可保护继电器的电能表大电流跳闸方法技术

本发明专利技术公开了一种可保护继电器的电能表大电流跳闸方法，包括服务器、MCU、通信光耦、发送光耦、接收光耦、继电器、计量芯片和计数器；MCU分别与服务器、计数器和继电器电连接，MCU通过通信光耦、发送光耦和接收光耦与计量芯片电连接；本发明专利技术具有采用大电流保护跳拉闸，回路阻抗比较均匀，对继电器基本上没有影响的特点。

High current tripping method of electric energy meter with protective relay

The invention discloses a relay protection electric energy meter high current tripping method, including the server, MCU, communication, sending and receiving optical coupler optocoupler, relay, metering chip and counter; MCU are respectively connected with the server, counter and relay, MCU through the communication, sending and receiving optical coupler coupler connected with a metering the chip; the invention has a large current protection jump switch, the loop impedance is relatively uniform, the relay characteristics basically no effect.

【技术实现步骤摘要】
可保护继电器的电能表大电流跳闸方法
本专利技术涉及电网电能计量仪器
，尤其是涉及一种安全性好的可保护继电器的电能表大电流跳闸方法。
技术介绍
(1)国家电网公司《Q/GDW1354-2012智能电能表功能规范》断电功能的规定如下：当剩余金额小于或等于设定的报警金额时，电能表应能以声、光或其他方式提醒用户；透支金额应实时记录，当透支金额低于设定的透支门限金额时，电能表应发出断电信号，控制负荷开关中断供电；(2)中国南方电网有限责任公司《Q/CSG113003-2011单相电子式电能表技术规范》的通断电要求如下：有通断电要求的电表应采用负荷开关，负荷开关采用内置方式。内置负荷开关应采用触点持续电流≥1.2Imax、具有自保持功能的继电器。继电器的触点接触电阻应<1mΩ，继电器应能在220V、Imax(功率因数＝1)条件下断、合6000次以上。电表上电后继电器应保持停电前的状态。电能表电压线路施加参比电压，电流线路通过1.2Imax，使开关通断10次。试验后，电能表应能正常工作。电能表电压线路在参比电压的70％～120％时，负荷开关应能正常工作。(3)电流回路阻抗要求电能表电流回路阻抗值是在电流回路通以最大电流Imax时，测试电流回路进出两端电压，然后除以最大电流Imax计算所得。内置负荷开关电能表在负荷开关通断后，其电流回路阻抗平均值应小于2mΩ。(4)电流回路阻抗测试测试方法电能表在参比电压、最大电流、功率因数1条件下进行10次实负载拉合闸操作。每次操作断20s，通10s。每次拉合闸操作结束后，在施加最大电流时测量电流回路阻抗值，10次测得阻抗平均值应满足4.6.6要求。压降测量点为电流端子上两个螺丝中间的铜条上。目前民用电能表电流规格Imax都为60A，在Imax时切断用户供电的过程中，继电器在断开的过程中会产生严重的拉弧现象，导致继电器每次拉开的过程中都会烧蚀继电器触点，使得触点间的接触阻抗会逐步增大。由热量计算公式Q＝I2RT得知，回路阻抗越大，也就意味着流过相同的电流发热越严重，温升越高，引起火灾的可能性就会增加。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是为了克服现有技术中的民用电能表容易引起火灾的不足，提供了一种安全性好的可保护继电器的电能表大电流跳闸方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种可保护继电器的电能表大电流跳闸方法，包括服务器、MCU、通信光耦、发送光耦、接收光耦、继电器、计量芯片和计数器；MCU分别与服务器、计数器和继电器电连接，MCU通过通信光耦、发送光耦和接收光耦与计量芯片电连接；包括如下步骤：(1-1)设定MCU发送数据时：MCU_CLK＝1个发送光耦的Toff延时+数据维持时间；MCU接收数据时：MCU_CLK＝2个接收光耦的Toff延时+数据维持时间；(1-2)服务器给MCU发送的跳闸请求帧，MCU发出满足主机发送数据和主机接收数据要求的低电平MCU_CLK信号，MCU给计量芯片发送读AD数据的命令，计量芯片返回AD数据；MCU给计量芯片发送完读AD数据的命令后计数器开始计时，设定AD数据读取的时间为tr；(1-3)检测小电流；设t11时刻MCU发送完读取AD数据的命令，设m等于1；(1-3-1)MCU在t11+mtr时刻读取返回的AD数据；(1-3-2)如果AD数据为正值，则使m增加1，返回步骤(1-3-1)；如果AD数据为负值，转入步骤(1-4)；(1-4)将t11+mtr时刻定义为t1n时刻，在t1n时刻加上(T-1)ms获得细分起始时刻A，时刻A后延迟(T-1-0.2)ms读取AD数据；若AD数据为正值，则在读取AD数据的时刻继续延迟(T-1-0.2)ms后读取AD数据，直至获得AD数据变负的时刻t3n；其中，T为电能表的电流周期；(1-5)使继电器的电源维持在12V，电流维持在125mA，在t3n+8ms的时刻使继电器跳闸。