一种硬连接可靠性检测方法、系统及装置与流程

1.本发明涉及一种硬连接可靠性检测方法、系统及装置，属于电能表检测领域。


背景技术：

2.电能表作为电力用户用电量计量的仪表，是连接电网与电力用户的桥梁，数量庞大，应用范围广泛。目前使用的电子式电能表具备准确可靠的电能计量、数据处理以及通信等功能，同时其作为一个电子产品自身也存在功率消耗，这个消耗虽然不计入电力用户，但属于供电企业的损耗，随着用电需求逐步增多，负荷越来越大，为了最大限度地提高电能有效利用率，需要降低电能表自身的功率消耗。
3.以前，电子式电能表接线端子铜条与采样元件（继电器、互感器等）之间多采用螺钉紧固方式，这种安装方式不仅批量自动化制造水平低，最重要的是电流回路接触电阻较大，而且存在因为螺钉质量等原因造成接触不良等质量风险。2020年以来，为了最大限度降低电能表自身功耗，电能表行业逐步引入一种硬连接的新加工工艺，目前比较成熟的硬连接方式有焊接和铆接两种工艺，这种硬连接加工工艺可以大幅降低电流回路的接触电阻，而且更适于自动化制造工艺。
4.新的硬连接加工工艺虽然有效减低了电流回路电阻，也存在比较隐蔽的加工工艺质量风险，比如：铆接方式可能存在因铆接件公差不匹配，导致铆接后有效接触面积不足甚至不牢固；焊接方式可能存在焊料材质变化、焊料厚度变化、焊料面积、焊接强度等异常导致最终内部的焊接面接触不良甚至不牢固。对于这种硬连接工艺可能存在的不良，最终会影响电能表电流回路的阻抗，影响电能计量采样的准确度，甚至因为严重接触不良导致异常发热甚至火灾等隐患。
5.为了减少硬连接的不良隐患，目前电能表生产主要通过两种手段进行处理：1）在接线端子与采样零部件硬连接工艺过程增加目视或光学对比检验；2）电能表组装完成后进行整机电能计量准确度时增加不同负载的影响量测试。其中，硬连接工艺环节的目视或光学对比，只能通过外部现象进行判断，无法透视内部接触面的有效性；整机环节增加不同负载进行的影响量试验虽然比较有效，但是时间成本较大，严重影响产能。因此这两种方式虽然都一定程度上可以发现问题，但是效果不好且效率不高。


