基于光电耦合器的三相电能表空开信号检测电路及方法技术

本发明专利技术公开基于光电耦合器的三相电能表空开信号检测电路及方法，包括负载、与其连接的空气开关以及电能表，电能表包括MC以及分别连接至MCU表计继电器和空开检测电路，空开检测电路并联表计继电器，表计继电器的一端连接至电能表三相的任意一端；表计继电器的另一端连接至空气开关，空气开关分别连接至零线和负载；通过空开检测电路在表计继电器合闸前检测到方波信号，并且与MCU配合，用户需要确认拉合闸一次空气开关才能使表计继电器合闸，保证了在用户知晓负载端电路状态情况下，进行表计继电器合闸，增强了用户的用电安全性；并且这检测电路简单，可靠性高，易于实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及空开信号检测领域，具体为基于光电耦合器的三相电能表空开信号检测电路及方法。
技术介绍
空气开关，又名空气断路器，是断路器的一种，是一种只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的开关；空气开关是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器，它集控制和多种保护功能于一身，除能完成接触和分断电路外，尚能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护，同时也可以用于不频繁地启动电动机。而在电能表之后负载之前通常设有空气开关，但是电能表没有负载侧空气开关状态检测功能，在电能表继电器拉闸情况下，电能表就无法获知负载端电路的通断情况，在这一状态下电能表继电器切换到合闸状态，就可能导致人员在疏忽情况下对负载端线路带电操作，从而引发触电，造成用电事故。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种保证在用户知晓负载端电路状态情况下，进行表计继电器合闸，从而提高用户用电安全性的基于光电耦合器的三相电能表空开信号检测电路及方法。本专利技术通过以下技术方案实现：基于光电耦合器的三相电能表空开信号检测电路，包括负载、与负载连接的空气开关以及电能表，所述电能表包括MCU、与MCU连接的表计继电器以及与MCU连接的空开检测电路，所述空开检测电路还并联表计继电器，所述表计继电器的一端还连接至电能表三相中的任意一端；所述表计继电器的另一端还连接至空气开关的第一引脚，所述空气开关中与第一引脚对应设置的第二引脚连接至负载的一端，所述负载的另一端连接至空气开关的第四引脚，所述空气开关中与第四引脚对应设置的第三引脚连接至零线；所述空开检测电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、二极管、光耦、第一电容和第二电容；所述第一电阻的一端与表计继电器的一端连接，所述二极管的正极与表计继电器的另一端连接，所述二极管的负极还与第一电阻的另一端连接，所述二极管还并联至光耦的第一引脚和第二引脚上；所述光耦的第四引脚接VDD电源，所述光耦的第三引脚连接第二电阻的一端，所述第二电阻的一端还连接第一电容的一端，所述第一电容的一端还连接第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接第二电容的一端，所述第二电容的一端还连接至MCU的IO口，所述第二电阻的另一端、第一电容的另一端、第二电容的另一端都接GND；所述光耦的第一引脚连接二极管的负极，所述光耦的第二引脚连接二极管的正极；所述MCU的IO口为CHK_AC_POWER。基于光电耦合器的三相电能表空开信号检测方法：当空气开关合闸，表计继电器也合闸，空开检测电路就被表计继电器短路，导致二极管的两端电压变为0，光耦不动作，MCU的IO口接收到低电平信号；当表计继电器合闸，空气开关拉闸，空开检测电路就断路，导致没有电流通过；二极管的两端电压变为0，光耦不动作，MCU的IO口接收到低电平信号；当表计继电器拉闸，空气开关合闸，空开检测电路就会有交流电流通过；当交流电幅值为正时，二极管承受方向电压，光耦动作，第二电阻两端承受电压，MCU的IO口接收高电平信号；当交流电幅值为负时，二极管正向导通，光耦不动作，MCU的IO口接收低电平信号；当表计继电器和空气开关都拉闸，空开检测电路就断路，导致没有电流通过；二极管的两端电压变为0，光耦不动作，MCU的IO口接收到低电平信号。作为优选，在空开检测电路中有交流电流通过的若干个周期内，MCU的IO口所接收的为50Hz的方波信号。本专利技术通过空开检测电路在表计继电器合闸前检测到方波信号，并且与MCU配合，用户需要确认拉合闸一次空气开关才能使表计继电器合闸，保证了在用户知晓负载端电路状态情况下，进行表计继电器合闸，增强了用户的用电安全性；并且这检测电路简单，可靠性高，易于实现。与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：1）空开检测电路与MCU配合检测，，保证了在用户知晓负载端电路状态情况下，进行表计继电器合闸，增强了用户的用电安全性；2）空开检测电路简单，可靠性高，易于实现。附图说明图1为现有电能表无负载侧空气开关状态检测的示意图。图2为本专利技术实现负载侧空气开关状态检测的示意图。图3为本专利技术的电路原理图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式，对本专利技术作进一步描述。