一种具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表及其方法与流程

文档序号:23067296发布日期:2020-11-25 17:54阅读:316来源:国知局
一种具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表及其方法与流程
本发明涉及智能电能表计量
技术领域
的一种电能表,尤其涉及一种具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表,还涉及该电能表的具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表控制方法。
背景技术
:三相智能电能表广泛应用于民用和工业用之中,作为用作电能贸易结算的电能表,其能否正确计量,关系到用电结算双方的利益。影响电能表是否正确计量的因素,除了电能表的准确度等级之外,还有电能表的接线是否正确。目前在用的电能表准确度等级较高,带来电能计量误差影响较少,但错误接线给电能计量带来的误差却往往很大,三相电能表在安装接线的过程中,有可能出现错误接线的情况。但凡出现接线错误,必然会导致非常大的电能损失,并且要想追补电量存在极大困难,企业的亏损也会逐步增加,最终造成电力成果的流失。因此需要确保智能电能表在运行中,不因接线失误导致的计量失准问题发生。技术实现要素:为解决现有的电能表存在接线错误而致使电能损失,无法获得正确电量的技术问题,本发明提供一种具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表及其方法。本发明采用以下技术方案实现:一种具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表,其包括:采集模块,其包括三相电压采集单元和三相电流采集单元;所述三相电压采集单元用于采集所述电能表的三相电压值及三相电压相位角,所述三相电流采集单元用于采集所述电能表的三相电流值及三相电流相位角;计量模块,其用于根据所述三相电压值、所述三相电压相位角、所述三相电流值以及所述三相电流相位角,对相序和有效值进行判断并获得相应的矢量图;mcu主控模块,其用于先将所述矢量图与一个预设的正确向量图及其功率夹角关系进行比较,获得可能正确的计量组合的最多种类数,然后对所有可能正确的计量组合进行积分计量,产生多个电量值,最后通过外部输入的当前计量点的性质,从多个电量值中选出唯一的正确电量,并判断是否存在接线错误;其中,当前计量点的性质为电源和负荷中的一种,还为容性负荷和感性负荷中的一种;若存在接线错误,所述mcu主控模块在一个预设的错误接线数据库中查找是否存在与所述矢量图相同的预设矢量图例;当所述错误接线数据库中存在所述预设矢量图例时,所述mcu主控模块获取与所述矢量图对应的接线错误种类,并根据所述接线错误种类下发用于纠正接线错误的纠正指令;若不存在接线错误,所述mcu主控模块判定所述电能表的接线正确;以及自动纠错模块,其包括错相纠错单元和反向纠错单元;所述自动纠错模块根据所述纠正指令,判断错误接线情况为错相还是反向;在所述错误接线情况为错相时,所述错相纠错单元根据所述纠正指令纠正错相接线并同时将可能的正确计量进行计量存储;若所述错误接线情况为反向时,所述反向纠错单元根据所述纠正指令纠正反向接线;所述mcu主控模块还用于根据接线自动纠错更改时间和错误接线状态,通过对所述矢量图及所述错误接线数据库的逻辑推导,对该错误接线更正所有可能正确的计量接线同时计量,最终确认唯一正确计量的电量存在于所述电能表中,且根据正确电量与错误电量之差进行对电量进行追补。本发明通过采集模块的三相电压采集单元和三相电流采集单元对电能表的三相电压电流信息进行采集,而计量模块根据三相电压电流信息获得矢量图,这样mcu主控模块就可以根据矢量图判断是否存在接线错误,若接错则在错误接线数据库找到对应的接线错误种类,并下发相应纠正指令给自动纠错模块,如此自动纠错模块就可以根据接线错误种类通过错相纠错单元和反向纠错单元纠正错误接线,同时mcu主控模块根据接线自动纠错更改时间和错误接线状态计算出追补电量,进而获得最终的正确电量信息,人工安装技术要求降低,能够防止人为接错线而进行偷电,同时避免本来接线正确但出现错误报警,解决了现有的电能表存在接线错误而致使电能损失,无法获得正确电量的技术问题,得到了具有自动检测并纠正接线错误且可精确追补电量的技术效果。