无源电流检测设备、电量统计方法及存储介质与流程

本申请涉及电子电路，特别涉及一种无源电流检测设备、电量统计方法及存储介质。

背景技术：

1、在大多数工业应用中，为保证电流检测不会对整体电路系统的输出带来影响，通常采用无源电流检测。无源电流检测是指采用例如电流互感器等无源电流传感器，来检测负载端的电流。电流互感器的原理是通过电磁感应原理将负载端的一次侧大电流转换成二次侧小电流，进而将二次侧的小电流用于电流检测。

2、目前的无源电流检测方案，当负载端断电或电流较小时，一部分实际被消耗的电量没有被无源电流检测设备统计到，从而导致电量统计不够精确。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本申请提供了一种无源电流检测设备、电量统计方法及存储介质，能够延长设备在断电或小电流状态下的持续工作能力，避免遗漏监测断电或小电流状态下的电量，提升电量统计的精确度。

2、第一方面，本申请提供了一种无源电流检测设备，该设备包括控制模块、无线通讯模块和电流采集模块，所述电流采集模块包括电流互感器、法拉电容和采样电阻；

3、所述电流互感器将被测负载侧的电流转换为测量电流；所述测量电流向所述法拉电容充电，直至所述法拉电容的电压达到预设的供电阈值；所述法拉电容的电压达到所述供电阈值后，所述法拉电容向所述控制模块供电；所述控制模块上电后，控制所述测量电流流向所述采样电阻；

4、所述控制模块采集所述法拉电容的实时电压值，确定所述实时电压值在预先划分的多个取值范围中所落入的取值范围，按照所落入的取值范围对应的采样频率，采集所述采样电阻的电流有效值，所述多个取值范围按照被测负载不同工作状态下所述法拉电容的电压值波动范围进行预先划分；

5、所述控制模块根据所述采样电阻的电流有效值和所述采样频率对应的采样时长，计算所述采样时长内的耗电量并存储；

6、所述控制模块根据所述所落入取值范围对应的上报周期，将所述上报周期内的总耗电量通过所述无线通讯模块上报；

7、其中，实时电压值对应的采集频率越高，则对应的上报周期越短。

8、在一种可能实施方式中，所述控制模块用于：

9、在所述实时电压值低于预设工作电压的情况下，持续按照预设的目标采样频率计算耗电量但不上报；

10、直至所述实时电压值高于所述预设工作电压，将按照所述目标采样频率计算出的总耗电量通过所述无线通讯模块上报。

11、在一种可能实施方式中，所述无源电流检测设备还包括硬件保护电路；所述硬件保护电路实时检测所述法拉电容的电压值，在所述法拉电容的实时电压值达到预设的保护阈值的情况下，导通所述电流互感器和所述采样电阻之间的通路，使所述测量电流流向所述采样电阻，所述保护阈值大于所述供电阈值。

12、在一种可能实施方式中，所述设备还包括控制测量电流方向的切换开关；

13、所述控制模块用于：通过io指令控制所述切换开关以使所述测量电流流向所述采样电阻/法拉电容。

14、在一种可能实施方式中，所述被测负载按照工作电流从大到小区分的不同工作状态依次包括：正常工作状态、低功耗工作状态和低电压工作状态；

15、所述正常工作状态下所述法拉电容的电压值处于对应第一取值范围，所述低功耗工作状态下所述法拉电容的电压值处于第二取值范围，所述低电压工作状态下所述法拉电容的电压值处于第三取值范围；

16、所述第一取值范围的下限值为所述第二取值范围的上限值，所述第二取值范围的下限值为所述第三取值范围的上限值；

17、所述第一取值范围的采样频率大于所述第二取值范围的采样频率，所述第二取值范围的采样频率大于所述第三取值范围的采样频率。

18、在一种可能实施方式中，所述无源电流检测设备还包括至少两个非取电电流采集模块，任一所述非取电电流采集模块包括电流互感器和采样电阻；

19、两个所述非取电电流采集模块分别将所述被测负载侧的电流转换得到两路测量电流，两路测量电流分别通过各自的非取电电流采集模块包含的采样电阻；

20、所述控制模块对两个所述非取电电流采集模块的采样电阻的电流有效值进行差分采集，得到目标电流有效值；

21、所述控制模块对所述目标电流有效值和所述电流有效值进行差分运算，基于所述差分运算得到的电流有效值计算耗电量。

22、在一种可能实施方式中，所述电流采集模块和非取电电流采集模块中，电流互感器转换得到的测量电流通过整流桥进行整流，所述整流桥的压降参数根据所述法拉电容的规格参数确定。

