值，大大降低零线电流传感器的技术要求，该电流传感器的电流测量动态范围在100:1以内即可，大幅降低电流测量动态范围，降低传感器材料成本和制造成本，同时还可以降低计量芯片零线采样通道ADC的性能要求和硬件成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种单相电能表零线电流测量方法及测量电路。
背景技术
随着社会的发展、居民家庭各种大功耗生活电器的普及、家庭用电负荷不断增大，电费成为家庭的一项重要日常生活开支之一，人们对电费的关注程度也日益增加，社会上各种形形色色的窃电手段不断涌出，其中零线测量成为电能表一项必不可少的防窃电检测手段。
现有的零线电流测量方法普遍采用单独的电流传感器采集零线电流，由于用电负荷的增加，零线电流传感器的动态范围要求比较宽,动态范围超过1000:1，导致成本相应增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种低成本、高可靠、易实现的单相电能表零线电流测量方法及测量电路。
本发明提供的这种单相电能表零线电流测量方法，该方法包括如下步骤：
步骤一，采用一个电流传感器获取火线电流的输出与零线电流的输入的差分电流值；并获取火线电流值；
步骤二，根据所述差分电流值以及火线电流值实时获得零线电流值。
所述火线电流值采用火线电流传感器获得。所述火线电流传感器采用电磁式电流互感器CT或锰铜。
该方法还包括设置窃电判断阈值；将所述差分电流值与火线电流值的比值与该窃电判断阈值进行比较，若该比值大于或等于该窃电判断阈值，则推断此时电能表处于窃电状态。
所述窃电判断阀值为电流窃电判断的依据；该值在出厂前根据电能表的规格、应用情况进行设置。
一种单相电能表零线电流测量电路，包括火线电流传感器、火线输入端子、火线输出端子、零线输入端子、零线输出端子、负载和电能计量芯片，其特征在于，该电路还包括差分电流传感器，差分电流传感器采集流经火线输出端子的火线输出电流值与流经零线输入端子的零线电流输入值的差分电流值；火线由火线输入端子输入，然后通过火线电流传感器，由该传感器获取火线电流值后再经由火线输出端子输出；零线由零线输入端子输入，然后由零线输出端子输出；负载接于火线输出端子和零线输入端子之间；火线电流传感器还与电能计量芯片连接；差分电流传感器还与电能计量芯片连接。
所述火线电流传感器的输出端与电能计量芯片的ADC端口连接，用于采集火线电流值。所述差分电流传感器的输出端与电能计量芯片的ADC端口连接，用于采集火线电流的输出与零线电流的输入的差分电流值。
本发明采用差分测量方式，仅利用一个电流传感器同时采样火线电流输出与零线电流输入，由此能精确获取零线电流值，大大降低零线电流传感器的技术要求，该电流传感器的电流测量动态范围在100:1以内即可，大幅降低电流测量动态范围，降低传感器材料成本和制造成本，同时还可以降低计量芯片零线采样通道ADC的性能要求和硬件成本。此外，本发明还可以在设定阈值的前提下，对电能表是否存在窃电予以判断，为用电部门进行防窃电工作做出贡献。
附图说明
图1是本发明的一种实施方式示意图。
具体实施方式
本发明采用差分测量的方式获取零线电流值，并由此还可对电能表是否存在窃电行为进行精准判定，具体的步骤如下：
步骤一，采用一个电流传感器获取火线电流的输出与零线电流的输入的差分电流值I LN；并获取火线电流值I L；
步骤二，利用所述差分电流值I LN和火线电流值I L实时获得零线电流值I N。
此外，本发明还可加入如下步骤，判断是否有窃电行为。
步骤三，设置窃电判断阈值E；将所述差分电流值I LN与火线电流值I L的比值与该窃电判断阈值E进行比较，若该比值大于或等于该窃电判断阈值，则推断此时电能表处于窃电状态。
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明包括火线电流传感器、差分电流传感器、火线输入端子L_A、火线输出端子L_B、零线输入端子N_A、零线输出端子N_B、负载和电能计量芯片。