技术实现要素：

6.本发明提供了一种硬连接可靠性检测方法、系统及装置，解决了背景技术中披露的问题。
7.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种硬连接可靠性检测方法，包括：响应于电能表被测回路正常，发出恒定电流加载指令，用以控制电源组件向电能表被测回路加载恒定电流；对电能表被测回路的电压进行采样，计算电能表被测回路的电阻均值；
若电阻均值位于预设的范围内，则电能表被测回路硬连接可靠。
8.还包括检测电能表被测回路是否正常的步骤，该步骤包括：响应于接收到电能表被测回路可靠性检测启动的信号，发出输电线路接通指令，用以控制电源组件与电能表被测回路连通，发出采样线路接通指令，用以控制电压测量设备与电能表被测回路连通；向电源组件发出检测电流加载信号，用以控制电源组件向电能表被测回路加载检测电流；接收电压测量设备测量的电能表被测回路电压，若电能表被测回路电压不大于阈值，则判定电能表被测回路正常。
9.对电能表被测回路的电压进行采样，计算电能表被测回路的电阻均值，包括：对电能表被测回路的电压进行等间隔采样；根据恒定电流和每次采样的电压，计算电能表被测回路电阻；对电能表被测回路电阻进行均值计算，获得电能表被测回路的电阻均值。
10.在电能表被测回路电阻之前，将第一次采样的电压剔除。
11.一种硬连接可靠性检测系统，包括：恒定电流加载模块：响应于电能表被测回路正常，发出恒定电流加载指令，用以控制电源组件向电能表被测回路加载恒定电流；电阻均值计算模块：对电能表被测回路的电压进行采样，计算电能表被测回路的电阻均值；判断模块：若电阻均值位于预设的范围内，则电能表被测回路硬连接可靠。
12.还包括检测模块，用以检测电能表被测回路是否正常，检测模块包括：线路接通模块：响应于接收到电能表被测回路可靠性检测启动的信号，发出输电线路接通指令，用以控制电源组件与电能表被测回路连通，发出采样线路接通指令，用以控制电压测量设备与电能表被测回路连通；检测电流加载模块：向电源组件发出检测电流加载信号，用以控制电源组件向电能表被测回路加载检测电流；检测结果模块：接收电压测量设备测量的电能表被测回路电压，若电能表被测回路电压不大于阈值，则判定电能表被测回路正常。
13.电阻均值计算模块包括：采样模块：对电能表被测回路的电压进行等间隔采样；电阻计算模块：根据恒定电流和每次采样的电压，计算电能表被测回路电阻；均值计算模块：对电能表被测回路电阻进行均值计算，获得电能表被测回路的电阻均值。
14.电阻均值计算模块还包括剔除模块，在电能表被测回路电阻之前，将第一次采样的电压剔除。
15.一种硬连接可靠性检测装置，包括控制器、电源组件、电压测量设备、输电线路通断控制设备和采样线路通断控制设备；控制器连接电源组件、电压测量设备、输电线路通断控制设备和采样线路通断控制设备，电压测量设备通过采样线路通断控制设备连接电能表被测回路，电源组件通过输
电线路通断控制设备连接电能表被测回路；控制器：采用硬连接可靠性检测方法检测电能表被测回路硬连接的可靠性；输电线路通断控制设备：接收控制器的指令，控制电源组件与电能表被测回路连通或断开；采样线路通断控制设备：接收控制器的指令，控制控制电压测量设备与电能表被测回路连通或断开；电源组件：给所述装置供电；接收控制器的指令，向电能表被测回路加载电流。
16.本发明所达到的有益效果：本发明通过对被测回路加载恒定电流，采样欧姆定律，计算被测回路的电阻均值，结合电阻的正常范围，判断被测回路硬连接可靠性，检测方式简单、高效。
附图说明
17.图1为回路电阻测算原理图；图2为硬连接可靠性检测方法的流程图；图3为装置的结构框图；图4为电源组件组成框图；图5为焊接效果对比测试结果。
具体实施方式
18.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
19.电子式电能表在实际运行过程中，就是负荷电流流经各个回路，再通过采样进行转换后进行负荷用电量的计量，无论从可靠及安全性的角度，还是从电能表采样准确度的角度，最有效的检验方法就是模拟现场，即直接给回路施加一定的电流（一般为0-120a范围），并针对施加电流后表现的影响差异进行回路硬连接性能检验、识别。
20.最简单有效的方法就是施加电流后测量固定点的电压值，利用欧姆定律计算出回路的等效电阻，通过该电阻值的大小进行硬连接加工工艺的质量和一致性检验，阻值越小性能越好。
21.如图1所示，每一个回路由2个接线端子铜条和一个继电器/互感器，铜条和继电器/互感器经过铆接或焊接的方式连接。通过对回路施加电流i（a）、然后固定选取回路连接点外部两端的测试点，量测对应的电压值v（mv），利用欧姆定律r=v/i，即可计算出回路电阻r（mω），该阻值越小表明硬连接加工的性能越好。
22.基于上述原理，可构建如图2所示的一种硬连接可靠性检测方法，包括以下步骤：步骤1，响应于电能表被测回路正常，发出恒定电流加载指令，用以控制电源组件向电能表被测回路加载恒定电流；步骤2，对电能表被测回路的电压进行采样，计算电能表被测回路的电阻均值；步骤3，若电阻均值位于预设的范围内，则电能表被测回路硬连接可靠。
23.上述方法通过对被测回路加载恒定电流，采样欧姆定律，计算被测回路的电阻均值，结合电阻的正常范围，判断被测回路硬连接可靠性，检测方式简单、高效。
24.电能表被测回路一般有两种状态，一致是正常状态，一种是开路/异常状态，若是开路状态，那么可直接获知硬连接不可靠，即回路为不良品。因此在检测之前，先进行被测回路检测，具体过程可以如下：11）响应于接收到电能表被测回路可靠性检测启动的信号，发出输电线路接通指令，用以控制电源组件与电能表被测回路连通，发出采样线路接通指令，用以控制电压测量设备与电能表被测回路连通；当被测回路到达固定位置后，就会接收到检测启动信号，就需要控制控制电源组件与电能表被测回路连通，控制电压测量设备与电能表被测回路连通；12）向电源组件发出检测电流加载信号，用以控制电源组件向电能表被测回路加载检测电流，这个电流为小的电流，一般小于1a；13）接收电压测量设备测量的电能表被测回路电压，若电能表被测回路电压不大于阈值，则判定电能表被测回路正常，进行进一步检测，即可靠性检测，否则判定电能表被测开路/异常；当检测出被测回路开路/异常，控制电源组件与电能表被测回路断开，控制电压测量设备与电能表被测回路断开，将被测回路记录为不良品。