作为上述方案的进一步改进,所述电能表还包括:通信模块;所述mcu主控模块通过所述通信模块下发所述纠正指令至所述自动纠错模块,还通过所述通信模块与电量计量管理系统进行通讯数据交互。进一步地,所述计量模块包括功率计量单元和电能计量单元;所述功率计量单元用于计算当前接线情况下的功率,所述电能计量单元用于计算电能可清算当前接线情况下的电量。再进一步地,所述错相纠错单元的输入端用于接收a相电流、b相电流、c相电流和a相电压、b相电压、c相电压,所述错相纠错单元的输出端与所述功率计量单元电性连接;所述错相纠错单元还与所述通信模块电性连接,并根据所述通信模块接收到的所述纠正指令纠正错相接线;所述反向纠错单元的输入端与所述功率计量单元的有功功率输出端和无功功率输出端电性连接,所述反向纠错单元的输出端与所述电能计量单元的输入端电性连接;所述反向纠错单元还与所述通信模块电性连接,并根据所述通信模块接收到的所述纠正指令纠正反向接线。作为上述方案的进一步改进,所述错误接线数据库设置三相三线和三相四线两种制式;其中,在三相三线制式中,所述错误接线数据库中的接线种类设有48种全接线情况和9种其他情况;每种全接线情况由电压相序、电流相序以及电流极性确定;48种全接线情况中的6种电压相序分别为正确相序uaubuc,错相序ubucua、ucuaub,逆相序uaucub、ubuauc、ucubua,2种电流相序种类分别为正常电流相序iaic和错误电流相序icia,4种电流极性分别为正确电流极性ia+ic+,错误电流极性ia+ic-、ia-ic-、ia-ic+;48种全接线情况的正确接线情况有且仅有一种,其余的接线情况均为错误接线,所述正确接线情况中电压通道接uaubuc且电流通道接ia+ic+;9种其他情况包括3种通道电压矢量缺失、3种通道电压极性相同以及3种通道电流矢量缺失;在三相四线制式中,所述错误接线数据库中的接线种类设有2种第一类接线情况、1152种第二类接线情况以及17种第三类其他情况;所述第一类接线情况是电压接ubucuaun且电流接+ib+ic+ia、电压接ucuaubun且电流接+ic+ia+ib这2种接线方式;每种第二类接线情况由电压相序、电流相序以及电流极性组合确定;1152种第二类接线情况中的24种电压相序分别为电压正相序uaubucun、ubucuaun、ucuaubun,电压逆相序uaucubun、ubuaucun、ucubuaun以及18种火线错接到零线的情况,6种电流相序分别为电流正相序iaibic、ibicia、iciaib以及电流逆相序ibiaic、icibia、iaicib,8种电流极性分别为+i1+i2+i3、-i1-i2-i3、-i1+i2+i3、+i1-i2-i3、+i1-i2+i3、-i1+i2-i3、+i1+i2-i3、-i1-i2+i3;17种第三类其他情况分别为6种电压通道矢量异常、7种电流通道矢量异常以及4种电压极性相同。进一步地,在三相三线制式中,所述mcu主控模块通过基波电压有效值判断通道电压矢量是否缺失,通过基波电流有效值判断通道电流矢量是否缺失,通过电压之间相角判断电压相序,通过电流之间相角判断电流相序,通过电流之间相角及电流电压之间相角判断电流极性种类,通过电流电压之间相角判断电流电压相序种类;在三相四线制式中,所述mcu主控模块通过线电压基波有效值判断电压信号线是否错接入到零线,通过相电压基波有效值判断通道电压矢量是否异常,通过基波电流有效值判断通道电流矢量是否异常,通过电压之间相角判断电压相序,通过电流之间相角判断电流相序,通过电流之间相角及电流电压之间相角判断电流极性,通过电流电压之间相角判断电流电压相序。再进一步地,定义电压通道有效值u1、u2、u3分别为电压通道1、2、3的有效值,电流通道有效值i1、i2、i3分别为电流通道1、2、3的有效值,电压相角uxuy为电压通道x与电压通道y的夹角,电流相角ixiy为电流通道x与电流通道y的夹角,电流电压相角ixuy为电流通道x与电压通道y的夹角;其中,x、y取正整数1、2、3;在三相三线制式中,所述mcu主控模块判断有效值u1或者u2或者u1u2是否小于一个预设电压有效值一,是则判定电压矢量缺失,否则判断电压相角u2u1是否位于一个预设相角范围一内,是则判定电压逆相序,否则判断电流有效值i1/i3是否小于一个预设电流有效值一,是则判定电流矢量缺失,否则判断电流相角i3i1的角度是否正确;正确则判定电流相序并初步判定电流极性;在电流相角i3i1的角度错误或已判定出电流相序或电流极性时,判断电流电压相角i1u1、i3u3是否正确,正确则最终判定电流极性,并判断是否发生电压错相序。