CN111830297B - 一种电能表0.5mT工频磁场下防干扰的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电能表0.5mT工频磁场下防干扰的方法,包括如下步骤:1)上电初始化;2)对电能表的输出功率进行采样,如果功率大于第一预设值,进入步骤3),否则进入步骤4);执行常规的计量功能,回到步骤2);4)将采样到的功率与第二预设值进行比较,如果连续采样到N次小于第二预设值,进入步骤5);5)进入工频磁场判定流程,每秒采样电能表的电压电流功率数据,设定一个统计周期,每个统计周期结束后,进入步骤6);6)根据上一个统计周期采样的功率,判断上一个统计周期的工频磁场状态,如果判定处于工频磁场状态进入步骤7);7)在确定上一个统计周期内、电能表处于工频磁场状态下,将当前而来的脉冲信号屏蔽。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域,尤其是一种电能表0.5mT工频磁场下防干扰的方法。
背景技术
随着经济的快速发展,生产生活的自动化智能化越来越被人们依赖,而这些都离不开对电力的需求。电力终端作为电网终端的一环,规模也在不断扩大。而电能表是一种非常重要的电力终端。
国网2013年新标准《单相智能电能表技术规范》对0.5mT工频磁场无负载要求:电能表处于工作状态,电流线路无电流,将其放置在0.5mT工频磁场干扰中,电能表的测试输出不应产生多于一个的脉冲。在高精密设备如电能表的设计中,因电能信号的采样精确到毫伏级,微小的磁场波动也可能引起计量的失准,故而必须对磁场进行深入的研究,以屏蔽其干扰。
现有的磁场屏蔽方式主要从锰铜采样方面入手,有两种方式:1)改变取样信号线的焊接位置,使感应电压相互抵消;2)改变采样信号线的缠绕方式,两根信号线未绕紧情况下,线与线之间有缝隙,当电能表处于磁场环境中,磁感线穿过两根线间缝隙,导线上会出现感应电压,干扰采样信号;两根导线绕紧后,线与线间缝隙可以忽略,感应电压大大减小,提高了电能表误差稳定性。如申请号为201310008166.3的中国专利公开的抗干扰的智能电能表,或者如申请号为201810282319.6的中国专利公开的一种锰铜分流器。
采用如上方式在用电功率大于10w的情况下,磁场感应影响基本可忽略不计。而实际按照电能表技术规范要求,单相电能表的起动电流为0.4%Ib(根据国南网智能电能表技术规范,Ib电流大小为5A,参比电压为220V,则启动功率为4.4w)。这样在小电流的情况下,就会存在磁场感应风险,造成误差偏差较大等情况,甚至在居民未用电的情况下,也会因磁电感应原理引起电能表“莫明”走字,从而影响正常使用,伤害使用者利益。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足,提供一种电能表0.5mT工频磁场下防干扰的方法,能够方便地检测磁场感应并屏蔽,避免造成计量误差。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种电能表0.5mT工频磁场下防干扰的方法,其特征在于:包括如下步骤:
1)上电初始化,电能表上电后,默认开启工频磁场判定屏蔽;
2)对电能表的计量部分的输出功率进行采样,如果功率大于第一预设值,进入步骤3),否则进入步骤4);
3)执行常规的计量功能,回到步骤2);
4)将采样到的功率与第二预设值进行比较,该第二预设值小于第一预设值,如果连续采样到N次小于第二预设值,进入步骤5),否则重复本步骤;N为预先设定的容错值;
5)进入工频磁场判定流程,每秒采样电能表的电压电流功率数据,设定一个统计周期,每个统计周期结束后,首先判断上一个统计周期内的采样次数,如果小于N’,则不进行工频磁场判定,重复本步骤,否则进入步骤6);N’为预先设定的最低采样次数;
6)根据上一个统计周期采样的功率,判断上一个统计周期的工频磁场状态,判断功率小于第二预设值的比率是否大于预设的比率,如果是,表示上一个统计周期内功率存在波动,初步判定处于工频磁场状态,进入步骤7);如果不是,表示上一个统计周期内功率不存在波动,回到步骤5);
7)在确定上一个统计周期内、电能表处于工频磁场状态下,将当前而来的脉冲信号屏蔽,不计入有效的电能值。
优选的,在步骤5)中,以一分钟作为一个统计周期。
优选的,为能确保正常计量有效电能,在步骤5)中,同时将采样的功率实时与第一预设值比较,一旦大于第一预设值,则回到步骤3)。
优选的,在步骤6)中,判断功率小于第二预设值的比率是否大于预设的比率,是指在一个统计周期内所采样的功率值中,小于第二预设值的功率的个数是否大于一定的数值,所述比率为小于预设值的功率的个数和采样次数的比值。
优选的,为避免仅通过功率采样导致误判,在电能表中设置有磁敏电阻采样电路,通过采样磁敏电阻的电压来进一步确认是否处于工频磁场状态。