由于用户实际用电是随机的，电流取决于负载情况，很多用户一直都维持长时间大负载工作模式，实际是不知道已经欠费，因此如果等待用户真正不用电时再执行欠费跳闸提醒，可能不太现实(可以先通过短信通知提醒，如果短信通知无效再通过远程跳闸断电)。电磁继电器动作原理：电磁继电器线圈在通电瞬间呈现电感特性，这段时间为电感充电，充电时间取决于充电电流的大小，如果线圈两端电压恒定，则充电时间也是固定的。当线圈产生的磁场超过衔铁动作时拉动动触点拉合继电器。实际电能表在使用过程中，由于计量芯片采样都是取自强电，为了保证MCU芯片和其他模块使用的安全性，一般计量芯片和MCU芯片等模块进行电气隔离，防止人为触电，在本专利技术中采用光耦进行光电隔离。光电隔离通信的载体是光耦，结合成本考虑采用普通光耦，光耦在导通特性类似于三极管，有禁止区、放大区和饱和区，使用时需要使其位于饱和区，保证光耦完全导通，但是其导通转向关闭时，退饱和时间取决于饱和深度。光耦的电气特性决定了通信速度不能过快，结合程序处理采用查询等待的处理方式，因此通信速度不能过快也不能过慢。以某厂家计量芯片通讯数据格式为例：固定长度的数据传输(一共4个字节)，即每次数据通讯都是1个字节命令和3个字节的数据。通讯中计量芯片输出是以SPI_SCK上升沿输出数据，计量芯片输入是从SPI_SCK下降沿采样数据，MSB在前，LSB在后。作为优选，计数器的准确度≥100PPM。作为优选，步骤(1-3)由下述步骤替换：设t11时刻MCU发送完读取AD数据的命令，设m等于1；(1-3-1)MCU在t11+mtr时刻读取返回的AD数据；(1-3-2)如果AD数据为正值，则使m增加1，返回步骤(1-3-1)；如果AD数据为负值，转入步骤(1-4)。作为优选，在t11时刻MCU发送完读取计量芯片AD数据命令，MCU在t11+mtr时刻读取返回的AD数据，如果AD数据为正值，则使m值增加1继续读取，最长T/2时间获取AD数据最大的时刻t1n’，在t1n’前后出现AD数据的下降，可以判断电流经过正向正弦波顶点。作为优选，在t11时刻MCU发送完读取计量芯片AD数据命令，MCU在t11+mtr时刻读取返回的AD数据，如果AD数据为负值，则使m值增加1继续读取，最长T/2时间可以获取AD数据为最小的时刻t1n’，在t1n’前后出现AD数据的上升，可以判断电流经过反向正弦波顶点。因此，本专利技术具有如下有益效果：采用大电流保护跳拉闸，回路阻抗比较均匀，对继电器基本上没有影响。附图说明图1是本专利技术的一种原理框图；图2是本专利技术的一种回路阻抗示意图；图3是本专利技术检测小电流时的一种电流表电流波形图；图4是本专利技术获取更具体的小电流时刻的一种电流表电流波形图；图5是本专利技术检测小电流时的另一种电流表电流波形图；图6本专利技术获取更具体的小电流时刻的另一种电流表电流波形图。图中：服务器1、MCU2、通信光耦3、发送光耦4、接收光耦5、继电器6、计量芯片7、计数器8。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的描述。实施例1如图1所示的实施例是一种可保护继电器的电能表大电流跳闸方法，包括服务器1、MCU2、通信光耦3、发送光耦4、接收光耦5、继电器6、计量芯片7和计数器8；MCU分别与服务器、计数器和继电器电连接，MCU通过通信光耦、发送光耦和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可保护继电器的电能表大电流跳闸方法，其特征是，包括服务器(1)、MCU(2)、通信光耦(3)、发送光耦(4)、接收光耦(5)、继电器(6)、计量芯片(7)和计数器(8)；MCU分别与服务器、计数器和继电器电连接，MCU通过通信光耦、发送光耦和接收光耦与计量芯片电连接；包括如下步骤：(1‑1)设定MCU发送数据时：MCU_CLK＝1个发送光耦的Toff延时+数据维持时间；MCU接收数据时：MCU_CLK＝2个接收光耦的Toff延时+数据维持时间；(1‑2)服务器给MCU发送的跳闸请求帧，MCU发出满足主机发送数据和主机接收数据要求的低电平MCU_CLK信号，MCU给计量芯片发送读AD数据的命令，计量芯片返回AD数据；MCU给计量芯片发送完读AD数据的命令后计数器开始计时，设定AD数据读取的时间为tr；(1‑3)检测小电流；设t11时刻MCU发送完读取AD数据的命令，设m等于1；(1‑3‑1)MCU在t11+mtr时刻读取返回的AD数据；(1‑3‑2)如果AD数据为正值，则使m增加1，返回步骤(1‑3‑1)；如果AD数据为负值，转入步骤(1‑4)；(1‑4)将t11+mtr时刻定义为t1n时刻，在t1n时刻加上(T‑1)ms获得细分起始时刻A，时刻A后延迟(T‑1‑0.2)ms读取AD数据；若AD数据为正值，则在读取AD数据的时刻继续延迟(T‑1‑0.2)ms后读取AD数据，直至获得AD数据变负的时刻t3n；其中，T为电能表的电流周期；(1‑5)使继电器的电源维持在12V，电流维持在125mA，在t3n+8ms的时刻使继电器跳闸。...

