一种具有用电故障监测保护功能的智能电能表制造技术

一种具有用电故障监测保护功能的智能电能表，包括计量芯片、漏电电流采样电路、相电流采样电路、相电压采样电路、中央处理器CPU、电源模块，低压断路器，漏电电流采样电路电联接所述计量芯片，计量芯片与CPU相互电联接，CPU经一跳闸输出接口电联接所述低压断路器，低压断路器经一状态采集接口电联接CPU。还提供一种智能电能表的用电故障监测和控制方法。本发明专利技术的有益效果是：提供可靠的用电故障保护控制电源模块，提供多种类型的用电故障报警与保护，实现对电力用户电压、电流、功率等类型的故障报警与故障保护，预防和隔离故障点，防止和减少因用户电气线路设备故障引起的经济损失和人身安全事故的发生，并有效提高低压电网的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及低压电网电力测量保护设备领域，尤其涉及一种具有用电故障监测保护功能的智能电能表。
技术介绍
根据国家电网公司智能表的定义，智能电能表是由测量单元、数据处理单元、通信单元等组成，具有电能量计量、信息存储及处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能的电能表。因此，现有的智能电能表并没有具备用电故障监测与保护功能。智能低压开关电器领域技术设备近几年已取得了很大进步，出现了如智能低压综合保护器、智能漏电保护器、智能断路器等智能化开关电器，其主要功能是低压电路控制和 保护，主要涉及的保护类型有过压、欠压、失压、过流、短路、漏电(剩余电流)等，并且一些智能开关电器还具有通信功能，可以实现开关电器运行情况的远程监控。但这些智能开关电器也存在着一些缺点，如难以实现与上级电网智能设备和系统实现互动；需要建立独立的通信和监控系统，建设维护成本高。因此，要在电力用户中大面积推广应用智能开关电器也存在较大困难。另外，随着供电可靠性要求的提高，由于近年来自备电源和双电源用户不断增加，导致从用户侧向低压电网反送电事件不断增多，严重威胁着低压电网维修人员的人身安全。根据检索的资料，目前国内还未有可以针对在低压电网专门防止从用户侧反送电的保护性智能开关设备。国家电网公司提出在“十二五”期间加快建设坚强智能电网，坚强智能电网的最主要特征是“信息化、自动化、互动化”。在低压配电、用电领域需要涉及的关键技术主要有智能用电双向互动技术、多渠道的自助服务技术、客户故障智能化管理技术、在线安全用电技术等。低压电网是智能电网建设的技术和装备最薄弱的环节，目前现有低压电网领域的技术和设备均难以满足智能电网的需求。具体体现在，智能电能表仍局限于电能计量、计费和相关信息互动功能，智能低压开关电器仍局限于电气监测和电气保护方面功能，还没有一种同时具有智能电能表与智能开关电器两方面功能的智能终端设备。智能电能表是安装在低压电网与电力用户线路设备产权界点之间的一种智能终端设备，是“智能电网”中低压电网部分的“神经末稍”。以智能电能表为载体，扩充智能电能表在用电测量、保护控制、故障监测分析、用电信息互动方面的功能，对供电企业和电力用户都具有很强的实用价值。因此，专利技术一种具有用电故障监测保护功能的智能电能表，作为集计量计费、一次开关、测量、保护控制、在线监测、通信、用电互动等功能于一体的智能终端装备，将极大地推动智能电网建设在低压配电、用电方面的发展。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有用电故障监测与保护功能的智能电能表，将用电工况测量、故障分析、故障隔离保护、故障远程监控、用电信息互动等功能纳入智能电能表功能范围，使智能电能表具有用电故障监测保护与报警功能，能根据需要自动分析隔离故障点，与用电信息采集系统的共用一套网络通道与设备，兼容用电信息采集系统通信协议，用电信息采集系统主站可以以智能电能表为终端管理载体实现对电力用户的远程用电故障监控管理。通过改进，还可以提高智能电能表的防窃电功能和防止部分危险用电行为的发生。本专利技术所述智能电能表的监测和保护的对象是电能表下侧的电气线路及设备，监测和保护类型包括过压、欠压、失压、过流、短路、漏电(剩余电流)、反送电等类型故障保护。