一种具有停电故障录波功能的智能插座制造技术

技术编号:22329137 阅读:24 留言:0更新日期:2019-10-19 12:04
本发明专利技术公开了一种具有停电故障录波功能的智能插座,包括信号处理单元、过零投切单元、通讯单元、录波单元、储能单元、控制单元和电源;信号处理单元采集电压和电流波形并进行滤波和整形,转换为可输入控制单元的被测试信号;过零投切单元在电压、电流过零点时,分别对智能插座输出端的负载进行投、切控制;录波单元用于录下停电前后的若干周波数,并传输给上位机形成实时变化的曲线;控制单元对信号处理单元输入的被测试信号进行离散小波变换和信号能量分析,判断负载侧是否有电弧故障及其等级,并决策相应的动作。本发明专利技术可在故障发生时插座失去电源时,将故障发生前后的波形记录,便于故障定位及后续故障原因分析。

【技术实现步骤摘要】
一种具有停电故障录波功能的智能插座
本专利技术属于智能配用电
,尤其涉及一种具有停电故障录波功能的智能插座。
技术介绍
现有的智能插座基于对电力设备的远程监控设计,主要应用于智能家居领域,能够实现正常工作运行状态下数据采集以及数据传输。但是现有智能插座普遍存在如下缺陷:1、不具有录波功能,不能有效记录使用过程中元件的工作状态。2、发生故障导致停电后插座即失效,不再具有任何功能。导致该类智能插座不能完整有效记录故障发生过程中的电力相关参量的变化,不便于进行后续分析。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足,本专利技术目的是提供一种具有停电故障录波功能的智能插座,本专利技术可在故障发生时插座失去电源时,将故障发生前后的波形记录,便于故障定位及后续故障原因分析。为了实现上述目的,本专利技术是通过如下的技术方案来实现:本专利技术的一种具有停电故障录波功能的智能插座,包括信号处理单元、过零投切单元、通讯单元、录波单元、储能单元、控制单元和电源;所述信号处理单元采集电压和电流波形并进行滤波和整形,转换为可输入控制单元的被测试信号;所述过零投切单元在电压、电流过零点时,分别对智能插座输出端的负载进行投、切控制;所述通讯单元用于控制单元与外部通讯;所述录波单元用于录下停电前后的若干周波数据,并传输给上位机形成实时变化的曲线;所述储能单元用于为录波单元提供电能,确保所述录波单元能继续工作预设周波数需要的时间;所述控制单元对信号处理单元输入的被测试信号进行离散小波变换和信号能量分析,判断负载侧是否有电弧故障及其等级,并决策相应的动作。本专利技术还包括接口单元,所述接口单元包括一次主回路和人机交互单元;所述一次主回路为市电输入和输出,市电的电压范围为100V-240V,频率范围为48Hz-62Hz;所述人机交互单元包括信号指示灯和按键输入,所述信号指示灯包括黄、绿、红3个单色灯和1个三色灯,分别指示不同的运行状态。上述录波单元包括感应元件、内置的cpu处理器和flash单元,通过所述感应元件采集插座的电压、电流和谐波,通过所述cpu处理器读取电压、电流和谐波,进行软件滤波,计算电压和电流的峰值,并储存在所述flash单元中,同时传输给上位机形成实时变化的曲线,便于直观的观测插座的运行状态。上述储能单元为和电源输入端直接相连的电容元件;通过预先设定故障后需要录波的周波数,确定需要储存的电量进而确定电容元件的大小;正常运行时,所述储能单元充能;当发生故障导致插座无法正常使用时,所述储能单元为录波单元提供能量,将故障后预先设定的周波数的波形记录储存,为后续的故障分析和故障定位提供方便。上述信号处理单元包括电流采样电路、电压采样电路、滤波电路、放大电路和整流电路;通过所述电流采样电路及电压采样电路对电压及电流采样,将高电压和大电流信号转为低压小信号;通过所述滤波电路去除低压信号中的低频和超高频部分,取频段为2kHz-10kHz的有效电弧信号,再通过所述放大电路和整流电路将其转换为可输入所述控制单元的被测试信号。