CN111609950A - 电能表的接线端测温功能校验装置及校验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电能表的接线端测温功能校验装置及其校验方法，包括端子座，端子座上设有间隔均匀的四个连接柱，每个连接柱对应连接一个待测电能表的接线端子，每个连接柱包括由外至内依次设置的导电壳、绝缘导热层以及发热芯，发热芯连接升流器，连接电源输入端子的连接柱的导电壳连接交流稳压电源，连接负载接入端子的导电壳连接蓝牙断路器，蓝牙断路器连接程控大功率电子负载，电能表、升流器以及程控大功率电子负载连接控制模块。本发明通过将连接柱的导电壳连接交流稳压电源和程控大功率电子负载、发热芯连接升流器，准确模拟电能表在工作过程中出现的不规范接线端发热情况，高精度还原故障情况，保证了校验结果的准确性。

Description

电能表的接线端测温功能校验装置及校验方法

技术领域

本发明涉及智能电能表领域，具体涉及一种电能表的接线端测温功能校验装置及其校验方法。

背景技术

在电能表自动化检定中，接线端自动压接可靠性已经成为制约电能表自动化检定的关键技术难题。电能表现场安装使用时，如果接线端子接线不规范，例如压线螺丝没有拧紧夹住导线、或者使用的导线过细，造成接触面过小导致接触不良，使得接触电阻过大，或其它原因(电路电流大于电能表最大电流)，当有大电流、长时间运行情况下，导致接线端子处会发热，端子温升过高，容易造成检测装置或者电能表损坏，严重时会烧毁接线端子和电能表，引发火灾、人身伤害等安全事故。因此接线端温升监测成为一个日益重要的研究课题。现有的电能表在接线端增加了测温功能，通过测量端子温度与设定值进行比对，超过设定值时电能表发出声光报警，同时切断供电，并通过通信模块将事件上传给主站。为了使端子温度测量更加准确、可靠，避免出现误报、漏报事件发生，需要对电能表接线端测温功能进行校验。

中国专利201910602595.0公开了一种电能表接线端子温度检测的校验装置及其校验方法，包括温度检测校验装置，温度检测校验装置包括与控制器通过电缆连接的端子座，端子座上连接有多个接线柱，一个接线柱对应连接一个接线端子，每个接线端子上设置温度传感器I，每个接线柱包括金属壳体，金属壳体内设有温度传感器II和发热装置，金属壳体端部设有与电能表接线端上的金属触头相接触的连接触头；通过控制器控制发热装置给电能表接线端子施加设定好的温度，在当前温度下控制器读取电能表自身获取的接线端子温度数据，然后将设定值与电能表自身获取的接线端子温度值进行比较，从而判断电能表内部接线端子温度检测是否准确。为了校验方便，温度检测校验装置的温度传感器II设置于电能表外的接线柱内部，紧挨发热装置，温度传感器II实际测得的是接线柱温度，而电能表的温度传感器I通常设置于电能表内的接线端子尾部，而接线端子尾部主要依靠热传导升温，导致温度传感器I与温度传感器II的测量结果之间存在误差，而且随着发热装置越高，误差越大；由于电能表在工作一段时间后，各接线端子存在普遍升温现象，校验方法无论是模拟现实，还是实际发生，均应基于升温现象已经存在的大前提，而现有技术中的校验装置和方法，更侧重于故障温度检测，并未进一步涉及普遍升温现象的准确模拟和高精度还原，不能完全模拟出不规则接线的现象，校验结果的准确性有待商榷。

发明内容

本申请人针对上述现有生产中这些缺点，克服以上缺陷，提供一种结构合理的电能表的接线端测温功能校验装置及其校验方法，基于接线时普遍升温现象，准确模拟不规范接线引起局部过温或者温升过快的故障，从而提高测量结果的准确性，减小误差。

本发明所采用的技术方案如下：

一种电能表的接线端测温功能校验装置，包括端子座，端子座上设有间隔均匀的若干个连接柱，每个连接柱对应连接一个待测电能表的接线端子，接线端子包括电源输入端子和负载接入端子；每个连接柱包括由外至内依次设置的导电壳、绝缘导热层以及发热芯，发热芯连接升流器，连接电源输入端子的连接柱的导电壳连接大功率的交流稳压电源，连接负载接入端子的导电壳连接蓝牙断路器，蓝牙断路器连接程控大功率电子负载，电能表、升流器以及程控大功率电子负载通过电缆连接控制模块。

