高精度剩余电压检测系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开一种高精度剩余电压检测系统及其方法。系统包括第1固态继电器SSR1、第2固态继电器SSR2、第3固态继电器SSR3、电网峰值电压检测单元、剩余电压信号调理单元、主控单元。电网峰值电压检测单元提供电网峰值中断信号，峰值电压直接检测技术有助于降低剩余电压检测系统的复杂度、有助于提高检测的精度和一致性；电磁继电器升级为固态继电器，电路状态切換的时间精度从ms提升至μs；主控单元借助“即时接入”技术采集处理剩余电压数据取代现行的断电时接入检测系统的方法，有助于提高检测的精度和一致性；绝对值电路对输入电压进行极性变换，剩余电压检测系统对待测设备的剩余电压极性不敏感，提高了系统的易用性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种。系统包括第1固态继电器SSR1、第2固态继电器SSR2、第3固态继电器SSR3、电网峰值电压检测单元、剩余电压信号调理单元、主控单元。电网峰值电压检测单元提供电网峰值中断信号，峰值电压直接检测技术有助于降低剩余电压检测系统的复杂度、有助于提高检测的精度和一致性；电磁继电器升级为固态继电器，电路状态切換的时间精度从ms提升至μs；主控单元借助“即时接入”技术采集处理剩余电压数据取代现行的断电时接入检测系统的方法，有助于提高检测的精度和一致性；绝对值电路对输入电压进行极性变换，剩余电压检测系统对待测设备的剩余电压极性不敏感，提高了系统的易用性和可靠性。【专利说明】
本专利技术属剩余电压检测系统的技术范畴，特别是指。
技术介绍
随着科学技术和生活水平的提高，各式各样的电气设备己渗透至生产生活的方方面面。掉电后，电气设备工作时电路储能元件中暂存的电能、即所谓的“剩余电压”，存在一个随时间逐渐衰减的过程；电气设备设计时，若对剩余电压问题考虑不周，将会导致剩余电压在短时间内不能降到安全范围；一旦操作人员、检修人员触碰电气设备的电路，极易产生触电亊故。剩余电压(residual voltage)的定义是:电气设备断电后，电源插头各极间、用电设备内部储能器件上，在一段时间内保持的残余电压。电气设备必须符合电磁兼容相应标准要求，工程技术人员重点关注产品的电磁兼容性和电磁抗干扰指标，常用的技术手段是设置X电容、Y电容或者EMI滤波器。仅就电气设备中广泛应用的开关电源而言:为抑制来自电网的干扰、以及设备的开关脉冲对电网的干扰，开关电源大都在交流(AC)输入侧电路中串接低通EMI (电磁干扰)电源滤波器，以及并联滤波电容器；滤波器不仅可以有效滤除设备对电网造成的干扰，而且可以隔断电网中的电磁干扰向设备的传播路径，从而起到双向隔离的作用。但此类储能元件的大量使用，一方面给电气设备的电磁兼容性带来了帮助，另一方面又加大了剩余电压有效释放的技术难度。电气设备既要达到电磁兼容性指标，也要符合安全标准的要求；为此，各类电气设备的安全标准越来越重视剩余电压的释放问题。近二十多年来，国际电工委员会(IEC)对电击防护措施和检测技术予以持续的关注；20世纪90年代相继修订了一批与电击防护有关的标准和技术报告。我国或全盘引进、或参照采用IEC标准，并构成我国电击防护的基础标准体系:GB5226.1-2002《机械安全机械电气设备第I部分:通用技术条件》、GB 9706.1-2007《医用电气设备第I部分:安全通用要求》、GB4943-2001信息技术设备的安全》、GB8898-2001《音频、视频及类似电子设备安全要求》、GB4793.1-2007《测量、控制和实验室用电气设备的安全要求第I部分:通用要求》、标准GB4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全第I部分:安全要求》、GB7000.1-2007《灯具第I部分:一般要求与试验》。虽然上述七项标准的服务行业不同，表述术语各异，但剩余电压的检测原理和技术却是相同的。考虑到表述的简洁性又不失一般性，本文只面向标准GB4706.1-2005的技术指标和术语展开论述:器具以额定电压供电，然后将其任何一个开关置于“断开”位置，器具在电压峰值时从电源断开。在断开后的Is时，用一个不会对测量值产生明显影响的仪器，测量插头各插脚间的电压，该电压不应超过34V。剩余电压有两种检测方法:存储示波器法和专用检测设备法。存储示波器法在电气设备断电一秒时，用存储示波器测试脚之间或脚对地的电压、并加以存储记忆，然后从屏幕上读出剩余电压的值；缺点是测试员人工控制拔断时间、判断峰值断电时刻、从示波器屏幕上读取数据，人为因素多、定时不准确、测量误差大、检测效率低。