见图1至图3，基于光电耦合器的三相电能表空开信号检测电路，包括负载、与负载连接的空气开关以及电能表，所述电能表包括MCU、与MCU连接的表计继电器以及与MCU连接的空开检测电路，所述空开检测电路还并联表计继电器，所述表计继电器的一端还连接至电能表三相中的任意一端；所述表计继电器的另一端还连接至空气开关的第一引脚，所述空气开关中与第一引脚对应设置的第二引脚连接至负载的一端，所述负载的另一端连接至空气开关的第四引脚，所述空气开关中与第四引脚对应设置的第三引脚连接至零线；所述空开检测电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、二极管VD1、光耦E1、第一电容C1和第二电容C2；所述第一电阻R1的一端与表计继电器的一端连接，所述二极管VD1的正极与表计继电器的另一端连接，所述二极管VD1的负极还与第一电阻R1的另一端连接，所述二极管VD1还并联至光耦E1的第一引脚和第二引脚上；所述光耦E1的第四引脚接VDD电源，所述光耦E1的第三引脚连接第二电阻R2的一端，所述第二电阻R2的一端还连接第一电容C1的一端，所述第一电容C1的一端还连接第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3的另一端连接第二电容C2的一端，所述第二电容C2的一端还连接至MCU的IO口，所述第二电阻R2的另一端、第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端都接GND。本实施方式中，所述光耦E1的第一引脚连接二极管VD1的负极，所述光耦E1的第二引脚连接二极管VD1的正极，所述MCU的IO口为CHK_AC_POWER；利用二极管VD1的特性在交流电中实现导通和不导通，从而确定光耦是否动作，从而使得MCU的IO口CHK_AC_POWER接收方波信号。本实施方式中，基于光电耦合器的三相电能表空开信号检测方法：当空气开关合闸，表计继电器也合闸，空开检测电路就被表计继电器短路，导致二极管VD1的两端电压变为0，光耦E1不动作，MCU的IO口接收到低电平信号；当表计继电器合闸，空气开关拉闸，空开检测电路就断路，导致没有电流通过；二极管VD1的两端电压变为0，光耦E1不动作，MCU的IO口接收到低电平信号；当表计继电器拉闸，空气开关合闸，空开检测电路就会有交流电流通过；当交流电幅值为正时，二极管VD1承受方向电压，光耦E1动作，第二电阻R2两端承受电压，MCU的IO口接收高电平信号；当交流电幅值为负时，二极管VD1正向导通，光耦不动作，MCU的IO口接收低电平信号；当表计继电器和空气开关都拉闸，空开检测电路就断路，导致没有电流通过；二极管VD1的两端电压变为0，光耦E1不动作，MCU的IO口接收到低电平信号。本实施方式中，在空开检测电路中有交流电流通过的若干个周期内，MCU的IO口所接收的为50Hz的方波信号，保证表计继电器合闸之前需要在检测电路检测到方波信号—低电平—方波信号，即用户需要确认拉合闸一次空气开关才能使表计继电器合闸。本实施方式中，空气开关和表计继电器均合闸情况下，空开检测电路对MCU输出低电平，用户正常断开空气开关，空开检测电路就无电流通过，MCU依旧接收低电平；由于欠费本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于光电耦合器的三相电能表空开信号检测电路，包括负载、与负载连接的空气开关以及电能表，其特征在于：所述电能表包括MCU、与MCU连接的表计继电器以及与MCU连接的空开检测电路，所述空开检测电路还并联表计继电器，所述表计继电器的一端还连接至电能表三相中的任意一端；所述表计继电器的另一端还连接至空气开关的第一引脚，所述空气开关中与第一引脚对应设置的第二引脚连接至负载的一端，所述负载的另一端连接至空气开关的第四引脚，所述空气开关中与第四引脚对应设置的第三引脚连接至零线；所述空开检测电路包括第一电阻（R1）、第二电阻（R2）、第三电阻（R3）、二极管（VD1）、光耦（E1）、第一电容（C1）和第二电容（C2）；所述第一电阻（R1）的一端与表计继电器的一端连接，所述二极管（VD1）的正极与表计继电器的另一端连接，所述二极管（VD1）的负极还与第一电阻（R1）的另一端连接，所述二极管（VD1）还并联至光耦（E1）的第一引脚和第二引脚上；所述光耦（E1）的第四引脚接VDD电源，所述光耦（E1）的第三引脚连接第二电阻（R2）的一端，所述第二电阻（R2）的一端还连接第一电容（C1）的一端，所述第一电容（C1）的一端还连接第三电阻（R3）的一端，所述第三电阻（R3）的另一端连接第二电容（C2）的一端，所述第二电容（C2）的一端还连接至MCU的IO口，所述第二电阻（R2）的另一端、第一电容（C1）的另一端、第二电容（C2）的另一端都接GND。...

【技术特征摘要】
1.基于光电耦合器的三相电能表空开信号检测电路，包括负载、与负载连接的空气开关以及电能表，其特征在于：所述电能表包括MCU、与MCU连接的表计继电器以及与MCU连接的空开检测电路，所述空开检测电路还并联表计继电器，所述表计继电器的一端还连接至电能表三相中的任意一端；所述表计继电器的另一端还连接至空气开关的第一引脚，所述空气开关中与第一引脚对应设置的第二引脚连接至负载的一端，所述负载的另一端连接至空气开关的第四引脚，所述空气开关中与第四引脚对应设置的第三引脚连接至零线；所述空开检测电路包括第一电阻（R1）、第二电阻（R2）、第三电阻（R3）、二极管（VD1）、光耦（E1）、第一电容（C1）和第二电容（C2）；所述第一电阻（R1）的一端与表计继电器的一端连接，所述二极管（VD1）的正极与表计继电器的另一端连接，所述二极管（VD1）的负极还与第一电阻（R1）的另一端连接，所述二极管（VD1）还并联至光耦（E1）的第一引脚和第二引脚上；所述光耦（E1）的第四引脚接VDD电源，所述光耦（E1）的第三引脚连接第二电阻（R2）的一端，所述第二电阻（R2）的一端还连接第一电容（C1）的一端，所述第一电容（C1）的一端还连接第三电阻（R3）的一端，所述第三电阻（R3）的另一端连接第二电容（C2）的一端，所述第二电容（C2）的一端还连接至MCU的IO口，所述第二电阻（R2）的另一端、第一电容（C1）的另一端、第二电容（C2）的另一端都接GND。2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇旭，李立根，
申请(专利权)人：宁波三星医疗电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33