在三相四线制式中,所述mcu主控模块判断是否存在电压有效值大于一个预设电压有效值二,是则判定电压信号线错接入到零线,否则判断是否存在电压有效值小于一个预设电压有效值三,是则判定通道电压矢量异常,否则判断是否存在线电压小于一个预设电压有效值四,是则判定电压极性相同,否则判断是否存在电压相角u2u1位于一个预设相角范围二且电压相角u3u1位于一个预设相角范围三,是则判定电压逆相序,否则判断是否存在电流小于一个预设电流有效值二,是则判定电流矢量异常,否则判断电流相角i2i1、i3i1、i3i2的符号类型是否正确,正确则判定电流相序并初步判断电流极性,错误则判断电流电压相角i1u1、i2u2、i3u2的符号类型是否正确,并最终判定电流极性和电流电压相序。作为上述方案的进一步改进,在三相三线电表用户的负荷为感性负荷且负载接线为uabib,ucbia时,所述mcu主控模块用于先计算出错误电量w1,再计算出正确电量,且计算公式为最后计算出追补电量,且追补电量为正确电量w2与错误电量w1之差。作为上述方案的进一步改进,所述电压通道矢量异常情况表征为三个电压通道中至少一个通道且至多两个通道的电压异常,所述电流通道矢量异常情况表征为三个电流通道中至少一个通道异常,所述电压极性相同情况表征为三个电压通道中至少两个通道的电压极性相同。本发明还提供一种具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表控制方法,其应用于上述任意所述的具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表中,其包括以下步骤:采集所述电能表的三相电压值、三相电压相位角、三相电流值及三相电流相位角;根据所述三相电压值、所述三相电压相位角、所述三相电流值以及所述三相电流相位角,对相序和有效值进行判断并获得相应的矢量图;先将所述矢量图与一个预设的正确向量图及其功率夹角关系进行比较,获得可能正确的计量组合的最多种类数,然后对所有可能正确的计量组合进行积分计量,产生多个电量值,最后通过外部输入的当前计量点的性质,从多个电量值中选出唯一的正确电量,并判断是否存在接线错误;若存在接线错误,在一个预设的错误接线数据库中查找是否存在与所述矢量图相同的预设矢量图例;若所述错误接线数据库中存在所述预设矢量图例,则获取与所述矢量图对应的接线错误种类,并根据所述接线错误种类下发用于纠正接线错误的纠正指令;若不存在接线错误,则判定所述电能表的接线正确;根据所述纠正指令,判断错误接线为错相接线还是反向接线;在所述错误接线为其中一种错相接线时,根据所述纠正指令纠正错相接线并同时将可能的正确计量进行计量存储;若所述错误接线情况为反向接线时,根据所述纠正指令纠正反向接线;根据接线自动纠错更改时间和错误接线状态,通过对所述矢量图及所述错误接线数据库的逻辑推导,对该错误接线更正所有可能正确的计量接线同时计量,最终确认唯一正确计量的电量存在于所述电能表中,且根据正确电量与错误电量之差进行对电量进行追补。相较于现有的电能表,本发明的具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表及其方法具有以下有益效果:1、该具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表,其通过采集模块的三相电压采集单元和三相电流采集单元对电能表的三相电压电流信息进行采集,而计量模块根据三相电压电流信息组成矢量图,这样mcu主控模块就可以根据矢量图判断是否存在接线错误,是则在错误接线数据库找到对应的接线错误种类,并下发相应纠正指令给自动纠错模块,如此自动纠错模块就可以根据接线错误种类通过错相纠错单元和反向纠错单元纠正错误接线,同时mcu主控模块根据接线自动纠错更改时间和错误接线状态计算出追补电量,进而获得最终的正确电量信息,从而一方面能够对错误接线进行自动识别和纠正,另一方面可以计算出正确电量,将正确的计量方式存储在表内备选,实现正确计量功能,从而能够降低电能损失,便于追补电量,还能够起到防盗电的作用。该电能表的人工安装技术要求降低,能够防止人为接错线而进行偷电,同时避免本来接线正确但出现错误报警,弥补了事后进行追补计量的缺点,实时保证电量的精确计量。2、该具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表,其在不干预错误接线情况下进行正确的电量计算,同时错误的一套计算结果也能够完整保留。而且,独立开辟一套完整的分相、合相有功电能计量计算单元,对错误的矢量做通道切换、矢量旋转等运算,得到正确的计量结果。