一种电表过流保护方法及过流保护电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统电力采集技术，尤其是涉及一种电表内的过流保护的方法及实现该方法的电路。
【背景技术】
[0002]现有技术的过流保护方案主要是采用:单独采用自恢复保险丝进行过流保护；利用电表内的过流保护电路中的功率保护芯片进行过流输出控制，在电流超出一定值后将不输出电流；或者是设置三极管开关，可利用三极管的导通特性，当电流超过一定值后，利用连接的电阻上产生的压降来开启或关断三极管。在这些方式中，若使用在电表内装设自恢复保险丝，则不能保证每次出现过流情况时能够真正断开，在自恢复保险丝中仍存在维持电流，同时自恢复保险丝受温度影响大，温度越高，其保护电流限值越小；而若在电表内另外增加过流保护电路或者使用三极管开关，将增加电表的测试和设计成本，而且为了增加过流保护电路，则电表内电路设计将会较为复杂。
【发明内容】
[0003]本发明解决上述缺陷，不专门设计过流保护电路，仅通过电表内部已有电路的部分改进来实现过流保护，同时实现对电表内电流的有效控制，可通过过流保护来实现对电表内电源功率的控制。为了实现这种目的，在一个实施例中设计一种过流保护的方法，通过电表的微处理器(MCU)实时监测流过电表负载的输入电流I，若该负载电流I大于MCU芯片单元预设的电流1_则切断电表的负载电源通路。在另一实施例中，基于电表原有电流/电压采样电路实现这种方法，主要是仅通过所述MCU单元来控制和检测负载电流I，从而有效控制电表电源功率。
[0004]在上述实施例中，所述MCU单元主要是获取负载电流I，为了有效而准确地获取该负载电流I，那么首先需要确保电表内的电阻阻值，消除这些电阻的误差，所以需要首先校准这些电阻的误差，使得电阻采样更为精确、功率控制更为有效。因此，在本发明实施例中，首先通过电表空载设计来校准电表内采样电阻；并获得电表内采样通路上的初始偏置电压VoFFSETo进一步地，将电表接入负载(例如，模拟负载)，从而通过分压方式来获得若干比例或设定值，同时可校准分压方式使用的电阻误差。然后，在所述电表处于工作作态下即可根据这些获得的比例或设定值来实时计算实际产生的负载电流I，这样就能够实时监测该负载电流I是否真正超出了预设值1_，以便于更有效地切换负载电源通路。通过这样的方法检测出的负载电流排除了电表内阻的干扰，并且简化了电路设计，其测量值是精确有效的。
[0005]在上述实施例中，所述电阻是电表内原本设计的，也可以是部分增设的，例如，可使用电表原有的电流/电压采样电路或通路来获取上述任何电流/电压值，也可以对这些电阻进行增减或组合，在本发明实施例中，采用电表原有的电阻设计是最为有效的。
[0006]基于上述设计原理，在一个实施例中，一种电表过流保护方法包括:校准所述电表内的阻值，其中所述阻值包括所述电表的采样电阻和分压电阻阻值；在所述电表工作状态下获得负载电流I;以及根据所述负载电流I与一个预设电流值1_间的数值比较来确定是否切断所述负载的电源。
[0007]在一种改进中，所述校准所述电表内的阻值的步骤进一步包括:将所述电表设为空载状态来校准其中的分压电阻的初始误差，并得到初始偏置电压，满足关系式:
[0008]Voffset — V ? _ V2 (1)
[0009]其中1和V2分别是所述电表中的采样电阻两端经过两路所述分压电阻分压后得到采样电压，ν,Μ*测得的初始偏置电压；在所述电表的供电通路上增加负载阻抗，使所述电表在负载状态下，根据所述初始偏置电压Vmm，获得关系斜率K，以所述电表接入该负载阻抗状态下校准所述采样电阻，满足关系式:
[0010]V0FFSET+K.I = V1- V2 (2)
[0011]其中关系斜率K表示所述采样电压1与￥2的电压差值与负载电流I成线性对应关系Ο