上述过零投切单元包括硬件执行电路和过零检测子单元;所述硬件执行电路包括继电器和继电器的驱动电路(继电器驱动电路包括由三极管组成的电平转换电路);所述过零检测子单元包括过零捕获模块、频率计算模块和过零补偿模块,所述过零捕获模块用于获取负载电压和电流的过零时刻t0;所述频率计算模块用于计算系统电压的频率f;所述过零补偿模块在接受到所述控制单元的指令后,在电压、电流过零点时分别对智能插座输出端的负载进行投、切控制;所述过零补偿模块的过零补偿计算方式为:tp为下发操作指令的时刻,n为预提前周期数,根据应用场合的响应需求而定,t0通常取为0;td为继电器的执行延迟时间。上述控制单元对信号处理单元输入的被测试信号进行离散小波变换和信号能量分析,判断负载侧是否有电弧信号产生;如果有电弧产生,进一步判断该信号对应的电弧故障等级,并输出至接口单元指示当前电弧故障等级;当电弧故障达到预设的严重指标时,由所述过零投切单元执行智能插座输出端的负载的分断操作,并将电弧故障信息通过所述通讯单元上报至远方系统;在任何情况下,所述控制单元均要执行按键的分合操作;任何情况下,所述控制单元接收按键控制指令,短时按键操作用于翻转智能插座主回路的通断状态,长时按键用于智能插座的参数配置;每按一次均对主回路状态进行取反操作。上述取反操作指当智能插座输出端的负载为分断状态,监测到按键输入后,闭合智能插座输出端的负载;当智能插座输出端的负载为闭合状态,监测到按键输入后,分断智能插座输出端的负载;持续超过3秒的按键操作用于配置插座的参数,包括运行定值和网络参数。上述离散小波变换取db13作为通用母小波,当负荷为纯阻性或阻感性时,取D6-D8信号作为判据输入信号,当负荷为开关电源性质时,取D5-D7作为判据输入信号;所述判据输入信号中任一分量大于1,可定性的判断已发生电弧故障;所述信号能量的计算公式为:N是信号总长度,i为长度变量,s(t)i为取第i个信号时刻的瞬时值。上述控制单元根据实际负荷情况下的信号能量值判定当前的电弧故障级别,所述接口单元指示当前电弧故障等级;电弧故障等级越高,代表电弧故障越严重,所述控制单元根据电弧故障的严重程度确定分断主回路的延迟时间;当电弧故障等级发生变化时,原有延迟时间保持递增,任一延时到达,即可发送跳闸指令,所述信号指示灯指示跳闸时刻的实际电弧故障等级;所述控制单元记录电弧从发生到插座跳闸的全过程,并将过程信息经所述通信模块发送至服务器后台。本专利技术能将故障录波技术应用于智能插座之中,可以大幅度提高对故障时间点的数据采集数量,完整记录故障前后的系统运行相关参量变化,结合电力系统的故障暂态过程分析方法,可以很方便地实现更精确的故障原因分析与故障定位,有助于维护电力系统的长期安稳运行。附图说明图1为本专利技术的一种具有停电故障录波功能的智能插座原理框图。具体实施方式为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施方式,进一步阐述本专利技术。参见图1,本专利技术的一种具有停电故障录波功能的智能插座,包括信号处理单元、过零投切单元、通讯单元、控制单元、录波单元、储能元件、接口单元和电源。信号处理单元采集电压和电流波形并进行滤波和整形,转换为可输入控制单元的被测试信号。过零投切单元在电压、电流过零点时分别对智能插座输出端的负载进行投、切控制。通讯单元用于控制单元与外部通讯。控制单元对信号处理单元输入的被测试信号进行离散小波变换和信号能量分析,判断负载侧是否有电弧故障及其等级,并决策相应的动作。录波单元为通过感应元件采集相关的电压、电流和谐波等参数,通过内置的cpu读取并处理这些数据,储存在flash单元中,并传输给上位机形成实时变化的曲线,便于直观的观测插座的运行状态。储能元件为和电源直接相连的电容元件。通过预先设定故障后需要录波的周波数,确定需要储存的电量进而确定电容元件的大小。正常运行时,储能元件充能,不影响正常使用;当发生故障导致插座无法正常使用时,储能元件为录波单元提供能量,将故障后一定周波数的波形记录储存,为后续的故障分析和故障定位提供方便。