优选的,所述磁敏电阻采样电路包括第一电阻和第二电阻,所述第一电阻为磁敏电阻,所述第一电阻的一端接地、另一端与第二电阻的一端连接,所述第二电阻的另一端连接到供电电源。
优选的,确保工频磁场判定的准确性,当步骤6)初步判定处于工频磁场状态进入步骤7)之前,采样第一电阻两端的电压值,然后判断是否大于电压预设值,来进一步确认当前是否处于磁场环境,如果是,表示处于工频磁场状态,进入步骤7);如果否,则表示不处于工频磁场状态,回到步骤5)。
进一步地,在步骤7)中,电能表同时记录相关事件记录,包括工频磁场状态进入时间、退出时间和处于工频磁场状态过程中的费率脉冲个数。
进一步地,电能表将相关记录通过通信通道传递到用电信息采集***,用电信息采集***通过通信通道抄读电能表监测到的工频磁场事件,定位故障电能表,排除故障。
所述通信通道为载波、RS485、红外或无线模块。
与现有技术相比,本发明的优点在于:通过对采样功率进行判断,判定是否处于工频磁场状态,并对在工频磁场状态中产生的脉冲信号进行屏蔽,不计入有效的电能值,避免影响正常使用,伤害使用者利益;能够实现用户用电磁场环境监测、数据传输、能及时、快捷、准确的反馈电能表用电情况;同时通过磁敏电阻采样电路进一步确保工频磁场状态判定的准确性;能及时、快捷地获取用户现场异常状态,及时处理;有完整的工频事件记录,可根据费率脉冲,进行电量数据追溯。
附图说明
图1为本发明的方法所采用的磁场监测***的框图;
图2为0.5mT磁场环境功率一分钟采样数据参考变化图;
图3为本发明的方法所采用的磁敏电阻采样电路的示意图;
图4为本发明的方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
参见图1,本发明要保护的是一种电能表0.5mT工频磁场下防干扰的方法,利用电能表1、通信通道2和用电信息采集***3构成磁场监测***,磁场监测***的各组成部分均为现有技术,通信通道2主要包括:载波、RS485、红外、无线模块等。为确保磁场监测的准确性,电能表1中(主控制线路板上)还设置有磁敏电阻采样电路,参见图3,包括第一电阻RM1和第二电阻101,第一电阻RM1为磁敏电阻,第一电阻RM1的一端接地、另一端与第二电阻101的一端连接,第二电阻101的另一端连接到供电电源VCC,通过ADC采样第一电阻RM1两端的电压。通过电能表1的功率监测和磁敏电阻的电压监测,共同判断工频磁场的存在与否。
本发明的原理是,通过对0.5mT工频磁场环境的研究,在参比电压220V、不加电流的情况下,磁场感应信号的影响可直接体现在电能表1的计量芯片的输出功率有效值数据上,按一分钟统计,功率的波动情况可以参见图2,其中横坐标为时间,纵坐标为功率。
按国南网技术规范,单相智能电能表的起动功率为4.4W,考虑到计量芯片精度等因素,常规计量芯片内部防潜设置在起动功率的70%,即3W以下不累积入计量芯片电能量寄存器中。在0.5mT磁场环境下,功率存在波动,必然有部分能量累积计入到计量芯片电能量寄存器中,当累计的电能量达到一定值时,就会造成电能表处脉冲走字的现象。
正常的起动试验,电能表所表现的功率值基本稳定在4.4w上下,与0.5mT磁场环境下的功率波动存在较大差异,由此可以识别电能表的用电环境。
本发明的防干扰的方法,包括如下步骤:
1)上电初始化,电能表1上电后,默认开启工频磁场判定屏蔽,屏蔽小信号电流、功率、屏蔽出脉冲,防止上电过程中电流冲击,过早进入工频磁场判定流程;
2)对电能表1的计量部分的输出功率(如1秒1次)进行采样,如果功率大于第一预设值,如10W,进入步骤3),否则进入步骤4);
3)执行常规的计量功能:将采样到的功率作为有效的功率进行保存,并通过累计获得有效的电能值;回到步骤2);
4)将采样到的功率与第二预设值进行比较,如3W,该第二预设值小于第一预设值,如果连续采样到N次小于第二预设值,进入步骤5),否则重复本步骤;N为预先设定的容错值,可以为大于等于1的自然数;
5)进入工频磁场判定流程,每秒采样电能表1的电压电流功率数据,以一分钟作为一个统计周期,每个统计周期结束后,首先判断上一个统计周期内的采样次数,如果小于N’,则不进行工频磁场判定,重复本步骤,否则进入步骤6);N’为预先设定的最低采样次数,为不大于60的自然数,在本实施例中,优选的为20;这是因为在上电后进行采样时,每分钟的计时是不变的,而进入采样的时间是可变的,可能从一分钟的如58s开始***进行采样,则该统计周期内的采样次数过少,容易导致误差,失去统计意义,因此不予进行统计;在本步骤中,同时将采样的功率实时与第一预设值比较,一旦大于第一预设值,则回到步骤3);
