一种电能表用负荷开关过零操作测试系统的制作方法

本实用新型涉及电能表用负荷开关测试技术领域，尤其涉及一种电能表用负荷开关过零操作测试系统。

背景技术：

目前，国家电网公司大力推进智能电能表推广应用，2014年底建成用电信息采集系统，并于2015年全面实现“全采集、全覆盖、全费控”的功能。截止2014年5月底，国家电网公司已安装智能电能表2.0亿只，每只智能电能表对应了一只负荷开关。电能表用负荷开关能够切断和恢复用户负载，是实现远程费控的重要元器件。目前，针对电能表用负荷开关的费控方式为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。该方式仅以用户电费情况为跳闸依据，而未考虑用户实际负载情况。若在负载峰值时刻跳开负荷开关，可能导致开关触头间隙产生电弧而发生烧蚀，严重时将造成线路烧毁进而烧毁电能表、引发火灾，严重影响了用户安全用电。

利用交流50Hz电压、电流每半个周波都存在过零时刻的特点，控制负荷开关断开时恰好在电流过零点附近，而闭合时恰好在电压过零点附近，可有效降低负荷开关触点电弧，从而减少触点烧蚀。但过零操作的性能提升效果需要通过测试进行验证。但现有检测设备主要针对电能表用负荷开关在随机分断、闭合过程中的基本性能参数进行测试。由于智能电能表在接收到跳、合闸动作允许信号，执行跳、合闸动作命令而发出控制脉冲，直至负荷开关触点开始断开或闭合的动作瞬间，存在一定的时间间隔。因此，传统的检测设备为了实现控制电能表用负荷开关在交流负载电流过零点分断、在交流负载电压过零点闭合，需要首先施加直流负载，通过计时器分别记录动作脉冲发出时刻、负荷开关衔铁动作时刻，再计算两者间的时间间隔。但由于电能表用负荷开关动作时间快、动作间隔时间短，而过零操作对于控制时间精度要求高，因此传统的检测设备及过零操作控制方法难以保证过零操作的准确度。

技术实现要素：

本实用新型的实施例提供一种电能表用负荷开关过零操作测试系统，以解决传统的检测设备及过零操作控制方法难以保证过零操作的准确度的问题。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种电能表用负荷开关过零操作测试系统，包括数据处理器电路、交流电压过零检测电路、MCU芯片电路、实负载发生电路、脉冲信号发生电路；所述数据处理器电路分别与MCU芯片电路、实负载发生电路和脉冲信号发生电路连接；所述交流电压过零检测电路与所述MCU芯片电路连接；所述实负载发生电路和脉冲信号发生电路还分别连接电能表用负荷开关；

所述数据处理器电路，用于在电能表用负荷开关触点处于断开状态时，在控制闭合脉冲输出时刻向脉冲信号发生电路发送控制闭合命令；或者，在电能表用负荷开关触点处于闭合状态时，在控制分断脉冲输出时刻向脉冲信号发生电路发送控制分断命令；

所述脉冲信号发生电路，用于在接收到控制闭合命令时，向电能表用负荷开关发送闭合脉冲信号，以控制电能表用负荷开关触点闭合；或者，在接收到控制分断命令时，向电能表用负荷开关发送分断脉冲信号，以控制电能表用负荷开关触点分断。

进一步的，所述电能表用负荷开关过零操作测试系统还包括：动作机构驱动电源、电压示波器和电流示波器；所述动作机构驱动电源分别与所述交流电压过零检测电路和脉冲信号发生电路连接，以进行供电；所述电压示波器和电流示波器均与数据处理器电路和电能表用负荷开关连接；所述电压示波器用于监测电能表用负荷开关的负载电压实时波形；所述电流示波器用于监测电能表用负荷开关的负载电流实时波形和线圈电流实时波形。

