阅读说明：本技术 一种智能隔离开关设备及其控制方法 (Intelligent isolation switch equipment and control method thereof ) 是由 谷战垒 王军 谭赣江 都正周 刘利兵 刘志宏 钱波 黄亚娟 郭权 于 2020-07-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种智能隔离开关设备,包括：隔离开关本体、SOC控制芯片、计量采样电路、电源模块及指示和按键控制电路；隔离开关本体、电源模块和SOC控制芯片依次连接；指示和按键控制电路与SOC控制芯片连接,获取并显示SOC控制芯片的运行状态信息；计量采样电路的输入端与若干个电能表连接,获取若干个电能表的电能表实时数据信息,并将实时数据信息传输至SOC控制芯片；SOC控制芯片接收实时数据信息,并依据实时数据信息判断电能表的计量精度。还保护了一种智能隔离开关设备控制方法。通过计量采样电路精准获取与智能隔离开关设备相连的若干个电能表的数据信息,并对数据信息进行计量和校准,实现对电能表的精准计量,为电能失准分析提供数据支撑。(The invention discloses an intelligent isolation switch device, which comprises: the system comprises an isolating switch body, an SOC control chip, a metering sampling circuit, a power supply module and an indicating and key control circuit; the isolating switch body, the power supply module and the SOC control chip are sequentially connected; the indication and key control circuit is connected with the SOC control chip and used for acquiring and displaying the running state information of the SOC control chip; the input end of the metering sampling circuit is connected with the electric energy meters to obtain the real-time data information of the electric energy meters and transmit the real-time data information to the SOC control chip; the SOC control chip receives the real-time data information and judges the metering precision of the electric energy meter according to the real-time data information. A control method of the intelligent isolation switch device is also protected. The data information of a plurality of electric energy meters connected with the intelligent disconnecting switch device is accurately acquired through the metering sampling circuit, and the data information is metered and calibrated, so that the accurate metering of the electric energy meters is realized, and data support is provided for electric energy misalignment analysis.)

一种智能隔离开关设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及电力设备检测技术领域，特别涉及一种智能隔离开关设备及其控制方法。

背景技术

随着中国智能电网的建设，各省电力公司正在运行的智能电能表约4.7亿只，为千家万户提供高效的电能计量。但是，智能电能表供应厂商众多，当前在运智能电能表质量参差不齐，特别是09版协议的电能表，大量出现时钟错乱、计量误差超限的情况。根据国家电网公司工作部署，近年来通过各省公司的用电信息采集系统，开展电能表失准分析模型算法应用，取得了一定的效果。但是，由于数据支撑不足，出现电能表数据采集失败的现象，给失准分析造成一定的困扰。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种智能隔离开关设备及其控制方法，通过计量采样电路精准获取与智能隔离开关设备相连的若干个电能表的数据信息，并对电能表的数据信息进行计量和校准，实现对电能表的精准计量，为电能失准分析提供数据支撑。

为解决上述技术问题，本发明实施例的第一方面提供了一种智能隔离开关设备，包括：包括：隔离开关本体、SOC控制芯片、计量采样电路、电源模块和指示和按键控制电路；

所述隔离开关本体、所述电源模块和所述SOC控制芯片依次连接；

所述指示和按键控制电路与所述SOC控制芯片连接，获取并显示所述SOC控制芯片的运行状态信息；

所述计量采样电路的输入端与若干个电能表连接，获取所述若干个电能表的电能表实时数据信息，并将所述实时数据信息传输至所述SOC控制芯片；

所述SOC控制芯片接收所述实时数据信息，并依据所述实时数据信息判断所述电能表的计量精度。

进一步地，还包括：数据加密解密模块；

所述数据加密解密模块与所述SOC控制芯片连接，接收所述SOC控制芯片的所述实时数据信息，对所述电能表数据进行加密和/或解密，并将加密和/或解密后的所述实时数据信息传输至所述SOC控制芯片。