每个接线端子尾部开设连接孔，端子座上的连接柱插设于连接孔内，并与接线端子导电连接，连接孔的侧壁开设两个通孔，控制模块连接的第一温度传感器固定于通孔上。

连接柱与接线端子过盈配合，导电壳的端部直径大于连接孔的内径，导电壳的端部为十字开口结构，内部空心；当连接柱***连接孔时，导电壳的端部与连接孔的孔壁紧密接触。

控制模块包括MCU控制器、以及分别与MCU控制器连接的无线通信模块、有线通信模块、显示器、第一温控模块、第二温控模块、数据采集模块及报警器；数据采集模块连接第一温度传感器，第二温控模块连接升流器的控制端，第一温控模块连接程控大功率电子负载的控制端，有线通信模块连接电能表。

发热芯采用直径4mm、长度50mm的铁铬铝合金高阻值导体，发热芯的电阻值为6～12欧姆；交流稳压电源为220V大功率交流稳压电源。

第一温度传感器为光纤光栅温度传感器，光纤光栅温度传感器的光纤光栅封装在铜材料制成的套管内，套管外部设有陶瓷材料的导热保护套。

还提供一种使用上述电能表的接线端测温功能校验装置的校验方法，包括如下步骤：

步骤一、接线：将端子座上的连接柱对应***电能表的接线端子中，第一温度传感器和螺栓分别***每个接线端子的通孔中；

步骤二、设置：控制装置预先设定电能表的接线端子报警温度阀值、拉闸温度阀值以及规范接线温度阈值；

步骤三、模拟规范接线：控制装置通过第一温控模块控制程控大功率电子负载，使其自动调整通过接线端子的电流，并判断各个接线端子温度是否达到设定值；当达到设定值并保持一定时间后，控制装置通过有线或无线通信方式与电能表通信，读取电能表内第二温度传感器的温度测量值，并与接线端子的温度设定值进行比对，比对结果在控制装置的显示器上显示；当比对结果超出允许误差范围时，控制装置通过显示器和报警器进行告警、提示，同时控制装置将校验结果发送给电能表，让电能表对测量值进行自动修正；当比对结果在允许误差范围内时，控制装置控制进行下一个温度点的校验，直到完成所有温度点的校验；

步骤四、模拟不规范接线：控制装置通过第一温控模块控制程控大功率电子负载，使其自动调整通过接线端子的电流，并根据接线端子报警温度阀值或拉闸温度阀值，通过第二温控模块控制升流器，使一个连接柱内的发热芯导电，加热连接柱，当连接柱温度低于设定值时，控制装置通过控制升流器使发热芯通电；当连接柱温度达到预先设定值时，则使发热芯断电；当达连接柱对应的接线端子温度到设定值并保持一定时间后，控制装置通过有线或无线通信方式与电能表通信，读取第二温度传感器的温度测量值，并与接线端子的温度设定值进行比对。

在步骤三和步骤四中，试验过程中控制装置一方面通过蓝牙模块不停的读取电能表的自身测得的接线端子温度，另一方面不断记录接线端子采集点上带时间标记的温度，读取接线端子的测温数据并与电能表自身测得的接线端子温度相比对。

在步骤四中，控制装置预先设置温度和电流的关系曲线；温度和电流的关系曲线是通过预先实测流过发热芯的不同电流和对应位置上的接线端子采集点上的不同温度，采用最小二乘法进行曲线拟合而得到；控制装置根据温度和电流的关系曲线，并通过程控大功率电子负载来调节流过发热芯的电流而快速获取到想要验证的温度点。

在步骤四中，控制装置通过蓝牙模块读取电能表的测温相关状态信息，判断电能表接线端子测温功能的符合性；所述测温相关状态信息包括报警、拉合闸命令状态、事件记录及外置断路器的状态。

本发明的有益效果如下：

1、本发明通过将连接柱的导电壳连接交流稳压电源和程控大功率电子负载，可以实现规范接线时电能表测温功能的精度校验；再通过将发热芯连接升流器，基于普遍升温现象，准确模拟电能表在工作过程中出现的不规范接线端发热情况，高精度还原故障情况，保证了校验结果的准确性；

2、本发明通过将第一温度传感器设置于接线端子的螺纹孔上，使第一温度传感器测得接线端子的温度，第一温度传感器和电能表自带的第二温度传感器的测量对象一致，测量结果之间误差较小，提高了温度测量的准确性；