这套结果独立于错误计算结果,方便作为电量追补的参考。依据三相智能电能表采样电压电流信息,采用智能分析,推断出可能的正确的计量组合种类,进行全种类,同时进入积分计量存储模式。当电表外部输入关键条件,即计量点的性质时(即该计量点是电源还是负荷性质,是容性负荷还是感性负荷)之后,电能表会自动给出正确电量数值信息。在三相智能电能表接入电网投运时起,就将电表采样的电压电流向量数据进行分析和逻辑智能推断后,将所有可能正确的计量单元,实施实时同步积分运算。存储只要外部条件满足后就会给出唯一正确的计量数据,所以对于有实际意义的典型错误接线,智能电能表无论表外的线如何接,均能同时输出一套错误接线的计量结果和一套纠正后的正确计量结果。而纠正后的正确计量结果依然可以满足电表精度要求,可在台体上直接检定误差,因此电能表具有自动检测并纠正接线错误且可精确追补电量的优点。3、该具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表控制方法,其有益效果与上述具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表的有益效果相同,在此不再做赘述。附图说明图1为本发明实施例1的具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表的结构图。图2为本发明实施例1的具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表的三相三线制式的错接线判断流程图。图3为本发明实施例1的具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表中的正常矢量图。图4为本发明实施例1的具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表的正确接线图。图5为本发明实施例1的具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表中实际矢量图。图6为本发明实施例1的具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表的三相四线制式的错接线判断流程图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。实施例1请参阅图1,本实施例提供了一种具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表,该电能表为三相智能电能表。其中,该电能表包括采集模块、计量模块、mcu主控模块、自动纠错模块以及通信模块。这些模块中部分模块可以集成在一起以组成新的模块,也可以独立设置,还可以拆分成多个子模块。当然,这些模块的硬件可以选择现有的电能表的部分硬件,仅需要对现有的部分硬件进行升级即可。采集模块包括三相电压采集单元和三相电流采集单元。三相电压采集单元用于采集电能表的三相电压值及三相电压相位角,三相电流采集单元用于采集电能表的三相电流值及三相电流相位角。在本实施例中,三相电压采集单元和三相电流采集单元均可以采用现有的三相电能表中的采集单元,当然也可以单独设立模块对这些信息进行检测。当然,在其他实施例中,采集模块也可以包括其他采集单元,这些采集单元可以采集到更多的信息,并且这些数据可以通过通信模块被mcu主控模块实时监测。计量模块用于根据三相电压值、三相电压相位角、三相电流值以及三相电流相位角,对相序和有效值进行判断并获得相应的矢量图。其中,计量模块包括功率计量单元和电能计量单元。功率计量单元用于计算当前接线情况下的功率,电能计量单元用于计算电能可清算当前接线情况下的电量。计量模块与mcu主控模块之间进行数据交互,其能够将矢量图发送至mcu主控模块,当然,mcu主控模块也可以控制计量模块生成矢量图。mcu主控模块用于根据矢量图,先将所述矢量图与一个预设的正确向量图及其功率夹角关系进行比较,获得可能正确的计量组合的最多种类数,然后对所有可能正确的计量组合进行积分计量,产生多个电量值,最后通过外部输入的当前计量点的性质,从多个电量值中选出唯一的正确电量,并判断是否存在接线错误。其中,当前计量点的性质为电源和负荷中的一种,还为容性负荷和感性负荷中的一种,还可以为这两种性质的组合。若存在接线错误,mcu主控模块在一个预设的错误接线数据库中查找是否存在与矢量图相同的预设矢量图例。当错误接线数据库中存在预设矢量图例时,mcu主控模块获取与矢量图对应的接线错误种类,并根据接线错误种类下发用于纠正接线错误的纠正指令。