进一步地，还包括：数据存储模块；

所述存储模块与所述SOC控制芯片连接，获取并存储所述SOC控制芯片中的所述实时数据信息。

进一步地，还包括：无线通信模块；

所述无线通信模块与所述SOC控制芯片连接；

所述SOC控制芯片通过所述无线通信模块收发所述电能表实时数据信息。

进一步地，所述无线通信模块通过蓝牙与所述电能表进行数据交换。

进一步地，还包括：电力载波通信模块；

所述电力载波通信模块与所述SOC控制芯片连接；

所述SOC控制芯片通过所述电力载波通信模块与所述电能表进行数据交换。

进一步地，还包括：RS485通信模块；

所述RS 485通信模块与所述SOC控制芯片连接；

所述SOC控制芯片通过所述RS 485通信模块与所述若干个电能表进行数据交换。

进一步地，所述电能表实时数据信息包括：冻结电量数据、交流采样数据、有功功率数据、事件记录数据和/或功率因数数据。

相应地，本发明实施例的第二方面提供了一种智能隔离开关设备控制方法，通过上述任一智能隔离开关设备判断其连接的电能表误差，包括如下步骤：

按照第一预设时间间隔获取任一电能表的若干个有功功率数值并得到所述电能表的第一有功功率平均值；

按照第二预设时间间隔获取所述电能表的若干个有功功率数值并得到所述电能表的第二有功功率平均值；

判断所述第二有功功率平均值与所述第一有功功率平均值的差值是否大于所述第一有功功率平均值的预设比例值；

如所述第二有功功率平均值与所述第一有功功率平均值的差值大于所述第一有功功率平均值的预设比例值，则判断所述电能表误差超限；

如所述第二有功功率平均值与所述第一有功功率平均值的差值小于或等于所述第一有功功率平均值的预设比例值，则判断所述电能表误差符合要求。

进一步地，所述预设比例值为2％。

本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

通过计量采样电路精准获取与智能隔离开关设备相连的若干个电能表的数据信息，并对电能表的数据信息进行计量和校准，实现对电能表的精准计量，为电能失准分析提供数据支撑。

附图说明

图1是本发明实施例提供的智能隔离开关设备原理示意图；

图2是本发明实施例提供的智能隔离开关设备的电路示意图；

图3是本发明实施例提供的智能隔离开关设备与电能表连接示意图；

图4是本发明实施例提供的智能隔离开关设备控制方法流程图；

图5是本发明实施例提供的智能隔离开关设备对电能表的精度计量流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

图1是本发明实施例提供的智能隔离开关设备原理示意图。

请参照图1，本发明实施例的第一方面提供了一种智能隔离开关设备，包括：隔离开关本体、SOC控制芯片、计量采样电路、电源模块及指示和按键控制电路。隔离开关本体、电源模块和SOC控制芯片依次连接；指示和按键控制电路与SOC控制芯片连接，获取并显示SOC控制芯片的运行状态信息；计量采样电路的输入端与若干个电能表连接，获取若干个电能表的电能表实时数据信息，并将实时数据信息传输至SOC控制芯片；SOC控制芯片接收电能表实时数据信息并对其进行数据处理，依据实时数据信息判断所述电能表的计量精度。

其中，计量采样电路具有高精度计量功能，电流采样电阻和电压采样电阻采用精密电阻，精密电阻的阻值精度≤0.01％。另外，在产品校验时，增加校验频次，每1A电流变化都进行计量误差校验，确保智能隔离开关设备的高精度计量功能。

智能隔离开关设备采集到所有下挂智能电能表的有功功率数据后，判断所采集的有功功率数据，是否发生变化，若只有一个发生变化，则智能隔离开关设备将其自己的有功功率数据变化量与下挂户表的有功功率数据变化量进行比较，从而判断该智能电能表计量精度是否超差。

可选的，智能隔离开关设备还包括：数据加密解密模块。数据加密解密模块与SOC控制芯片连接，接收SOC控制芯片的实时数据信息，对电能表数据进行加密和/或解密，并将加密和/或解密后的实时数据信息传输至SOC控制芯片。