6)根据上一个统计周期采样的功率,判断上一个统计周期的工频磁场状态,判断功率小于第二预设值的比率是否大于预设的比率,即在一分钟内所采样的功率值中,小于第二预设值的功率的个数是否大于一定的数值,该比率即为小于预设值的功率的个数和采样次数的比值,如优选的为80%,如果是,表示上一分钟内功率存在波动,即初步判定处于工频磁场状态,进入步骤7);如果不是,表示上一分钟内功率不存在波动,回到步骤5);
7)通过ADC采样第一电阻RM1两端的电压值,然后判断是否大于电压预设值,来进一步确认当前是否处于磁场环境,如果是,表示处于工频磁场状态,进入步骤8);如果否,则表示不处于工频磁场状态,回到步骤5);
8)在确定上一个统计周期内、电能表1处于工频磁场状态下,将当前而来的脉冲信号屏蔽,不计入有效的电能值,同时记录相关事件记录,包括状态进入时间、退出时间,过程中的费率脉冲个数;将相关记录通过通信通道2传递到用电信息采集***3;
9)用电信息采集***3通过通信通道2抄读电能表1监测到的工频磁场事件,定位故障电能表1,排除故障,即及时维护、纠正异常。
当确定进入工频磁场状态时,电能表1与用电采集***3通过通信通道2实现数据交互,能够实时的将电能表1现场检测到的异常事件和报警信号传递给用电信息采集***3。
在上述过程中,默认电能表1处于工频防强磁状态。
Claims (10)
1.一种电能表0.5mT工频磁场下防干扰的方法,其特征在于:包括如下步骤:
1)上电初始化,电能表(1)上电后,默认开启工频磁场判定屏蔽;
2)对电能表(1)的计量部分的输出功率进行采样,如果功率大于第一预设值,进入步骤3),否则进入步骤4);
3)执行常规的计量功能,回到步骤2);
4)将采样到的功率与第二预设值进行比较,该第二预设值小于第一预设值,如果连续采样到N次小于第二预设值,进入步骤5),否则重复本步骤;N为预先设定的容错值;
5)进入工频磁场判定流程,每秒采样电能表(1)的电压电流功率数据,设定一个统计周期,每个统计周期结束后,首先判断上一个统计周期内的采样次数,如果小于N’,则不进行工频磁场判定,重复本步骤,否则进入步骤6);N’为预先设定的最低采样次数;
6)根据上一个统计周期采样的功率,判断上一个统计周期的工频磁场状态,判断功率小于第二预设值的比率是否大于预设的比率,如果是,表示上一个统计周期内功率存在波动,初步判定处于工频磁场状态,进入步骤7);如果不是,表示上一个统计周期内功率不存在波动,回到步骤5);
7)在确定上一个统计周期内、电能表(1)处于工频磁场状态下,将当前而来的脉冲信号屏蔽,不计入有效的电能值。
2.根据权利要求1所述的电能表0.5mT工频磁场下防干扰的方法,其特征在于:在步骤5)中,以一分钟作为一个统计周期。
3.根据权利要求1所述的电能表0.5mT工频磁场下防干扰的方法,其特征在于:在步骤5)中,同时将采样的功率实时与第一预设值比较,一旦大于第一预设值,则回到步骤3)。
4.根据权利要求1所述的电能表0.5mT工频磁场下防干扰的方法,其特征在于:在步骤6)中,判断功率小于第二预设值的比率是否大于预设的比率,是指在一个统计周期内所采样的功率值中,小于第二预设值的功率的个数是否大于一定的数值,所述比率为小于预设值的功率的个数和采样次数的比值。
5.根据权利要求1所述的电能表0.5mT工频磁场下防干扰的方法,其特征在于:在电能表(1)中设置有磁敏电阻采样电路,通过采样磁敏电阻的电压来进一步确认是否处于工频磁场状态。
6.根据权利要求5所述的电能表0.5mT工频磁场下防干扰的方法,其特征在于:所述磁敏电阻采样电路包括第一电阻(RM1)和第二电阻(101),所述第一电阻(RM1)为磁敏电阻,所述第一电阻(RM1)的一端接地、另一端与第二电阻(101)的一端连接,所述第二电阻(101)的另一端连接到供电电源(VCC)。
7.根据权利要求5所述的电能表0.5mT工频磁场下防干扰的方法,其特征在于:当步骤6)初步判定处于工频磁场状态进入步骤7)之前,采样第一电阻(RM1)两端的电压值,然后判断是否大于电压预设值,来进一步确认当前是否处于磁场环境,如果是,表示处于工频磁场状态,进入步骤7);如果否,则表示不处于工频磁场状态,回到步骤5)。
8.根据权利要求1所述的电能表0.5mT工频磁场下防干扰的方法,其特征在于:在步骤7)中,电能表(1)同时记录相关事件记录,包括工频磁场状态进入时间、退出时间和处于工频磁场状态过程中的费率脉冲个数。
9.根据权利要求8所述的电能表0.5mT工频磁场下防干扰的方法,其特征在于:电能表(1)将相关记录通过通信通道(2)传递到用电信息采集***(3),用电信息采集***(3)通过通信通道(2)抄读电能表(1)监测到的工频磁场事件,定位故障电能表(1),排除故障。
10.根据权利要求9所述的电能表0.5mT工频磁场下防干扰的方法,其特征在于:所述通信通道(2)为载波、RS485或无线模块。
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