CN113325358B - 一种智能电表剩余电流快速检测方法及*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能电表剩余电流快速检测方法及***，其特征是，所述剩余电流快速检测方法包括将采样得到1/4波形的电流瞬时值;通过快速波形整理算法得到剩余电流有效值IE。所述快速波形整理办法包括将1/4波形的电流瞬时值整理成整周波形后通过有效值算法计算出有效值Ie所述获取剩余电流有效值IE还包括对Ie做温度补偿后输出。基于1/4波形计算出有效值，提高剩余电流报警速度；通过对称算法、最值判断及有效值算法，提高剩余电流检测的精确度。对环境温度检测计算温度补偿电流，补偿到剩余电流有效值中，提高温度适应性，进一步提高报警准确率。

Description

一种智能电表剩余电流快速检测方法及***
技术领域
本发明涉及一种电检测报警领域，尤其涉及一种智能电表剩余电流快速检测方法及***。
背景技术
剩余电流是指配电线路中各相电流矢量和不为零的电流，大部分情况下是由设备或线路的漏电引起的，漏电严重时会烧毁电气设备或线路，引起火灾。因此在低压电网中进行剩余电流检测和安装剩余电流动作保护器是防止人身触电、电气火灾及电气设备损坏的一种有效的防护措施。现有技术的剩余电流监测方法有通过计量芯片分别获取火线电流和零线的有效值，将有效值相减得到剩余的电流的有效值，该方法通过火线和零线相减得到的值，对小的电流值精度不高，且一般的计量芯片刷新时间会有1s，320ms，160ms，检测速度较慢。还有通过比对用电时段监控用户火线和零线数据，获取多组有效数据点，计算火线和零线的差值和比值，判断用户用电的火线零线电流的变化率，判断剩余电流的大概范围，该方法通过比对法，监测效率低下，且监测剩余电流的精度得不到验证。
例如，一种在中国专利文献上公开的“一种可测量剩余电流的电能表”，其公告号CN204154810U，包括本实用新型提供一种可测量剩余电流的电能表，包括壳体、接线端子座、相线、零线、继电器、相线电流采样电阻、剩余电流互感器和电路装置；继电器、相线电流采样电阻和剩余电流互感器均设置在壳体内；相线和零线穿过剩余电流互感器；电路装置包括电压采样模块、信号处理模块、A/D转换模块、电能计量模块、单片机处理模块、继电器控制模块、通信模块、LCD显示模块、按键模块和电源模块。但是该方案存在检测效率低，用普通互感器输出值估算剩余电流值，输出电流值的精确度不高的问题，且容易受外界环境影响，发生误报警切断电流的情况，影响报警***的准确度。
发明内容
本发明是为了解决现有技术剩余电流监测方法需要检测若干个整波，计量速度较慢、通过对比法获取有效值，计算精度低影响报警准确度的问题，提供一种检测精度高，报警速度快且准确度高的智能电表剩余电流快速检测方法及***。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种智能电表剩余电流快速检测方法，其特征是，所述剩余电流快速检测方法包括将采样得到1/4波形的电流瞬时值；通过快速波形整理算法得到剩余电流有效值IE。通过使用1/4波形得到有效值的方式，将原先至少需要检测整周周波的计算方法提高的检测效率提升75％。
作为优选，所述快速波形整理办法包括将1/4波形的电流瞬时值整理成整周波形后通过有效值算法计算出有效值Ie。
作为优选，所述快速波形整理算法将1/4波形的电流瞬时值整理成整周波形点阵的方法包括对称算法。
作为优选，所述对称算法包括如下步骤：
步骤S1：对1/4波形的电流瞬时值依次转换成1/4波形的电流绝对值i1,i2,i3,…iN/4；其中N为一个电流周期内采样点数；
步骤S2：将1/4波形的电流瞬时值的绝对值转换成1/2波形的电流值瞬时值；
步骤S3：比较获取1/2波形的电流瞬时值，获取电流瞬时值中的中最大值IMAX，及1/2波形的电流瞬时值中的最小值IMIN；
步骤S4：复制1/2波形的电流瞬时值，通过对称算法获得整周波形。
作为优选，所述的有效值算法包括最值判断：计算最值偏差△I＝|I1-Imax|-|IN/2-Imin|，若满足△I＝0，则Imax为最大值，Imin为最小值。若△I不等于0则采样电流为故障电流，重新采样波形，克服由于环境因素引起的零点飘动，导致计量不准确的问题，提高剩余电流测量的准确性和适用性，剩余电流测算准确。
作为优选，所述获取剩余电流有效值IE还包括对Ie做温度补偿后输出。提高剩余电流监测***对温度的适应性防止引季节或者环境影响导致报警器误报，提高剩余电检测***的精度。
作为优选，所述温度补偿包括：检测智能电表的环境温度T，温度补偿后的电流有效值为IE：IE＝Ie+1*T+2*T2+…+N*TN；
其中，T为当前温度信息，N为一个电流周期内的采样点数.
一种智能电表剩余电流快速检测方法，其特征是，好包括判断有效值IE是否大于门限值，若是，则报警。
一种智能电表剩余电流快速检测***，其特征是，包括主控制器、电流互感器、温度检测***和报警***，所述电流互感器、温度检测***、报警***分别与主控制器连接。
作为优选，所述电流互感器零线与相线流向相对。该互感器将L相电流从上端穿入到下端，将N相电流从下端穿入到上端，则该电流互感器相当于测量L和N的矢量和差值。因为采样到的直接是矢量和，则能完成快速漏电流计算的基本特性要求。
因此，本发明具有如下有益效果：(1)基于1/4波形计算出有效值，提高剩余电流报警速度；(2)通过对称算法、最值判断及有效值算法，提高剩余电流检测的精确度。(3)对环境温度检测计算温度补偿电流，补偿到剩余电流有效值中，提高温度适应性，进一步提高报警准确率。
附图说明
图1是本发明一实施例的剩余电流检测***结构示意图。
图2是本发明一实施例的剩余电流检测方法流程图。
图3是本发明一实施例1/2波形示意图。
图4是本发明一实施例整周波形示意图。
图中：1、主控制器 2、电流互感器 3、零线 4、相线。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例：
如图1～4所示的一种剩余电流快速测量方法及***，包括电流互感器、主控制器、温度传感器、报警器，所述电流互感器、、温度传感器和报警器均与主控制器相连，主控制器包括继电器和计量芯片，该电流互感器将L相电流从上端穿入到下端，将N相电流从下端穿入到上端，则该电流互感器相当于测量L和N的矢量和差值。因为采样到的直接是矢量和，则能完成快速漏电流计算的基本特性要求；温度传感器获取剩余电流检测装置周边的温度信息传输给单片机；计量芯片采用动态范围广、采样速度高的、支持波形输出功能的计量芯片。
剩余电流检测***采用的检测方法包括如下步骤：
检测装置上电后，计量芯片初始化，开启DMA即直接存储器访问传输，设置芯片采样，将AD设置为每个周波采样64个点，启动DMA取波形数据，取在0点附近的两个点做标记，采样16个点，当采样完成16个点的波形数据时，启动快速波形整理算法，快速波形整理办法包括将1/4波形的电流瞬时值整理成整周波形后通过有效值算法计算出有效值Ie。包括如下步骤：
步骤S1：对1/4波形的电流瞬时值依次转换成1/4波形的电流绝对值i1,i2,i3,…i16；其中N为一个电流周期内采样点数；
步骤S2：将1/4波形的电流瞬时值的绝对值转换成1/2波形的电流值瞬时值；
步骤S3：比较获取1/2波形的电流瞬时值，获取电流瞬时值中的中最大值IMAX，及1/2波形的电流瞬时值中的最小值IMIN；
步骤S4：复制1/2波形的电流瞬时值，通过对称算法获得整周波形。
将获取的最大值及最小值以及去的全波数据通过最值判断：计算最值偏差△I＝|I1-Imax|-|I32-Imin|，若满足△I＝0，则Imax为最大值，Imin为最小值。若△I不等于0则采样电流为故障电流，重新采样波形，克服由于环境因素引起的零点飘动，导致计量不准确的问题，提高剩余电流测量的准确性和适用性，剩余电流测算准确。将获得的Imax为最大值，Imin为最小值进行有效值运算获得剩余电流的有效值Ie。
温度传感器检测智能电表的环境温度T，将温度值转换成补偿电流补偿到Ie上，温度补偿后的电流有效值为IE：IE＝Ie+1*T+2*T2+…+N*T64；其中，T为当前温度信息。提高温度适应性，进一步提高报警准确率。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了电流互感器、有效值、瞬时值等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (4)