23、第二方面，提供一种基于第一方面所提供的无源电流检测设备的电量统计方法，该方法包括：

24、s1、所述控制模块采集所述法拉电容的实时电压值，确定所述实时电压值在预先划分的多个取值范围中所落入的取值范围，按照所落入的取值范围对应的采样频率，采集所述采样电阻的电流有效值，所述多个取值范围按照被测负载不同工作状态下所述法拉电容的电压值波动范围进行预先划分；

25、s2、所述控制模块根据所述采样电阻的电流有效值和所述采样频率对应的采样时长，计算所述采样时长内的耗电量并存储；

26、s3、所述控制模块根据所述所落入取值范围对应的上报周期，将所述上报周期内的总耗电量通过所述无线通讯模块上报；

27、其中，实时电压值对应的采集频率越高，则对应的上报周期越短。

28、在一种可能实施方式中，所述方法还包括：

29、在所述实时电压值低于预设工作电压的情况下，持续按照预设的目标采样频率计算耗电量但不上报；直至所述实时电压值高于所述预设工作电压，将按照所述目标采样频率计算出的总耗电量通过所述无线通讯模块上报。

30、第三方面，提供一种计算机可读存储介质，该存储介质中存储有至少一段程序，至少一段程序由处理器执行以实现如第二方面提供的电量统计方法。

31、本申请提供的技术方案至少包括如下技术效果：

32、本申请提供的无源电流检测设备包括控制模块、无线通讯模块和电流采集模块，电流采集模块包括电流互感器、法拉电容和采样电阻；电流互感器将被测负载侧的电流转换为测量电流；测量电流向法拉电容充电，直至法拉电容的电压达到供电阈值后，法拉电容向控制模块供电；控制模块上电后，控制测量电流流向采样电阻；根据法拉电容的实时电压值所处取值范围对应的采样频率，采集采样电阻的电流有效值，计算采样时长内的耗电量并存储；再将取值范围对应上报周期内的总耗电量通过无线通讯模块上报，实时电压值越大则采样频率越高且上报周期越短。本申请利用法拉电容的特性，在不同的电容电压范围内，采用不同策略进行电量统计，可大大延长设备在断电或小电流状态下的持续工作能力，避免遗漏监测小电流状态下的耗电量数据，提升电量统计的精确度。

技术特征：

1.一种无源电流检测设备，其特征在于，所述设备包括控制模块、无线通讯模块和电流采集模块，所述电流采集模块包括电流互感器、法拉电容和采样电阻；

2.根据权利要求1所述的无源电流检测设备，其特征在于，所述控制模块用于：

3.根据权利要求1所述的无源电流检测设备，其特征在于，所述无源电流检测设备还包括硬件保护电路；所述硬件保护电路实时检测所述法拉电容的电压值，在所述法拉电容的实时电压值达到预设的保护阈值的情况下，导通所述电流互感器和所述采样电阻之间的通路，使所述测量电流流向所述采样电阻，所述保护阈值大于所述供电阈值。

4.根据权利要求1所述的无源电流检测设备，其特征在于，所述设备还包括控制测量电流方向的切换开关；

5.根据权利要求1所述的无源电流检测设备，其特征在于，所述被测负载按照工作电流从大到小区分的不同工作状态依次包括：正常工作状态、低功耗工作状态和低电压工作状态；

6.根据权利要求1所述的无源电流检测设备，其特征在于，所述无源电流检测设备还包括至少两个非取电电流采集模块，任一所述非取电电流采集模块包括电流互感器和采样电阻；

7.根据权利要求6所述的无源电流检测设备，其特征在于，所述电流采集模块和非取电电流采集模块中，电流互感器转换得到的测量电流通过整流桥进行整流，所述整流桥的压降参数根据所述法拉电容的规格参数确定。

8.一种基于权利要求1所述的无源电流检测设备的电量统计方法，其特征在于，所述方法包括：

9.根据权利要求8所述的电量统计方法，其特征在于，所述方法还包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一段程序，所述至少一段程序由处理器执行以实现如权利要求8至9任一所述的电量统计方法。

技术总结
本申请提供了一种无源电流检测设备、电量统计方法及存储介质，涉及电子电路技术领域。本申请提供的无源电流检测设备中，电流采集模块包括电流互感器、法拉电容和采样电阻；电流互感器将被测负载侧的电流转换为测量电流后向法拉电容充电直至电压达到供电阈值，法拉电容向控制模块供电；控制模块上电后根据法拉电容的实时电压值，选择对应的采样频率采集采样电阻的电流有效值并计算耗电量；按照实时电压值对应的上报周期通过无线通讯模块上报总耗电量，实时电压值的采样频率越高则上报周期越短。本申请针对不同的电容电压范围采用不同策略进行电量统计，可大大延长设备在断电或小电流状态下的持续工作能力，避免遗漏监测，提升电量统计的精确度。

技术研发人员：陈鹏辉,童振龙
受保护的技术使用者：厦门星纵物联科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27