3、本发明通过将导电壳的端部直径略大于连接孔的内径，端部呈十字开口结构，内部空心，使连接柱***电能表的接线端子时，具有一定的接线压力，保证电气连接的可靠性，同时导电壳的端部与连接孔的孔壁紧密接触，接触面积大，热传导效果好，加快实现热平衡，减少等待时间；

4、本发明通过第一温度传感器采用光纤光栅温度传感器，光纤光栅温度传感器体积小，响应速度快，不仅能够精确测量温度变化，而且可以屏蔽电磁干扰影响，提高测量精度。

附图说明

图1为本发明的方框示意图。

图2为本发明的控制模块的方框示意图。

图3为本发明的连接柱的结构示意图。

图中：1、控制器；2、升流器；3、程控大功率电子负载；4、蓝牙断路器；5、交流稳压电源；6、端子座；7、连接柱；8、螺栓；9、第一温度传感器；10、电能表；11、MCU控制器；12、无线通信模块；13、有线通信模块；14、显示器；15、第一温控模块；16、第二温控模块；17、数据采集模块；18、报警器；71、导电壳；72、导热层；73、发热芯；74、第二电源线；75、第一电源线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一

如图1～3所示，本发明所述的一种电能表的接线端测温功能校验装置，包括端子座6，端子座6上设有间隔均匀的四个连接柱7，每个连接柱7对应连接一个待测电能表10的接线端子，接线端子包括一对电源输入端子和一对负载接入端子，如图3所示，每个连接柱7包括由外至内依次设置的金属导电壳71、绝缘导热层72以及发热芯73，发热芯73为高阻值导体，发热芯73通过第二电源线74分别连接升流器2，连接电源输入端子的连接柱7的金属导电壳71通过第一电源线75连接大功率的交流稳压电源5，连接负载接入端子的金属导电壳71通过第一电源线75连接蓝牙断路器4，蓝牙断路器4连接程控大功率电子负载3，电能表10、升流器2以及程控大功率电子负载3通过电缆连接控制模块1。通过将连接柱7的导电壳71连接交流稳压电源5和程控大功率电子负载3，可以实现规范接线时电能表10测温功能的精度校验；再通过将发热芯73连接升流器2，准确模拟电能表10在工作过程中出现的不规范接线端发热情况，高精度还原故障情况，保证了校验结果的准确性。

接线端子位于电能表10的末端，每个接线端子尾部开设连接孔，连接孔为盲孔，接线端子的头部分别与电能表10的第二温度传感器固定连接，第二温度传感器用于测量接线端子温度；端子座6上的连接柱7插设于连接孔内，并与接线端子导电连接，连接孔的侧壁开设两个螺纹通孔，控制模块1连接的第一温度传感器9和螺栓8分别通过螺纹连接固定于通孔上，第一温度传感器9用于测量连接柱7的温度，螺栓8穿过通孔将连接柱7与接线端子抵紧固定，实现两者电气连接。通过将第一温度传感器9设置于接线端子的螺纹孔上，使第一温度传感器9测得接线端子的温度，第一温度传感器9和第二温度传感器的测量对象一致，测量结果之间误差较小，提高了温度测量的准确性。

如图2所示，控制模块1包括MCU控制器11、以及分别与MCU控制器11连接的无线通信模块12、有线通信模块13、显示器14、第一温控模块15、第二温控模块16、数据采集模块17及报警器18。其中，数据采集模块17连接第一温度传感器9，第二温控模块16连接升流器2的控制端，第一温控模块15连接程控大功率电子负载3的控制端，有线通信模块13连接电能表10。

交流稳压电源5为220V大功率交流稳压电源。

发热芯73为电阻值为6～12欧姆的高阻值导体。发热芯73采用直径4mm、长度50mm的铁铬铝合金高阻值导体。

导电壳71采用铜材，导电壳71的端部直径略大于连接孔的内径，使连接柱7与接线端子过盈配合，导电壳71的端部呈十字开口结构，内部空心，使连接柱7***电能表10的接线端子的连接孔时，具有一定的接线压力，保证电气连接的可靠性，同时导电壳71的端部与连接孔的孔壁紧密接触，接触面积大，热传导效果好。

第一温度传感器9为光纤光栅温度传感器，光纤光栅温度传感器的光纤光栅封装在铜材料制成的套管内，套管外部设有陶瓷材料的导热保护套，内部的套管导热性能优良，外部的导热保护套绝缘性好，抗电磁干扰能力强，光纤光栅温度传感器体积小，响应速度快，不仅能够精确测量温度变化，而且可以屏蔽电磁干扰影响。