若不存在接线错误,mcu主控模块判定电能表的接线正确,即当前接线情况下的功率及电能计算就是正确的,可正确清算电量。mcu主控模块还用于根据接线自动纠错更改时间和错误接线状态,通过对所述矢量图及所述错误接线数据库的逻辑推导,对该错误接线更正所有可能正确的计量接线同时计量,最终确认唯一正确计量的电量存在于所述电能表中,且根据正确电量与错误电量之差进行对电量进行追补。mcu主控模块通过通信模块下发纠正指令至自动纠错模块,还通过通信模块与电量计量管理系统进行通讯数据交互,实现将正确电量信息上传至计量管理系统中,同时也能够供计量管理系统实时查看正确电量信息。在本实施例中,错误接线数据库设置三相三线和三相四线两种制式,而且包括错误接线种类和判断方法。三相三线制式和三相四线制式是电能表实际接线的两种方式,因而对于电能表而言,这两种制式都需要提前预置,但是在使用过程中并不会同时启动,只会使用其中一种制式。接下来将对这两种制式分别进行介绍。在三相三线制式中,错误接线数据库中的接线种类设有48种全接线情况和9种其他情况。每种全接线情况由电压相序、电流相序以及电流极性组合确定。48种全接线情况中的6种电压相序分别为正确相序uaubuc,错相序ubucua、ucuaub,逆相序uaucub、ubuauc、ucubua,2种电流相序种类分别为正常电流相序iaic和错误电流相序icia,4种电流极性分别为正确电流极性ia+ic+,错误电流极性ia+ic-、ia-ic-、ia-ic+。48种全接线情况的正确接线情况有且仅有一种,其余的接线情况均为错误接线,正确接线情况中电压通道接uaubuc且电流通道接ia+ic+。9种其他情况包括3种通道电压矢量缺失、3种通道电压极性相同以及3种通道电流矢量缺失。在本实施例中,通道电压矢量缺失是通过电压有效值进行判定的。电压相序只和电压之间的相角有关,通过电压通道1、2相互之间的夹角,即可以判定出电压逆相序。通道电流矢量缺失,是通过电流有效值进行判定的。由于电流的相序只和电流之间的夹角有关,通过电流通道3和电流通道1的夹角,即可以判定出电流正相序/电流逆相序。通过电流之间的夹角,即可初步判定出电流反极性的类别。具体的判定依据表1错误接线类型及其判断依据(三相三线)错误接线类型判定依据通道电压矢量缺失基波电压有效值通道电流矢量缺失基波电流有效值电压相序电压之间相角电流相序电流之间相角电流极性通过电流之间相角,及电流电压之间相角电流电压相序通过电流电压之间相角。如表1所示,在三相三线制式中,mcu主控模块通过基波电压有效值判断通道电压矢量是否缺失,通过基波电流有效值判断通道电流矢量是否缺失,通过电压之间相角判断电压相序,通过电流之间相角判断电流相序,通过电流之间相角及电流电压之间相角判断电流极性种类,通过电流电压之间相角判断电流电压相序。为了能够更好地介绍,本实施例中定义电压通道有效值u1、u2、u3分别为电压通道1、2、3的有效值,电流通道有效值i1、i2、i3分别为电流通道1、2、3的有效值,电压相角uxuy为电压通道x与电压通道y的夹角,电流相角ixiy为电流通道x与电流通道y的夹角,电流电压相角ixuy为电流通道x与电压通道y的夹角。其中,x、y取正整数1、2、3。请参阅图2,在三相三线制式中,mcu主控模块判断有效值u1或者u2或者u1u2是否小于一个预设电压有效值一(本实施例取0.2un),是则判定为电压矢量缺失,否则判断电压相角u2u1是否位于一个预设相角范围一(本实施例中为60°±设定范围内,默认范围±10°)内,是则判定电压逆相序,否则判断电流有效值i1/i3是否小于一个预设电流有效值一(本实施例中为0.005ib),是则判定电流矢量缺失,否则判断电流相角i3i1的角度是否正确。正确则判定电流相序并初步判定电流极性。在电流相角i3i1的角度错误或已判定出电流相序和电流极性时,判断电流电压相角i1u1、i3u3是否正确,正确则最终判定电流极性,并判断是否发生电压错相序。根据三相智能电能表采样得到的电压电流信息,电表外部输入关键条件时(即该计量点电源是负荷性质,是容性负荷还是感性负荷)之后,电能表会自动给出正确电量数值信息,实现对电表采样电压电流的错误矢量做通道切换、矢量旋转等运算,将所有可能正确的计量单元,实施实时同步积分运算。本实施例以三相三线电能表为例,三相三线电能表是由两个计量单元合成而成。即:p=uab·iacos(30°+φa)+ucb·iccos(30°-φc),在三相完全对称的电路中,得出:即:φa=φc,uab=ucb。