电源为通用AC/DC转换模块,为智能插座系统提供5V工作电压。本实施例中,信号处理单元由电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有停电故障录波功能的智能插座,其特征在于,包括信号处理单元、过零投切单元、通讯单元、录波单元、储能单元、控制单元和电源;所述信号处理单元采集电压和电流波形并进行滤波和整形,转换为可输入控制单元的被测试信号;所述过零投切单元在电压、电流过零点时,分别对智能插座输出端的负载进行投、切控制;所述通讯单元用于控制单元与外部通讯;所述录波单元用于录下停电前后的若干周波数据,并传输给上位机形成实时变化的曲线;所述储能单元用于为录波单元提供电能,确保所述录波单元能继续工作预设周波数需要的时间;所述控制单元对信号处理单元输入的被测试信号进行离散小波变换和信号能量分析,判断负载侧是否有电弧故障及其等级,并决策相应的动作。

【技术特征摘要】
1.一种具有停电故障录波功能的智能插座,其特征在于,包括信号处理单元、过零投切单元、通讯单元、录波单元、储能单元、控制单元和电源;所述信号处理单元采集电压和电流波形并进行滤波和整形,转换为可输入控制单元的被测试信号;所述过零投切单元在电压、电流过零点时,分别对智能插座输出端的负载进行投、切控制;所述通讯单元用于控制单元与外部通讯;所述录波单元用于录下停电前后的若干周波数据,并传输给上位机形成实时变化的曲线;所述储能单元用于为录波单元提供电能,确保所述录波单元能继续工作预设周波数需要的时间;所述控制单元对信号处理单元输入的被测试信号进行离散小波变换和信号能量分析,判断负载侧是否有电弧故障及其等级,并决策相应的动作。2.根据权利要求1所述的具有停电故障录波功能的智能插座,其特征在于,还包括接口单元,所述接口单元包括一次主回路和人机交互单元;所述一次主回路为市电输入和输出,市电的电压范围为100V-240V,频率范围为48Hz-62Hz;所述人机交互单元包括信号指示灯和按键输入,所述信号指示灯包括黄、绿、红3个单色灯和1个三色灯,分别指示不同的运行状态。3.根据权利要求1所述的具有停电故障录波功能的智能插座,其特征在于,所述录波单元包括感应元件、内置的cpu处理器和flash单元,通过所述感应元件采集插座的电压、电流和谐波,通过所述cpu处理器读取电压、电流和谐波,进行软件滤波,计算电压和电流的峰值,并储存在所述flash单元中,同时传输给上位机形成实时变化的曲线,便于直观的观测插座的运行状态。4.根据权利要求3所述的具有停电故障录波功能的智能插座,其特征在于,所述储能单元为和电源输入端直接相连的电容元件;通过预先设定故障后需要录波的周波数,确定需要储存的电量进而确定电容元件的大小;正常运行时,所述储能单元充能;当发生故障导致插座无法正常使用时,所述储能单元为录波单元提供能量,将故障后预先设定的周波数的波形记录储存,为后续的故障分析和故障定位提供方便。5.根据权利要求1所述的具有停电故障录波功能的智能插座,其特征在于,所述信号处理单元包括电流采样电路、电压采样电路、滤波电路、放大电路和整流电路;通过所述电流采样电路及电压采样电路对电压及电流采样,将高电压和大电流信号转为低压小信号;通过所述滤波电路去除低压信号中的低频和超高频部分,取频段为2kHz-10kHz的有效电弧信号,再通过所述放大电路和整流电路将其转换为可输入所述控制单元的被测试信号。6.根据权利要求1所述的具有停电故障录波功能的智能插座,其特征在于,所述过零投切单元包括硬件执行电路和过零检测子单元;所述硬件执行电路包括继电器和继...

【专利技术属性】
技术研发人员:韩啸谭敏刚汤奕
申请(专利权)人:南京伊科诺电气科技有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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