具体的，所述交流电压过零检测电路，包括：零线端、火线端、第一限流电阻、第二限流电阻、第三限流电阻、第四限流电阻、第一半导体二极管、第二半导体二极管、光电耦合器、负载电阻、滤波电容；所述火线端和零线端加载交流输入电的两相后，分别与第一限流电阻的一端和第三限流电阻的一端连接；所述第一限流电阻的另一端和第三限流电阻的另一端分别连接第二限流电阻的一端和第四限流电阻的一端；第二限流电阻的另一端与第一半导体二极管的正极连接；第四限流电阻的另一端与第二半导体二极管的正极连接；第一半导体二极管的负极和第二半导体二极管的负极均连接光电耦合器的阳极；所述第二半导体二极管的正极还与光电耦合器的阴极连接；光电耦合器的集电极加载有正5伏电压；光电耦合器的发射极分别连接有交流半波信号输出端、负载电阻的一端以及滤波电容的一端；所述交流半波信号输出端用于连接MCU芯片电路的输入接口；所述负载电阻的另一端以及滤波电容的另一端连接在一起，并接地。

本实用新型实施例提供的一种电能表用负荷开关过零操作测试系统，该系统包括数据处理器电路、交流电压过零检测电路、MCU芯片电路、实负载发生电路、脉冲信号发生电路；所述数据处理器电路分别与MCU芯片电路、实负载发生电路和脉冲信号发生电路连接；所述交流电压过零检测电路与所述MCU芯片电路连接；所述实负载发生电路和脉冲信号发生电路还分别连接电能表用负荷开关；本实用新型实施例可以在电能表用负荷开关触点处于断开状态时，在控制闭合脉冲输出时刻向电能表用负荷开关发送闭合脉冲信号，以控制电能表用负荷开关触点闭合；在电能表用负荷开关触点处于闭合状态时，在控制分断脉冲输出时刻向电能表用负荷开关发送分断脉冲信号，以控制电能表用负荷开关触点分断。由此可见，本实用新型可以精确控制电能表用负荷开关，完成电能表用负荷开关的过零操作，可以解决传统的检测设备及过零操作控制方法难以保证过零操作的准确度的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种电能表用负荷开关过零操作测试系统的结构示意图一；

图2为本实用新型实施例提供的一种电能表用负荷开关过零操作测试系统的结构示意图二；

图3为本实用新型实施例中的交流电压过零检测电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种电能表用负荷开关过零操作测试系统10，包括数据处理器电路11、交流电压过零检测电路12、MCU芯片电路13、实负载发生电路14、脉冲信号发生电路15。所述数据处理器电路11分别与MCU芯片电路13、实负载发生电路14和脉冲信号发生电路15连接。交流电压过零检测电路12与所述MCU芯片电路13连接；该实负载发生电路14和脉冲信号发生电路15还分别连接电能表用负荷开关16。

所述实负载发生电路14，可以向电能表用负荷开关16发出测试用负载电压和测试用负载电流，并调整电能表用负荷开关16的负载功率因数。

所述数据处理器电路11，用于根据电能表用负荷开关16的电磁机构的动作信息，预先确定电能表用负荷开关分断触动时长和电能表用负荷开关闭合触动时长。

所述交流电压过零检测电路12与所述MCU芯片电路13，用于确定电能表用负荷开关的交流电压过零时刻。

所述数据处理器电路11，用于获取电能表用负荷开关16的负载功率因数；根据所述交流电压过零时刻和所述负载功率因数确定电能表用负荷开关的交流电流过零时刻；根据电能表用负荷开关的触点状态、电能表用负荷开关分断触动时长和电能表用负荷开关闭合触动时长确定控制分断脉冲输出延迟时长以及控制闭合脉冲输出延迟时长；在电能表用负荷开关触点处于断开状态时，根据所述交流电压过零时刻和控制闭合脉冲输出延迟时长确定控制闭合脉冲输出时刻，并在控制闭合脉冲输出时刻向脉冲信号发生电路15发送控制闭合命令；或者，在电能表用负荷开关触点处于闭合状态时，根据所述交流电流过零时刻和控制分断脉冲输出延迟时长确定控制分断脉冲输出时刻，并在控制分断脉冲输出时刻向脉冲信号发生电路15发送控制分断命令。