本专利技术所采用的技术方案是一种具有用电故障监测保护功能的智能电能表，包括计量芯片、漏电电流采样电路、相电流采样电路、相电压采样电路、中央处理器CPU， 低压断路器，所述漏电电流采样电路电联接所述计量芯片，所述计量芯片与中央处理器CPU相互电联接，所述中央处理器CPU经一跳闸输出接口电联接所述低压断路器，所述低压断路器经一状态采集接口电联接所述中央处理器CPU，其特征在于，还包括电源模块。电源模块包含稳压、整流、充电和电池等电路元件。优选的，所述电源模块包括可充电电池。优选的，还包括通信接口、通信模块、远程主站，所述通信接口分别与所述中央处理器CPU、通信模块相互电连接，所述远程主站与通信模块之间采用数据通信协议相互进行通讯。优选的，还包括通信接口、通信模块、集中器、远程主站，所述通信接口分别与所述中央处理器CPU、通信模块相互电连接，所述远程主站与集中器、所述集中器与通信模块之间分别采用数据通信协议相互进行通讯。优选的，所述低压断路器包括分励脱扣器和辅助接点，所述跳闸输出接口电联接分励脱扣器，所述辅助接点电联接状态采集接口。优选的，还包括保护控制开关和跳闸继电器，所述保护控制开关和跳闸继电器串接在输出接口的控制输出回路上。进一步的，还包括键盘、显示屏、声光报警器，所述键盘电联接所述的中央处理器CPU，所述中央处理器CPU分别电联接所述显示屏、声光报警器。进一步的，所述显示屏用于显示电量、电费、功率、表计故障、以及过流、短路、过压、欠压、失压、漏电、反送电故障的保护相关事件信息 进一步的，所述声光报警器用于提示电能表运行工况、通信状态、电能表异常状态、相关的故障保护信息。进一步的，所述数据通信协议在《电力用户用电信息采集系统》的通信协议和技术规范上进行功能扩充，扩充后的协议实现向下兼容采集系统和设备、共用通信通道。进一步的，所述智能电能表与远程主站系统或远程管理终端通过数据通信协议进行双向通信，并接受远程主站系统或远程管理终端的管理。进一步的，所述中央处理器CPU分别与一时钟模块相互电联接，与一数据存储器相互电联接。还提供一种具有用电故障监测保护功能的智能电能表的用电故障监测和控制方法，包括以下步骤， 步骤I:智能电能表中的所述相电流采样电路所采集的交流电流信号、所述相电压采样电路所采集的交流电压信号和所述漏电电流采样电路所采集的漏电电流信号中的一种或多种组合信号转换为数字信号，传入所述计量芯片进行数据处理，并存入暂存器中； 步骤2 :所述数据存储器中预先存储有由远程主站或智能电能表按键输入的各种保护整定值或报警整定值，所述中央处理器CPU不断读取或接收来自计量芯片的数据，并与相应的保护整定值或报警整定值进行比较，判断智能电能表所接用户负载侧电路所处的工作状态； 步骤3:当读取或接收到的数据值处于正常工作状态的整定值范围内，则不启动相应故障保护和报警子程序，所述中央处理器CPU将数据进行分析统计，形成单位时间内的平均值、最大值、最小值等统计数据，并在显示屏上，并定时将相关数据上传、经集中器转发到到远程主站，或直接上传到远程主站，以便远程主站进行漏电数据存储和分析，再返回步骤2 ;当超出或低于整定值范围时，则启动相应故障保护和报警子程序，进行进一步故障判断； 根据综合判断结果，中央处理器CPU发出保护跳闸指令给所述低压断路器，所述低压断路器中的分励脱扣器动作断开线路，或发出报警指令给声光报警器，进行报警； 步骤4 由所述中央处理器CPU将报警、故障保护跳闸事件、以及故障保护或报警的执行情况形成带有时间戳的故障事件报文，写入数据存储器，并在显示器上显示，所述智能电能表将相关故障事件报文和数据实时上传，经集中器转发到远程主站，或直接上传到远程主站，远程主站进行数据存储和分析。优选的，所述中央处理器CPU将所采集的当前的交流电压信号数据与所述数据存储器中预存的过压、欠压、失压整定值进行比较，当相电压值〉过压整定值时，则满足过压故障判定启动条件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有用电故障监测保护功能的智能电能表，包括计量芯片、漏电电流采样电路、相电流采样电路、相电压采样电路、中央处理器CPU，低压断路器，所述漏电电流采样电路电联接所述计量芯片，所述计量芯片与中央处理器CPU相互电联接，所述中央处理器CPU经一跳闸输出接口电联接所述低压断路器，所述低压断路器经一状态采集接口电联接所述中央处理器CPU，其特征在于，还包括电源模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王金泽，
申请(专利权)人：王金泽，
类型：发明
国别省市：