【技术特征摘要】
1.一种可保护继电器的电能表大电流跳闸方法，其特征是，包括服务器(1)、MCU(2)、通信光耦(3)、发送光耦(4)、接收光耦(5)、继电器(6)、计量芯片(7)和计数器(8)；MCU分别与服务器、计数器和继电器电连接，MCU通过通信光耦、发送光耦和接收光耦与计量芯片电连接；包括如下步骤：(1-1)设定MCU发送数据时：MCU_CLK＝1个发送光耦的Toff延时+数据维持时间；MCU接收数据时：MCU_CLK＝2个接收光耦的Toff延时+数据维持时间；(1-2)服务器给MCU发送的跳闸请求帧，MCU发出满足主机发送数据和主机接收数据要求的低电平MCU_CLK信号，MCU给计量芯片发送读AD数据的命令，计量芯片返回AD数据；MCU给计量芯片发送完读AD数据的命令后计数器开始计时，设定AD数据读取的时间为tr；(1-3)检测小电流；设t11时刻MCU发送完读取AD数据的命令，设m等于1；(1-3-1)MCU在t11+mtr时刻读取返回的AD数据；(1-3-2)如果AD数据为正值，则使m增加1，返回步骤(1-3-1)；如果AD数据为负值，转入步骤(1-4)；(1-4)将t11+mtr时刻定义为t1n时刻，在t1n时刻加上(T-1)ms获得细分起始时刻A，时刻A后延迟(T-1-0.2)ms读取AD数据；若AD数据为正值，则在读取AD数据的时刻继续延迟(T-1-0.2)ms后读取AD数据，直至获得AD数据变负的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨草田，董益宾，
申请(专利权)人：华立科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33