实施例二

本发明所述的一种电能表的接线端测温功能校验方法，包括如下步骤：

步骤一、接线：将端子座6上的连接柱7对应***电能表10的接线端子中，第一温度传感器9和螺栓8分别***每个接线端子的通孔中；

步骤二、设置：控制装置1预先设定电能表10的接线端子报警温度阀值、拉闸温度阀值以及规范接线温度阈值；

步骤三、模拟规范接线：控制装置1通过第一温控模块15控制程控大功率电子负载，使其自动调整通过四个接线端子的电流，并根据第一温度传感器9测得的温度值判断各个接线端子温度是否达到设定值；当达到设定值并保持一定时间后，控制装置1通过有线或无线通信方式与电能表10通信，读取电能表10内第二温度传感器的温度测量值，并与接线端子的温度设定值进行比对，比对结果在控制装置1的显示器14上显示；当比对结果超出允许误差范围时，控制装置1通过显示器14和报警器18进行告警、提示，同时控制装置1将校验结果发送给电能表10，让电能表10对测量值进行自动修正；当比对结果在允许误差范围内时，控制装置1控制进行下一个温度点的校验，直到完成所有温度点的校验；

步骤四、模拟不规范接线：控制装置1通过第一温控模块15控制程控大功率电子负载，使其自动调整通过四个接线端子的电流，并根据接线端子报警温度阀值或拉闸温度阀值，通过第二温控模块16控制升流器2，使一个连接柱7内的发热芯73导电，加热连接柱7，当连接柱7温度低于设定值时，控制装置1通过控制升流器2使发热芯73通电；当连接柱7温度达到预先设定值时，则使发热芯73断电；当达连接柱7对应的接线端子温度到设定值并保持一定时间后，控制装置1通过有线或无线通信方式与电能表10通信，读取第二温度传感器的温度测量值，并与接线端子的温度设定值进行比对。

在步骤三和步骤四中，试验过程中控制装置1一方面通过蓝牙模块不停的读取电能表10的自身测得的四个接线端子温度，另一方面不断记录四个接线端子采集点上带时间标记的温度，读取四个接线端子的测温数据并与电能表10自身测得的四个接线端子温度相比对。

控制装置1预先设置温度和电流的关系曲线；温度和电流的关系曲线是通过预先实测流过发热芯73的不同电流和对应位置上的接线端子采集点上的不同温度，采用最小二乘法进行曲线拟合而得到；控制装置1根据温度和电流的关系曲线，并通过程控大功率电子负载3来调节流过发热芯73的电流而快速获取到想要验证的温度点。

在步骤四中，控制装置1通过蓝牙模块读取电能表10的测温相关状态信息，判断电能表接线端子测温功能的符合性；所述测温相关状态信息包括报警、拉合闸命令状态、事件记录及外置断路器的状态。

在步骤四中，控制装置1可以同时控制多个连接柱7内的发热芯73导电发热。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。在其他实施例中，电能表可具有多个接线端子，控制器1连接的第二温度传感器9、端子座6上的连接柱7的数量与接线端子数量相同。电能表10带有蓝牙模块，与蓝牙断路器4通过蓝牙模块通信连接。

Claims (10)

1.一种电能表的接线端测温功能校验装置，其特征在于：包括端子座(6)，端子座(6)上设有若干连接柱(7)，每个连接柱(7)对应连接一个电能表(10)的接线端子，接线端子包括电源输入端子和负载接入端子；每个连接柱(7)包括由外至内依次设置的金属导电壳(71)、绝缘导热层(72)以及发热芯(73)，发热芯(73)连接升流器(2)，连接电源输入端子的连接柱(7)的导电壳(71)连接交流稳压电源(5)，连接负载接入端子的导电壳(71)连接蓝牙断路器(4)，蓝牙断路器(4)连接程控大功率电子负载(3)，电能表(10)、升流器(2)以及程控大功率电子负载(3)连接控制模块(1)，与控制模块(1)连接的第一温度传感器(9)固定于接线端子上。

2.按照权利要求1所述的电能表的接线端测温功能校验装置，其特征在于：每个接线端子尾部开设连接孔，端子座(6)上的连接柱(7)插设于连接孔内，并与接线端子导电连接，连接孔的侧壁开设两个通孔，第一温度传感器(9)的探头固定于通孔上。

3.按照权利要求2所述的电能表的接线端测温功能校验装置，其特征在于：连接柱(7)与接线端子的连接孔过盈配合，导电壳(71)的端部直径大于连接孔的内径，导电壳(71)的端部为十字开口结构，内部空心；当连接柱(7)***连接孔时，导电壳(71)的端部与连接孔的孔壁紧密接触。

