一种具有预警功能的智能电表制造技术

本发明专利技术公开了一种具有预警功能的智能电表，包括电压采集模块、电流采集模块、剩余电流采集模块、计量模块、MCU智控模块，其中电压、电流采集模块分别采集智能电表所测量的电气回路中各相线的电压、电流信号，剩余电流采集模块采集智能电表所测量的电气回路的剩余电流信号；电压采集模块、电流采集模块、剩余电流采集模块分别将各自采集的电信号送入计量模块，由计量模块计算得到电量、回路电流基波和谐波、剩余电流基波和谐波，MCU智控模块中计算子程模块、突变处理模块对计量模块的计算结果进行时间积分并与对应阈值比较，比较结果输出至预警逻辑模块，由预警逻辑模块进行安全隐患判断和预警。

【技术实现步骤摘要】
一种具有预警功能的智能电表
本专利技术涉及智能电表领域，具体是一种具有预警功能的智能电表。
技术介绍
电表是电能表的简称，是用来测量电能的仪表，指测量各种电学量的仪表。随着全球性电力应用和智能电网的飞速发展，对智能电表的需求日益增大。智能电表是智能电网的智能终端，具有用电量计量、用电信息存储、防窃电等功能。除了供电系统自己安装的智能电表外，多功能电力仪表也是智能电表的一种，在厂用电和民用电领域大量使用。多功能电力仪表能够完成电量测量、电能计量、数据显示、采集及传输，广泛应用变电站自动化、配电自动化、智能建筑、企业内部的电能测量和管理考核。随着电力应用的大规模普及，电气安全、电气火灾等事故发生数量也显著增加。特别是在我国现阶段，电气火灾发生率长期居高不下，我国火灾总量中电气火灾占30％左右，重特大火灾中电气火灾比例高达60％，另据安徽省消防总队介绍，亡人火灾事故基本是由电气火灾造成的，这是因为电气火灾具有隐蔽性强、燃烧迅速、多在夜间发生的特点，受害者没有足够的逃生时间。电气绝缘老化是产生电气故障、安全事故、电气火灾的主要原因，会直接造成漏电、接地、甚至短路等严重隐患，据统计80～90％的电气故障是由电气绝缘老化直接和间接造成的。我国政府从2005年开始制定电气火灾监控技术标准，已经有大量的相关产品在实际使用，但电气火灾发生率并没有有效减少，多年来在火灾总数量中所占比例维持在30％左右。而欧、美、日本等发达国家，通过以电气火灾监控技术和产品的普及推广，已经大幅度降低电气火灾发生率，目前日本的电气火灾在火灾总数量中所占比例不到3％。据江苏省消防总队介绍，目前95％已安装的剩余电流式电气火灾监控系统实际被弃用。究其原因，现有技术比较落后，例如不能区分剩余电流的阻性和感性等部分，政府主管部门强制在商场等营业性场所安装使用，而这些场所存在较多的电梯、变频照明等感性负荷设备，感性剩余电流属于正常参数，一般不会引发火灾，但却造成大量误报。居民住宅是需要使用这类电气火灾监控产品的场所，等却没有被强制实施，也就没有有效推广安装。供电部门主要关注供电和抄表系统，不愿耗资推广电气火灾监控系统。事实上，我国电气火灾监控技术标准和现有技术产品也比较落后，主管部门也因此缺乏推广动力。现有技术的智能电表技术和功能还是体现在电能数据的测量、管理和集中抄表等，缺乏对电气绝缘老化、故障电弧、剩余电流类电气火灾等电气安全隐患的有效综合监测预警防范。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有预警功能的智能电表，以解决现有技术智能电表难以对包括电气绝缘老化、故障电弧、剩余电流类电气火灾隐患的电气安全隐患进行监测预警防范的问题。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种具有预警功能的智能电表，包括电表本体，其特征在于：还包括电信号采集模块、计量模块、MCU智控模块、网络通讯模块，其中：电信号采集模块采集电气回路的电压、电流和剩余电流信号；电信号采集模块采集的电压、电流送入计量模块，由计量模块对电压、电流信号处理计算，获得包括电压、电流、相角、频率功率、电能在内的电表本体相关电气参数后，送入MCU智控模块；MCU智控模块获取电信号采集模块采集的电流、剩余电流；MCU智控模块与网络通讯模块连接，对外进行数据传输；MCU智控模块中程序设置有计算子程模块、突变处理模块、预警逻辑模块，其中：所述计算子程模块根据电流、剩余电流获得回路电流谐波、剩余电流谐波，并送入突变处理模块；