专用检测设备法自动化程度高；缺点是检测数据的一致性差強人意，以及广受垢病的检测精度；专用检测设备法代表着剩余电压检测技术未来的发展方向。剩余电压信号呈现能量小，时间短，瞬时电压形态的特点；现有剩余电压检测系统的技术合理性和有效性存在不足，不足的源由和相应的求解途径逐一分析如下: 标准GB4706.1-2005规定“在电压峰值时从电源断开”。鉴于峰值电压检测存在技术难度，大多采用零点检测电路+延时器(如50Hz电源的1/4周期5ms)间接求解方案；因配套的电磁继电器响应时间以ms计，即延时器和电磁继电器处于同一时间量纲，故电磁继电器切断电源的时间精度不够，影响剩余电压检测的精度和一致性。研发简单的电压峰值直接检测技术，不仅有助于降低剩余电压检测系统的复杂度、而且有助于提高剩余电压检测的精度和一致性。标准GB4706.1-2005规定“在断开后的Is时，用一个不会对测量值产生明显影响的仪器，测量插头各插脚间的电压”。注意，标准的精髓是“不会对测量值产生明显影响”！“不会对测量值产生明显影响的仪器”的研究工作聚焦于单一方向一提高检测系统的输入阻抗，即减少检测系统对电气设备剩余电压的衰减分流；从系统工程的视角考量欠全面。因为电气设备剩余电压的衰减不仅取决于时间常数τ (待测电气设备剩余电压电路的固有时间常数T1、接入检测系统后电气设备剩余电压电路的时间常数τ2)，还与放电时间息息相关；而研究工作完全局限在接入检测系统后、如何少影响电气设备剩余电压电路的时间常数H。现行的检测方法是:断电的同时接入剩余电压检测系统，延时Is采集剩余电压；检测系统对电气设备剩余电压的衰减分流时间長达ls，显然检测方法欠合理:此时，采集的剩余电压值已或多或少偏离断电后未接入检测系统、电气设备的剩余电压。设想:辅以μ s响应时间的固态继电器(SSR);“断电的同时接入剩余电压检测系统”改成:断电时延时995ms后使SSR导通(剩余电压检测系统接入)，遵循GB4706.1-2005要求继续延时5ms、启动剩余电压的采集进程；剩余电压检测系统的这种接入方法不妨命名“即时接入”。不难发现，本例中检测系统对电气设备剩余电压的衰减分流时间从1000 ms降至5ms,即时接入技术更好地体现了 GB4706.1-2005要求的“不会对测量值产生明显影响的仪器”的精神，即时接入技术有助于提高剩余电压检测的精度和一致性。迄今为止，有关剩余电压检测系统的知识产权成果寥寥，较有代表性的相关知识产权成果综述如下: 专利技术专利“自动检测电器负载特性的剩余电压测量方法”(申请号201210359320.7)，提出在电器负载与电源之间设计一测量装置，在电器负载工作时，通过测量相应电参数，推算出电器的负载特性，通过对电压、电流相位的推算计算出断开电源后延迟之后对应放电电压值最大时的相位值，从而在此相位处断电后，按要求测量电压值。专利技术专利“一种剩余电压信号采集和处理方法和系统”(申请号201310446821.3)，提出一种剩余电压采集信号的数据处理方法和系统，即利用最小二乘法实现指数曲线拟合，对观测到的有序对进行建模，从而实现对数据的优化。上述有益探索，提出了依据负载特性测量剩余电压，以及对测量数据的后处理方法，有一定的参考价值，但探索成果仍存在局限；因此，有必要立足现有剩余电压检测系统及方法、在已有研究成果的基础上作深入的研究与创新，针对主流剩余电压检测系统的缺陷作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度剩余电压检测系统，其特征在于系统包括第1固态继电器SSR1（1）、第2固态继电器SSR2（2）、第3固态继电器SSR3（3）、电网峰值电压检测单元（20）、剩余电压信号调理单元（30）、主控单元（40）；电网（4）与第1固态继电器SSR1（1）、第2固态继电器SSR2（2）的输入端相连，第2固态继电器SSR2（2）的输出端经电网峰值电压检测单元（20）与主控单元（40）相连，第1固态继电器SSR1（1）的输出端与待测电气设备（5）、第3固态继电器SSR3（3）的输入端相连，第3固态继电器SSR3（3）的输出端经剩余电压信号调理单元（30）与主控单元（40）相连，主控单元（40）与上位机PC（6）相连；主控单元（40）根据上位机PC（6）下发的检测参数，控制剩余电压检测系统、采集处理剩余电压检测数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：童朱珏，何林祥，孙玮，吴明光，
申请(专利权)人：浙江大学，童朱珏，
类型：发明
国别省市：浙江;33