4.按照权利要求1所述的电能表的接线端测温功能校验装置，其特征在于：控制模块(1)包括MCU控制器(11)、以及分别与MCU控制器(11)连接的无线通信模块(12)、有线通信模块(13)、显示器(14)、第一温控模块(15)、第二温控模块(16)、数据采集模块(17)及报警器(18)；数据采集模块(17)连接第一温度传感器(9)，第二温控模块(16)连接升流器(2)的控制端，第一温控模块(15)连接程控大功率电子负载(3)的控制端，有线通信模块(13)连接电能表(10)。

5.按照权利要求1所述的电能表的接线端测温功能校验装置，其特征在于：发热芯(73)采用直径4mm、长度50mm的铁铬铝合金高阻值导体，发热芯(73)的电阻值为6～12欧姆；交流稳压电源(5)为220V大功率交流稳压电源。

6.按照权利要求1所述的电能表的接线端测温功能校验装置，其特征在于：第一温度传感器(9)为光纤光栅温度传感器，光纤光栅封装在铜材料制成的套管内，套管外部设有陶瓷材料的导热保护套。

7.采用按照权利要求1所述的电能表的接线端测温功能校验装置的校验方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、接线：将端子座(6)上的连接柱(7)对应***电能表(10)的接线端子中，第一温度传感器(9)和螺栓(8)分别***每个接线端子的通孔中；

步骤二、设置：控制装置(1)预先设定电能表(10)的接线端子报警温度阀值、拉闸温度阀值以及规范接线温度阈值；

步骤三、模拟规范接线：控制装置(1)通过第一温控模块(15)控制程控大功率电子负载，使其自动调整通过接线端子的电流，并判断各个接线端子温度是否达到设定值；当达到设定值并保持一定时间后，控制装置(1)通过有线或无线通信方式与电能表(10)通信，读取电能表(10)内第二温度传感器的温度测量值，并与接线端子的温度设定值进行比对，比对结果在控制装置(1)的显示器(14)上显示；当比对结果超出允许误差范围时，控制装置(1)通过显示器(14)和报警器(18)进行告警、提示，同时控制装置(1)将校验结果发送给电能表(10)，让电能表(10)对测量值进行自动修正；当比对结果在允许误差范围内时，控制装置(1)控制进行下一个温度点的校验，直到完成所有温度点的校验；

步骤四、模拟不规范接线：控制装置(1)通过第一温控模块(15)控制程控大功率电子负载，使其自动调整通过接线端子的电流，并根据接线端子报警温度阀值或拉闸温度阀值，通过第二温控模块(16)控制升流器(2)，使一个连接柱(7)内的发热芯(73)导电，加热连接柱(7)，当连接柱(7)温度低于设定值时，控制装置(1)通过控制升流器(2)使发热芯(73)通电；当连接柱(7)温度达到预先设定值时，则使发热芯(73)断电；当达连接柱(7)对应的接线端子温度到设定值并保持一定时间后，控制装置(1)通过有线或无线通信方式与电能表(10)通信，读取第二温度传感器的温度测量值，并与接线端子的温度设定值进行比对。

8.按照权利要求7所述的电能表的接线端测温功能校验方法，其特征在于：在步骤三和步骤四中，试验过程中控制装置(1)一方面通过蓝牙模块不停的读取电能表(10)的自身测得的接线端子温度，另一方面不断记录接线端子采集点上带时间标记的温度，读取接线端子的测温数据并与电能表(10)自身测得的接线端子温度相比对。

9.按照权利要求7所述的电能表的接线端测温功能校验方法，其特征在于：在步骤四中，控制装置(1)预先设置温度和电流的关系曲线；温度和电流的关系曲线是通过预先实测流过发热芯(73)的不同电流和对应位置上的接线端子采集点上的不同温度，采用最小二乘法进行曲线拟合而得到；控制装置(1)根据温度和电流的关系曲线，并通过程控大功率电子负载(3)来调节流过发热芯(73)的电流而快速获取到想要验证的温度点。

10.按照权利要求7所述的电能表的接线端测温功能校验方法，其特征在于：在步骤四中，控制装置(1)通过蓝牙模块读取电能表(10)的测温相关状态信息，判断电能表接线端子测温功能的符合性；所述测温相关状态信息包括报警、拉合闸命令状态、事件记录及外置断路器的状态。

Images