u为线电压,i为相电流,p为三相功率。可得电量w为:以上为正常计量时两个单元的积分表达式,其对应的矢量图如图3所示,而对应的三相三线电能表正确接线图如图4所示。三相三线电表共有七个接线端子,2、4、6分别接入ua,ub,uc电压,1、3接a相电流进出,5、7接c相电流进出。这是一个正确的常规接线,如果接线错误就会造成计量失准产生错误的计量数据。由于计量回路均有接地装置,如果电压电流相互接错就会产生短路故障,故不能形成计量数据。抛开此种情况下,所形成的所有非正确接线现有电能表都将产生错误的计量数据。现将本实施例技术是如何实现在各种错误接线下达到正确计量目的的叙述如下:根据三相三线电能表所采集的交流模拟信息,初步定义为:u1i1,u2i2进行相序和有效值进行判断,从中得出其矢量图,与正确的矢量图及其功率夹角关系进行比较,因该技术在电表内存有各种错误接线下的数据库相对应的矢量图和功率夹角关系,因不知当前计量点的性质(电源、负荷、容性、感性)等。所在会得出可能正确的计量组合是最多种,我们是在内部对这最多种同时进行正常积分计量,产生最多个对应的电量值。等得外部条件确认时给出唯一种的正确电量值。当然,如果在电表安装时,就对电表输入好外部条件,本实施例就会产生一个唯一的正确电量信息,从而确保了不论怎样接线都能够实现正确的计量。举例:某一计量点采用三相三线计量方式,这时安装的三相三线电表用户的负荷为感性负荷cosφ=0.5电表接入的负载接线为uabib,ucbia,电表这时的实际向量方向如图5所示。此时,mcu主控模块用于先计算出错误电量w1,再计算出正确电量,最后计算出追补电量,且追补电量为正确电量w2与错误电量w1之差。电表在这样的情况下计量的错误电量公式表达是:正确电量的表达式是:在本实施例中,通过以下的过程实现正确计量。假设该用户计量点外部条件约束未对本专利技术电表进行输入。该专利技术电表会对该错误接线计量功率表达式进行比较判断,得出为错误接线需要更正。那么就会进入数据库进行比较得出正确的可能种类。如下:①一元为u1-i1,二元为u2-i2,从而得出为电源状态下cosφ=1.0时的正确计量,即:②一元为u1-i1,二元为u2-i2,负荷状态下的cosφ=1.0时的反向计量得出i1和i2接反的结论。即:更正为电量为正电量即可。即:③一元为u1ib,二元为u2i1,负荷感性状态cosφ=0.5下错误电量为:更正后为一元为u1i2(ia),二元为-u1i1(ib),得出正确电量为:④一元为-u2i2,u2i1,这时是在负荷状态下容性cosφ=0.5(c),更正后得出正确电量应为:同理,可得电源状态下的感性cosφ=0.5和电源状态下的容性cosφ=0.5c。两种是负荷状态下对应的加上(-)负电量符号而已。在三相四线制式中,错误接线数据库中的接线种类设有2种第一类接线情况、1152种第二类接线情况以及17种第三类其他情况。第一类接线情况是电压接ubucuaun且电流接+ib+ic+ia、电压接ucuaubun且电流接+ic+ia+ib这2种接线方式。每种第二类接线情况由电压相序、电流相序以及电流极性组合确定。1152种第二类接线情况的具体介绍如表2所示,其中的24种电压相序分别为电压正相序uaubucun、ubucuaun、ucuaubun,电压逆相序uaucubun、ubuaucun、ucubuaun以及18种火线错接到零线的情况,6种电流相序分别为电流正相序iaibic、ibicia、iciaib以及电流逆相序ibiaic、icibia、iaicib,8种电流极性分别为+i1+i2+i3、-i1-i2-i3、-i1+i2+i3、+i1-i2-i3、+i1-i2+i3、-i1+i2-i3、+i1+i2-i3、-i1-i2+i3。17种第三类其他情况如表3所示,其分别为6种电压通道矢量异常、7种电流通道矢量异常以及4种电压极性相同的情况。在本实施例中,其中,电压通道矢量异常情况表征为三个电压通道中至少一个通道且至多两个通道的电压异常,电流通道矢量异常情况表征为三个电流通道中至少一个通道异常,电压极性相同情况表征为三个电压通道中至少两个通道的电压极性相同。表2第二类接线情况的对照表表3第三类接线情况的对照表在三相四线制式中,mcu主控模块通过线电压基波有效值判断电压信号线是否错接入到零线,通过相电压基波有效值判断通道电压矢量异常,通过基波电流有效值判断通道电流矢量是否异常,通过电压之间相角判断电压相序,通过电流之间相角判断电流相序,通过电流之间相角及电流电压之间相角判断电流极性,通过电流电压之间相角判断电流电压相序,具体如表4所示。