火线通过火线输入端子L_A输入，然后通过火线电流传感器，由该传感器采集火线电流值I L后由火线输出端子L_B输出；零线由零线输入端子N_A输入，然后由零线输出端子N_B输出；差分电流传感器采集流经接线端子L_B的火线输出电流值与流经接线端子N_A的零线电流输入值的差分电流值I LN。负载接于火线输出端子L_B和零线输入端子N_A之间。
火线电流传感器的输出端与电能计量芯片的ADC端口连接，用于采集火线电流值IL。差分电流传感器的输出端与电能计量芯片的ADC端口连接，用于采集火线电流的输出与零线电流的输入的差分电流值I LN。
本发明的电能计量芯片采用具有三路独立采样的电能计量芯片，该三路ADC采样端口分别采集火线电流和火线电流的输出与零线电流的输入的差分电流值。
本发明的火线电流传感器可采用电流互感器CT或锰铜采样继电器。火线输入端子L_A、火线输出端子L_B、零线输入端子N_A和零线输出端子N_B均为接线端子。
理论上，在没有窃电的情况下火线电流输出恒等于零线电流输入，即利用差分方法采样的差分电流传感器测量值I LN应该为零，然后利用火线电流传感器采样测得的火线电流值就可以得到零线电流的大小；并且利用火线电流测量值、差分电流传感器测得的电流值及相应的计算方法就可以准确判断电表是否处于窃电状态。
理论上在没有窃电的状态下，火线电流值等于零线电流值即：I L =I N,差分电流传感器测得火线电流输出与零线电流输入的电流值I LN =0。
在实际应用中，由于电能表各器件的离散性及其MCU的计算误差，即使没有窃电状态下I LN也不会完全等于零，即零线电流I N = I L + I LN。
如果差分电流传感器测量的零线火线间的差分电流I LN与火线电流I L的比值大于窃电判断阀值E（E可在电表出厂时设置），即I LN/I L≥E，则可以准确判断此时电能表处于窃电状态，可通知相关工作人员去现场取证。
本发明的窃电判断阀值E为电流窃电判断的依据，为可以自由设置的参数，应在出厂前根据电能表的规格及其应用情况进行设置。
Claims (8)
1.一种单相电能表零线电流测量方法，该方法包括如下步骤：
步骤一，采用一个电流传感器获取火线电流的输出与零线电流的输入的差分电流值；并获取火线电流值；
步骤二，根据所述差分电流值以及火线电流值实时获得零线电流值。
2.根据权利要求1所述的单相电能表零线电流测量方法，其特征在于，所述火线电流值采用火线电流传感器获得。
3.根据权利要求2所述的单相电能表零线电流测量方法，其特征在于，所述火线电流传感器采用电磁式电流互感器CT或锰铜。
4.根据权利要求1所述的单相电能表零线电流测量方法，其特征在于，该方法还包括设置窃电判断阈值；将所述差分电流值与火线电流值的比值与该窃电判断阈值进行比较，若该比值大于或等于该窃电判断阈值，则推断此时电能表处于窃电状态。
5.根据权利要求4所述的单相电能表零线电流测量方法，其特征在于，所述窃电判断阀值为电流窃电判断的依据；该值在出厂前根据电能表的规格、应用情况进行设置。
6.一种单相电能表零线电流测量电路，包括火线电流传感器、火线输入端子、火线输出端子、零线输入端子、零线输出端子、负载和电能计量芯片，其特征在于，该电路还包括差分电流传感器，差分电流传感器采集流经火线输出端子的火线输出电流值与流经零线输入端子的零线电流输入值的差分电流值；火线由火线输入端子输入，然后通过火线电流传感器，由该传感器获取火线电流值后再经由火线输出端子输出；零线由零线输入端子输入，然后由零线输出端子输出；负载接于火线输出端子和零线输入端子之间；火线电流传感器还与电能计量芯片连接；差分电流传感器还与电能计量芯片连接。
7.根据权利要求6所述的单相电能表零线电流测量电路，其特征在于，所述火线电流传感器的输出端与电能计量芯片的ADC端口连接，用于采集火线电流值。
8.根据权利要求6所述的单相电能表零线电流测量电路，其特征在于，所述差分电流传感器的输出端与电能计量芯片的ADC端口连接，用于采集火线电流的输出与零线电流的输入的差分电流值。
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