25.当被测回路检测正常，控制电源组件向电能表被测回路加载恒定电流，这个一个较大的电流，一般为电能表的最大电流或1.2倍的最大电流。
26.电压测量设备会检测回路中的电压，对检测的电压进行等间隔采样，采样间隔时间不超过1秒，为了避免干扰数据，将第一次采样的电压剔除，将后续的电压进行记录和存储，采用采样的电压值和恒定电流，计算电能表被测回路电阻，对电能表被测回路电阻进行均值计算，获得电能表被测回路的电阻均值。
27.将电阻均值与预设的范围进行比较，若在预设范围内，则电能表被测回路硬连接可靠，否则为不可靠，控制电源组件与电能表被测回路断开，控制电压测量设备与电能表被测回路断开，将被测回路记录为不良品。
28.基于相同的技术方案，本发明还公开了上述方法对应的软件系统，即一种硬连接可靠性检测系统，包括：恒定电流加载模块：响应于电能表被测回路正常，发出恒定电流加载指令，用以控制电源组件向电能表被测回路加载恒定电流；电阻均值计算模块：对电能表被测回路的电压进行采样，计算电能表被测回路的电阻均值；电阻均值计算模块包括：采样模块：对电能表被测回路的电压进行等间隔采样；电阻计算模块：根据恒定电流和每次采样的电压，计算电能表被测回路电阻；均值计算模块：对电能表被测回路电阻进行均值计算，获得电能表被测回路的电阻均值。
29.判断模块：若电阻均值位于预设的范围内，则电能表被测回路硬连接可靠。
30.检测模块，用以检测电能表被测回路是否正常，检测模块包括：线路接通模块：响应于接收到电能表被测回路可靠性检测启动的信号，发出输电线路接通指令，用以控制电源组件与电能表被测回路连通，发出采样线路接通指令，用以控
制电压测量设备与电能表被测回路连通；检测电流加载模块：向电源组件发出检测电流加载信号，用以控制电源组件向电能表被测回路加载检测电流；检测结果模块：接收电压测量设备测量的电能表被测回路电压，若电能表被测回路电压不大于阈值，则判定电能表被测回路正常。
31.剔除模块，在电能表被测回路电阻之前，将第一次采样的电压剔除。
32.基于相同的技术方案，本发明还公开了一种硬连接可靠性检测装置，如图3所示，包括控制器、电源组件和控制及测量部件，控制及测量部件包括电压测量设备、输电线路通断控制设备和采样线路通断控制设备。
33.控制器连接电源组件、电压测量设备、输电线路通断控制设备和采样线路通断控制设备，电压测量设备通过采样线路通断控制设备连接电能表被测回路，电源组件通过输电线路通断控制设备连接电能表被测回路。
34.电源组件：给所述装置供电；接收控制器的指令，向电能表被测回路加载电流。
35.如图4所示，电源组件主要是提供整个装置的工作电源、以及需要施加到被测回路的模拟电流源，电源组件将装置外部的输入电源，进行两路转换，一路交流转换成低压直流电源，作为整个装置所需要的工作电源，另一路进行大电流恒流源转换，并能根据控制器指令中的控制需要，输出多路恒定电流，给被测回路。
36.控制及测量部件是执行机构和数据收集单元，其中，电压测量设备用以测量被测回路电压；输电线路通断控制设备，接收控制器的指令，控制电源组件与电能表被测回路连通或断开；采样线路通断控制设备，接收控制器的指令，控制控制电压测量设备与电能表被测回路连通或断开。
37.采样线路通断控制设备为线体自动化接驳结构，为电压测量设备与被测回路之间的开关设备，根据控制器的指令，与被测回路进行自动化对接。输电线路通断控制设备包括电流输出机械控制部件和联合执行部件，电流输出机械控制部件主要是给被测回路进行可靠接触，联合执行部件根据控制器指令控制电流输出机械控制部件。
38.控制器采用硬连接可靠性检测方法检测电能表被测回路硬连接的可靠性，是整个装置的大脑，是数据处理、指令下发、信号输入的核心。为了便于查看检测结果，控制器还连接显示单元，便于人机交互。
39.为了验证上述方法和装置，针对焊接方式进行了一组对比试验，选取同一批次电能表的接线端子铜条、同一批次的互感器、使用同一种焊料，只是调整焊料的不同面积，焊料面积分为a、b、c、d四组，且面积大小a＜b＜c＜d，采用同样的焊接方法对使用四组不同焊料面积的样品进行焊接加工，对加工成品的回路施加72a电流，在不同的时间通过测量同样位置的电压值，计算出四组样品对应的回路电阻均值，具体测试结果绘制如图5。
40.通过上图可以看出：1）不同的焊料面积，回路电阻均值有明显的区别；2）随着施加电流时间的推移，回路电阻均值会有一个缓慢增大的趋势，但增大幅度会逐步趋缓并稳定；3）施加电流持续不同的时间，不同面积对应的回路电阻均值差异的趋势是始终保持的，施加电流开始的测试结果和趋于稳定后的测试结果相对比较效果一致，也即：不需要
持续很长时间，施加电流后即可快速测试对应的数据，进行焊接后的性能进行分析和判断，不需要等待很长时间，效率较高。
41.基于相同的技术方案，本发明还公开了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行硬连接可靠性检测方法。
42.基于相同的技术方案，本发明还公开了一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行硬连接可靠性检测方法的指令。
43.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
44.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
45.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
46.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
47.以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。