表4错误接线类型及其判断依据(三相四线)错误接线类型判定依据电压信号线错接入到零线线电压基波有效值通道电压矢量异常相电压基波有效值通道电流矢量异常基波电流有效值电压相序电压之间相角电流相序电流之间相角电流极性电流之间相角,及电流电压之间相角电流电压相序电流电压之间相角请参阅图6,在三相四线制式中,mcu主控模块判断是否存在电压有效值大于一个预设电压有效值二(本实施例中取1.4un),是则判定电压信号线错接入到零线,否则判断是否存在电压有效值小于预设电压有效值三(本实施例中取0.2un),是则判定通道电压矢量异常,否则判断是否存在线电压小于预设电压有效值四(本实施例中取0.2un),是则判定电压极性相同,否则判断是否存在电压相角u2u1位于一个预设相角范围二(240°±10°)且电压相角u3u1位于一个预设相角范围三(120°±10°),是则判定电压逆相序,否则判断是否存在电流小于一个预设电流有效值二(0.005ib),是则判定电流矢量异常,否则判断电流相角i2i1、i3i1、i3i2的符号类型是否正确,正确则判定电流相序并初步判断电流极性,错误则判断电流电压相角i1u1、i2u2、i3u2的符号类型是否正确,并最终判定电流极性和电流电压相序。自动纠错模块包括错相纠错单元和反向纠错单元。自动纠错模块根据纠正指令,判断错误接线为错相接线还是反向接线。在错误接线情况为其中一种错相接线时,错相纠错单元根据纠正指令纠正错相接线。在本实施例中,错相纠错单元的输入端用于接收a相电流、b相电流、c相电流和a相电压、b相电压、c相电压,错相纠错单元的输出端与功率计量单元电性连接。错相纠错单元还与通信模块电性连接,并根据通信模块接收到的纠正指令纠正错相接线并同时将可能的正确计量进行计量存储。在错误接线情况为反向时,反向纠错单元根据纠正指令纠正反向接线。反向纠错单元的输入端与功率计量单元的有功功率输出端和无功功率输出端电性连接,反向纠错单元的输出端与电能计量单元的输入端电性连接。反向纠错单元还与通信模块电性连接,并根据通信模块接收到的纠正指令纠正反向接线。这里需要说明的是,自动纠错模块的纠正方式在本实施例中并不是真正对外在接线进行纠正,只是对于电能表内部进行纠正,当然,在其他一些实施例中,纠正方式可以不同。综上所述,相较于现有的电能表,本实施例的具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表具有以下优点:1、该具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表,其通过采集模块的三相电压采集单元和三相电流采集单元对电能表的三相电压电流信息进行采集,而计量模块根据三相电压电流信息组成矢量图,这样mcu主控模块就可以根据矢量图判断是否存在接线错误,是则在错误接线数据库找到对应的接线错误种类,并下发相应纠正指令给自动纠错模块,如此自动纠错模块就可以根据接线错误种类通过错相纠错单元和反向纠错单元纠正错误接线,同时mcu主控模块根据接线自动纠错更改时间和错误接线状态计算出追补电量,进而获得最终的正确电量信息,从而一方面能够对错误接线进行自动识别和纠正,另一方面可以计算出正确电量,将正确的计量方式存储在表内备选,实现正确计量功能,从而能够降低电能损失,便于追补电量,还能够起到防盗电的作用。该电能表的人工安装技术要求降低,能够防止人为接错线而进行偷电,同时避免本来接线正确但出现错误报警,弥补了事后进行追补计量的缺点,实时保证电量的精确计量。2、该具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表,其在不干预错误接线情况下进行正确的电量计算,同时错误的一套计算结果也能够完整保留。而且,独立开辟一套完整的分相、合相有功电能计量计算单元,对错误的矢量做通道切换、矢量旋转等运算,得到正确的计量结果。这套结果独立于错误计算结果,方便作为电量追补的参考。依据三相智能电能表采样电压电流信息,采用智能分析,推断出可能的正确的计量组合种类,进行全种类,同时进入积分计量存储模式。当电表外部输入关键条件,即计量点的性质时(即该计量点是电源还是负荷性质,是容性负荷还是感性负荷)之后,电能表会自动给出正确电量数值信息。在三相智能电能表接入电网投运时起,就将电表采样的电压电流向量数据进行分析和逻辑智能推断后,将所有可能正确的计量单元,实施实时同步积分运算。存储只要外部条件满足后就会给出唯一正确的计量数据,所以对于有实际意义的典型错误接线,智能电能表无论表外的线如何接,均能同时输出一套错误接线的计量结果和一套纠正后的正确计量结果。