所述脉冲信号发生电路15，用于在接收到控制闭合命令时，向电能表用负荷开关发送闭合脉冲信号，以控制电能表用负荷开关触点闭合；或者，在接收到控制分断命令时，向电能表用负荷开关发送分断脉冲信号，以控制电能表用负荷开关触点分断。

进一步的，如图2所示，所述电能表用负荷开关过零操作测试系统10还包括：动作机构驱动电源17、电压示波器18和电流示波器19。所述动作机构驱动电源17分别与所述交流电压过零检测电路12和脉冲信号发生电路15连接，以进行供电。所述电压示波器18和电流示波器19均与数据处理器电路11和电能表用负荷开关16连接。所述电压示波器18用于监测电能表用负荷开关16的负载电压实时波形；所述电流示波器19用于监测电能表用负荷开关的负载电流实时波形和线圈电流实时波形。

具体的，如图3所示，所述交流电压过零检测电路12，可以包括：零线端(N端)121、火线端(L端)122、第一限流电阻123、第二限流电阻124、第三限流电阻125、第四限流电阻126、第一半导体二极管127、第二半导体二极管128、光电耦合器129、负载电阻130、滤波电容131；所述火线端122和零线端121加载交流输入电(可以为220伏)的两相后，分别与第一限流电阻123的一端和第三限流电阻125的一端连接；所述第一限流电阻123的另一端和第三限流电阻125的另一端分别连接第二限流电阻124的一端和第四限流电阻126的一端；第二限流电阻124的另一端与第一半导体二极管127的正极连接；第四限流电阻126的另一端与第二半导体二极管128的正极连接；第一半导体二极管127的负极和第二半导体二极管128的负极均连接光电耦合器129的阳极；所述第二半导体二极管128的正极还与光电耦合器129的阴极连接。光电耦合器129的集电极加载有正5伏电压；光电耦合器129的发射极分别连接有交流半波信号输出端132、负载电阻130的一端以及滤波电容131的一端；所述交流半波信号输出端132用于连接MCU芯片电路13的输入接口；所述负载电阻130的另一端以及滤波电容131的另一端连接在一起，并接地。

通过上述图3所述的结构，四个限流电阻可以实现交流信号采样输入的限流；第一半导体二极管可以起到半波整流作用；而第二半导体二极管可以防护光电耦合器的阳极输入端被第一半导体二极管的反向损伤；该光电耦合器用于隔离交流信号，并传输到弱点侧给MCU芯片电路；滤波电容用于避免噪声信号的影响。

具体的，所述数据处理器电路11确定的控制闭合脉冲输出时刻为所述交流电压过零时刻和控制闭合脉冲输出延迟时长的和；所述数据处理器电路11确定的控制分断脉冲输出时刻为所述交流电流过零时刻和控制分断脉冲输出延迟时长的和。

本实用新型实施例提供的一种电能表用负荷开关过零操作测试系统，该系统包括数据处理器电路、交流电压过零检测电路、MCU芯片电路、实负载发生电路、脉冲信号发生电路；所述数据处理器电路分别与MCU芯片电路、实负载发生电路和脉冲信号发生电路连接；所述交流电压过零检测电路与所述MCU芯片电路连接；所述实负载发生电路和脉冲信号发生电路还分别连接电能表用负荷开关；本实用新型实施例可以在电能表用负荷开关触点处于断开状态时，在控制闭合脉冲输出时刻向电能表用负荷开关发送闭合脉冲信号，以控制电能表用负荷开关触点闭合；在电能表用负荷开关触点处于闭合状态时，在控制分断脉冲输出时刻向电能表用负荷开关发送分断脉冲信号，以控制电能表用负荷开关触点分断。由此可见，本实用新型可以精确控制电能表用负荷开关，完成电能表用负荷开关的过零操作，可以解决传统的检测设备及过零操作控制方法难以保证过零操作的准确度的问题。

本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。