1. 一种智能电表剩余电流快速检测方法，其特征是，所述剩余电流快速检测方法包括将采样得到1/4 波形的电流瞬时值通过快速波形整理算法得到剩余电流有效值I E：
所述快速波形整理算法包括将1/4波形的电流瞬时值整理成整周波形后通过有效值算法计算出有效值Ie，包括如下步骤：
步骤S1：对1/4 波形的电流瞬时值依次转换成1/4波形的电流绝对值i1,i2,i3,…iN/4；其中N为一个电流周期内采样点数；
步骤S2：将1/4波形的电流瞬时值的绝对值转换成1/2波形的电流值瞬时值；
步骤S3：比较获取1/2 波形的电流瞬时值，获取电流瞬时值中的最大值Imax ，及1/2波形的电流瞬时值中的最小值Imin；
其中，T为当前温度信息，N为一个电流周期内的采样点数；
步骤S4：复制1/2波形的电流瞬时值，通过对称算法获得整周波形；
将获取的电流瞬时值中的最大值Imax、电流瞬时值中的最小值Imin以及取得的全波数据通过最值判断：计算最值偏差△I＝|I 1 -I max |-|IN/2 -Imin |，若满足△I＝0，则Imax 为最大值，Imin为最小值，若△I不等于0 则采样电流为故障电流，重新采样波形，将获得的Imax、Imin进行有效值运算获得剩余电流的有效值Ie；
获取剩余电流有效值IE还包括对Ie做温度补偿；所述温度补偿包括：检测智能电表的环境温度T，温度补偿后的电流有效值为IE：IE ＝I e + 1* T+ 2* T 2 +…+ N *T N。
2.根据权利要求1所述的一种智能电表剩余电流快速检测方法，其特征是，还包括判断有效值IE是否大于门限值，若是，则报警。
3.一种智能电表剩余电流快速检测***，采用权利要求1-2任一项所述的智能电表剩余电流快速检测方法，其特征是，包括主控制器、电流互感器、温度检测***和报警***，所述电流互感器、温度检测***、报警***分别与主控制器连接。
4.根据权利要求3所述的一种智能电表剩余电流快速检测***，其特征是，所述电流互感器零线与相线流向相对。
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