计算子程模块，把回路电流谐波、剩余电流谐波分别对时间进行积分，获得各时间段的回路电流谐波时间积分参数、剩余电流谐波时间积分参数，分别送入预警逻辑模块；由突变处理模块找出存在突变的回路电流谐波、剩余电流谐波数值，并从突变开始到突变结束，把突变的回路电流谐波、剩余电流谐波对时间积分，获得突变时间段的回路电流谐波时间积分参数、剩余电流谐波时间积分参数，分别送入预警逻辑模块；预警逻辑模块中，设置回路电流谐波阈值、剩余电流谐波阈值，设置不同时间尺度的回路电流谐波时间积分阈值和剩余电流谐波时间积分阈值；预警逻辑模块中，若回路电流谐波数值或剩余电流谐波数值大于相应阈值，并间歇性出现，则预警逻辑模块判断存在相线故障电弧或对地故障电弧，并进行预警报警处理；预警逻辑模块中，根据突变时间段的时长，把设置的相应时间尺度的时间积分阈值，计算转换成相同时长的时间积分阈值；若突变时间段的回路电流谐波时间积分参数、剩余电流谐波时间积分参数大于相应相同时长的时间积分阈值，且间歇性出现，确定判断存在串并联故障电弧或对地故障电弧，进行紧急报警处理。所述的一种具有预警功能的智能电表，其特征在于：用于单相电气回路，电信号采集模块采集进入负荷之前的单相回路的电压、电流、剩余电流信号，并送入计量模块；所述计量模块对电压、电流、剩余电流信号计算，得到相关参数，并将相关参数送入MCU智控模块；MCU智控模块中计算子程模块，根据相关参数计算获得阻性剩余电流、绝缘电导数值，并将绝缘电导数值、阻性剩余电流数值送入突变处理模块；所述计算子程模块中，分别把绝缘电导、阻性剩余电流对时间进行积分，获得各时间段的绝缘电导时间积分参数、阻性剩余电流时间积分参数，并分别送入预警逻辑模块；所述突变处理模块中，找出产生突变的绝缘电导数值、阻性剩余电流数值，并从突变开始至结束，把绝缘电导数值、阻性剩余电流数值分别对时间进行积分，获得突变时间段的绝缘电导时间积分参数、阻性剩余电流时间积分参数，再分别送入预警逻辑模块；所述预警逻辑模块中，预设有不同时间尺度的绝缘电导时间积分阈值、阻性剩余电流时间积分阈值；预警逻辑模块中，将各时间段的绝缘电导时间积分参数与相应阈值进行比较，若大于相应阈值，预警逻辑模块判断对应时间段存在电气绝缘安全隐患，并进行预警处理；针对突变时间段的绝缘电导时间积分参数，把预设的相应时间积分阈值转换成与突变时间段相同时间长度的绝缘电导时间积分阈值，再进行比较判断、预警处理；预警逻辑模块中，将各时间段阻性剩余电流时间积分参数与相应阈值进行比较，若大于相应阈值，预警逻辑模块判断对应时间段存在与电气火灾安全隐患相关的漏电，并进行预警处理；针对突变时间段的阻性剩余电流时间积分参数，把预设的相应时间积分阈值转换成与突变时间段相同时间长度的阻性剩余电流时间积分阈值，再进行比较判断、预警处理。所述的一种具有预警功能的智能电表，其特征在于：用于单相电气回路，所述MCU智控模块中计算子程模块，根据相关参数，进一步计算获得绝缘电阻数值，并送入预警逻辑模块；所述预警逻辑模块中，预设绝缘电阻阈值；所述预警逻辑模块中，把绝缘电阻数值与绝缘电阻阈值比较，若大于，判断该单相电气回路存在电气绝缘隐患，并进行预警报警处理。所述的一种具有预警功能的智能电表，其特征在于：所述计算子程模块根据剩余电流计算获得剩余电流基波数值，送入突变处理模块和预警逻辑模块；计算子程模块中，将剩余电流基波数值对时间进行积分，获得各时间段的剩余电流基波时间积分参数，送入预警逻辑模块；计算子程模块中，由突变处理模块找出存在突变的剩余电流基波数值，并从突变开始到突变结束，把突变的剩余电流基波数值对时间积分，获得突变时间段的剩余电流基波时间积分参数，送入预警逻辑模块；在预警逻辑模块中预设有剩余电流基波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有预警功能的智能电表，包括电表本体，其特征在于：还包括电信号采集模块、计量模块、MCU智控模块、网络通讯模块，其中：电信号采集模块采集电气回路的电压、电流和剩余电流信号；电信号采集模块采集的电压、电流送入计量模块，由计量模块对电压、电流信号处理计算，获得包括电压、电流、相角、频率功率、电能在内的电表本体相关电气参数后，送入MCU智控模块；MCU智控模块还获取电信号采集模块采集的电流、剩余电流；MCU智控模块与网络通讯模块连接，对外进行数据传输；MCU智控模块中程序设置有计算子程模块、突变处理模块、预警逻辑模块，其中：所述计算子程模块根据电流、剩余电流获得回路电流谐波、剩余电流谐波，并送入突变处理模块；计算子程模块，把回路电流谐波、剩余电流谐波分别对时间进行积分，获得各时间段的回路电流谐波时间积分参数、剩余电流谐波时间积分参数，分别送入预警逻辑模块；由突变处理模块找出存在突变的回路电流谐波、剩余电流谐波数值，并从突变开始到突变结束，把突变的回路电流谐波、剩余电流谐波对时间积分，获得突变时间段的回路电流谐波时间积分参数、剩余电流谐波时间积分参数，分别送入预警逻辑模块；预警逻辑模块中，设置回路电流谐波阈值、剩余电流谐波阈值，设置不同时间尺度的回路电流谐波时间积分阈值和剩余电流谐波时间积分阈值；预警逻辑模块中，若回路电流谐波数值或剩余电流谐波数值大于相应阈值，并间歇性出现，则预警逻辑模块判断存在相线故障电弧或对地故障电弧，并进行预警报警处理；预警逻辑模块中，根据突变时间段的时长，把设置的相应时间尺度的时间积分阈值，计算转换成相同时长的时间积分阈值；若突变时间段的回路电流谐波时间积分参数、剩余电流谐波时间积分参数大于相应相同时长的时间积分阈值，且间歇性出现，确定判断存在串并联故障电弧或对地故障电弧，进行紧急报警处理。...

【技术特征摘要】
1.一种具有预警功能的智能电表，包括电表本体，其特征在于：还包括电信号采集模块、计量模块、MCU智控模块、网络通讯模块，其中：电信号采集模块采集电气回路的电压、电流和剩余电流信号；电信号采集模块采集的电压、电流送入计量模块，由计量模块对电压、电流信号处理计算，获得包括电压、电流、相角、频率功率、电能在内的电表本体相关电气参数后，送入MCU智控模块；MCU智控模块还获取电信号采集模块采集的电流、剩余电流；MCU智控模块与网络通讯模块连接，对外进行数据传输；MCU智控模块中程序设置有计算子程模块、突变处理模块、预警逻辑模块，其中：所述计算子程模块根据电流、剩余电流获得回路电流谐波、剩余电流谐波，并送入突变处理模块；计算子程模块，把回路电流谐波、剩余电流谐波分别对时间进行积分，获得各时间段的回路电流谐波时间积分参数、剩余电流谐波时间积分参数，分别送入预警逻辑模块；由突变处理模块找出存在突变的回路电流谐波、剩余电流谐波数值，并从突变开始到突变结束，把突变的回路电流谐波、剩余电流谐波对时间积分，获得突变时间段的回路电流谐波时间积分参数、剩余电流谐波时间积分参数，分别送入预警逻辑模块；预警逻辑模块中，设置回路电流谐波阈值、剩余电流谐波阈值，设置不同时间尺度的回路电流谐波时间积分阈值和剩余电流谐波时间积分阈值；预警逻辑模块中，若回路电流谐波数值或剩余电流谐波数值大于相应阈值，并间歇性出现，则预警逻辑模块判断存在相线故障电弧或对地故障电弧，并进行预警报警处理；预警逻辑模块中，根据突变时间段的时长，把设置的相应时间尺度的时间积分阈值，计算转换成相同时长的时间积分阈值；若突变时间段的回路电流谐波时间积分参数、剩余电流谐波时间积分参数大于相应相同时长的时间积分阈值，且间歇性出现，确定判断存在串并联故障电弧或对地故障电弧，进行紧急报警处理。2.根据权利要求1所述的一种具有预警功能的智能电表，其特征在于：用于单相电气回路，电信号采集模块采集进入负荷之前的单相回路的电压、电流、剩余电流信号，并送入计量模块；所述计量模块对电压、电流、剩余电流信号计算，得到相关参数，并将相关参数送入MCU智控模块；MCU智控模块中计算子程模块，根据相关参数计算获得阻性剩余电流、绝缘电导数值，并将绝缘电导数值、阻性剩余电流数值送入突变处理模块；所述计算子程模块中，分别把绝缘电导、阻性剩余电流对时间进行积分，获得各时间段的绝缘电导时间积分参数、阻性剩余电流时间积分参数，并分别送入预警逻辑模块；所述突变处理模块中，找出产生突变的绝缘电导数值、阻性剩余电流数值，并从突变开始至结束，把绝缘电导数值、阻性剩余电流数值分别对时间进行积分，获得突变时间段的绝缘电导时间积分参数、阻性剩余电流时间积分参...

【专利技术属性】
技术研发人员：单立辉，吴杰，
申请(专利权)人：合肥能安科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34