[0012]在另一个实施例中，一种电表过流保护电路包括:接入所述电表内的采样电阻两端的分压通路，所述分压通路的另一端接地，其中在所述分压通路上装设若干分压电阻；以及MCU，用于分别接入所述分压通路以采集所述采样电压VJPV2，并控制所述开关电路切断所述负载的电源；其中所述MCU被配置为:校准所述电表内的阻值，其中所述阻值包括所述电表的采样电阻和分压电阻阻值；在所述电表工作状态下获得负载电流I ;以及根据所述负载电流I与一个预设电流值IMAX间的数值比较来确定是否切断所述负载的电源。
[0013]在一种改进中，所述MCU进一步被配置为:在所述负载电流I大于预设电流值IMAX时，控制所述电表内连接所述采样电阻的开关电路切断所述负载的电源。在另一改进中，所述MCU进一步被配置为:测量所述采样电压^来获取负载输出电压V ■，从而计算出所述负载电流I。
[0014]本发明的技术效果突出，可在不增加任何过流保护电路的情况下，仅通过电表内部已有电路的部分改进来实现过流保护，同时实现对电表内电流的有效控制，可通过过流保护来实现对电表内电源功率的控制，对于任何智能电表都可简单实施。
【附图说明】
[0015]图1为本发明电表内部分电路的布线原理图。
【具体实施方式】
[0016]参照图1，在一个实施例中，本发明一种电表过流保护方法的实施例不增加任何专门的过流保护电路，采用电表原有的电路设计是最为有效的。本发明过流保护方法实施例包括:
[0017]步骤1、校准所述电表内的阻值，其中所述阻值包括所述电表的采样电阻和分压电阻阻值。按照本发明实施例，首先需要确保电表内的电阻阻值精确，消除这些电阻的误差，所以需要首先校准这些电阻的误差，使得电阻采样更为精确、功率控制更为有效；
[0018]步骤2、在确认步骤1实现的基础上，在所述电表工作状态下获得接入电表的负载电流I。例如，可使用电表内原有的电流采样电路来获得，或者利用电表原有的电压采样通路来获得。例如，采样电阻R1可以是设置在为所述电表提供供电电压通路上，或者可采用电表对交流电力线的电压采样通路，同时所述分压电阻也可以是电表内在采集交流电力线电压信号时使用的分压电阻或其组合；以及
[0019]步骤3、根据所述负载电流I与一个预设电流值IMAX间的数值比较来确定是否切断所述负载的电源，其中预设电流值Ima:^MCU单元预先存储的，也可以是通过对电表内的实际输入电流的最大值来参照的。
[0020]作为一种改进，在上述步骤1中，所述校准所述电表内的阻值的步骤进一步包括:将所述电表设为空载状态来校准其中的分压电阻的初始误差，并得到初始偏置电压，满足关系式:
[0021]Voffset — V ? _ V2 (1)
[0022]其中1和V2分别是所述电表中的采样电阻两端经过两路所述分压电阻分压后得到采样电压，V-mS测得的初始偏置电压；在所述电表的供电通路上增加负载阻抗，使所述电表在负载状态下，根据所述初始偏置电压ν,Μ，获得关系斜率K，以所述电表接入该负载阻抗状态下校准所述采样电阻，满足关系式:
[0023]V0FFSET+K.I = Y1 - Y2 (2)
[0024]其中关系斜率Κ表示所述采样电压1与V 2的电压差值与负载电流I成线性对应关系Ο
[0025]进一步地参照图1，所述电表包括:电压采样通路10，在所述电压采样通路10上设置采样电阻R1和连接该采样电阻的开关电路11，以及设于该电压采样通路10输入端VIN的保险丝F1，用于防止电流过大而直接断开该通路。在一个较佳例子里，又设有分别接入所述采样电阻R1两端的分压通路20、30，所述分压通路20、30的另一端接地，其中在所述分压通路20、30上装设若干分压电阻，在图1所示实施例中，在分压通路20上串联了分压电阻R2、R4，在分压通路30上串联了分压电阻R3、R5，其中电阻R2和R3的一端分别接入采样电阻R1两端，另一端分别连接电阻R4和R5，同时接出至电表的微处理器(MCU)40。
[0026]在另一个较佳例子里，所述电表具有一个改进的MCU，用于分别接入所述分压通路20和30的电阻R2和R3以采集上述采样电压VjP V 2，其中采样通路20中可获得采样电压I，采样通路30中可获得采样电压V2，所述MCU可根据前述关系式(1)和(2)来获得负载电