而纠正后的正确计量结果依然可以满足电表精度要求,可在台体上直接检定误差,因此电能表具有自动检测并纠正接线错误且可精确追补电量的优点。实施例2本实施例提供了一种具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表控制方法,该方法应用于实施例1中的具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表中。其中,本实施例的电能表控制方法可以作为升级程序等方式作用于现有的电能表中,也可以通过其他结构,例如集成模块、控制器等,单独设置并能够可拆卸式安装在现有的电能表中,这就类似于现有的电能表载波模块,可以独立设置。其中,电能表控制方法包括以下这些步骤。(1)采集电能表的三相电压值、三相电压相位角、三相电流值及三相电流相位角。这些三相电压电流信息可以采用实施例1中的采集模块采集,也可以通过现有的采集设备进行采集。(2)根据三相电压值、三相电压相位角、三相电流值以及三相电流相位角,对相序和有效值进行判断并获得相应的矢量图。在矢量图中,单相电压具有数值和方向两个属性,从而能够构成位于同一个原点出发的多个向量。(3)根据矢量图,先将所述矢量图与一个预设的正确向量图及其功率夹角关系进行比较,获得可能正确的计量组合的最多种类数,然后对所有可能正确的计量组合进行积分计量,产生多个电量值,最后通过外部输入的当前计量点的性质,从多个电量值中选出唯一的正确电量,并判断是否存在接线错误。这里的判断方法可以采用实施例1中所介绍的判断方法,就不做赘述了。若存在接线错误,在一个预设的错误接线数据库中查找是否存在与矢量图相同的预设矢量图例。预设矢量图例与矢量图实际上为相同的内容,即存在一模一样的矢量组。在错误接线数据库中存在预设矢量图例时,获取与矢量图对应的接线错误种类,并根据接线错误种类下发用于纠正接线错误的纠正指令。若不存在接线错误,则判定电能表的接线正确,此时实时采集的电量信息就是正确电量信息。(4)根据纠正指令,判断错误接线为错相接线还是反向接线。这里的判断方法在实施例1中也已经介绍了,可以直接采用该方法。在所述错误接线为其中一种错相接线时,根据所述纠正指令纠正错相接线并同时将可能的正确计量进行计量存储。若所述错误接线情况为反向接线时,根据所述纠正指令纠正反向接线。(5)根据接线自动纠错更改时间和错误接线状态,通过对所述矢量图及所述错误接线数据库的逻辑推导,对该错误接线更正所有可能正确的计量接线同时计量,最终确认唯一正确计量的电量存在于所述电能表中,且根据正确电量与错误电量之差进行对电量进行追补。实施例3本实施例提供了一种三相智能电能表使用的控制系统,该控制系统可以以模块的形式作为产品而进行应用,这类似于现有的电能表载波模块。该控制系统用于实现实施例2中的具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表控制方法,并能够独立于现有的电能表外。该控制系统还能够以控制器的硬件形式出现,这样在实际应用中,只需要将控制器安装在电能表的主控板上即可。该控制系统还可以与现有的载波模块集成在一起,构成一个带控制功能的新载波模块,并对现有的电能表进行控制。实施例4本实施例提供一种计算机终端,其包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序。处理器执行程序时实现实施例2的具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表控制方法的步骤。实施例2的方法在应用时,可以软件的形式进行应用,如设计成独立运行的程序,安装在计算机终端上,计算机终端可以是电脑、智能手机、控制系统以及其他物联网设备等。实施例2的方法也可以设计成嵌入式运行的程序,安装在计算机终端上,如安装在单片机上。实施例5本实施例提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序。程序被处理器执行时,实现实施例2的具备错误接线自动识别与正确计量功能的电能表控制方法的步骤。实施例2的方法在应用时,可以软件的形式进行应用,如设计成计算机可读存储介质可独立运行的程序,计算机可读存储介质可以是u盘,设计成u盾,通过u盘设计成通过外在触发启动整个方法的程序。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12
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