可选的，智能隔离开关设备还包括：数据存储模块。存储模块与SOC控制芯片连接，获取并存储SOC控制芯片中的实时数据信息。

可选的，智能隔离开关设备还包括：无线通信模块。无线通信模块与SOC控制芯片连接；SOC控制芯片通过无线通信模块收发电能表实时数据信息。

进一步地，无线通信模块通过蓝牙与电能表进行数据交换。

可选的，智能隔离开关设备还包括：电力载波通信模块。电力载波通信模块与SOC控制芯片连接；SOC控制芯片通过电力载波通信模块与电能表进行数据交换。

可选的，智能隔离开关设备还包括：RS485通信模块。RS 485通信模块与SOC控制芯片连接；SOC控制芯片通过RS 485通信模块与若干个电能表进行数据交换。

在本发明实施例的一个实施方式中，电能表实时数据信息包括：冻结电量数据、交流采样数据、有功功率数据、事件记录数据和/或功率因数数据。

图2是本发明实施例提供的智能隔离开关设备的电路示意图。

请参照图2，具体的，SOC控制芯片为智能隔离开关设备的数据采集和数据处理单元，集成了ARM Cortex-M0核、256KB FLASH、48KB SRAM、7路Σ-ΔADC、三相计量及故障检测模块、计量精度自检测模块、4路复用的SAR ADC、8路复用的GP-ADC、独立供电硬件温补RTC及各种外设等组成。

隔离开关本体的输入端为三相电压信号，分别为A-I、B-I、C-I、GND-I。隔离开关输出端A-O、B-O、C-O、GND-O与电源模块的A、B、C、GND连接，当隔离开关本体合闸时，电源模块开始工作，同时输出+12V、+3.3V、VDD(RS485)三路恒定电压信号，分别为电力载波通信模块、SOC控制芯片电路、RS485通信电路提供电源信号。

计量采样电路具有高精度计量功能，其输入端为三相四线电压信号，分别为A、B、C、GND，输出端为UAP、UAN、UBP、UBN、UCP、UCN、IAP、IAN、IBP、IBN、ICP、ICN，其中UAP、UAN为A相电压采样信号端，UBP、UBN为B相电压采样信号端，UCP、UCN为C相电压采样信号端，IAP、IAN为A相电流采样信号端，IBP、IBN为B相电流采样信号端，ICP、ICN为C相电流采样信号端。计量采样电路的输出端为UAP、UAN、UBP、UBN、UCP、UCN、IAP、IAN、IBP、IBN、ICP、ICN与SOC控制芯片电路的UAP、UAN、UBP、UBN、UCP、UCN、IAP、IAN、IBP、IBN、ICP、ICN管脚连接，计量采样电路进行电流采样和电压采样，通过SOC控制芯片内部数据处理，智能隔离开关采集到所有下挂智能电能表的有功功率数据后，判断所采集的有功功率数据，是否发生变化，若只有一个发生变化，则智能隔离开关将其自己的有功功率数据变化量与下挂户表的有功功率数据变化量进行比较，从而判断该智能电能表计量精度是否超差。智能隔离开关实现三相四线负载的电能计量，计量精度为0.5S级。

数据加密解密模块为ESAM芯片，通过ESAM芯片的ESAM_MOSI、ESAM_MISO、ESAM_CS、ESAM_CLK与SOC控制芯片B的ESAM_MOSI、ESAM_MISO、ESAM_CS、ESAM_CLK管脚连接，实现电能数据、关键参数、时钟等数据的加密和解密处理，保证电能计量数据的安全传输。

数据存储模块中的SDA、SCL分别与SOC控制芯片的EE_SDA、EE_SCL连接，实现智能隔离开关设备采集的下挂用户电能表的冻结电量数据、交流采样数据、功能率数据、事件记录数据、功率因数等数据的存储。

无线通信模块(即蓝牙模块)中，RXD1_B、TXD1_B、RXD2_B、TXD2_B、MODE_B、STA_B、RST_B分别与SOC控制芯片电路B的RXD1_B、TXD1_B、RXD2_B、TXD2_B、MODE_B、STA_B、RST_B连接，当智能隔离开关设备下挂用户电能表具有蓝牙通信功能时，智能隔离开关设备能够与下挂用户电能表配对，并进行蓝牙本地通信。

电力载波通信模块MCU_ZB_EVENOUT、MCU_ZB_RESET分别于SOC控制芯片的MCU_ZB_EVENOUT、MCU_ZB_RESET管脚连接，实现电力宽带载波通信功能。

图3是本发明实施例提供的智能隔离开关设备与电能表连接示意图。

请参照图3，智能隔离开关设备和下挂用户电能表统一安装在用户电能表表箱内。RS485通信模块的485_RXD1、485_TXD1、485_RXD2、485_TXD2接口分别于SOC控制芯片的485_RXD1、485_TXD1、485_RXD2、485_TXD2管脚连接，智能隔离开关设备通过RS485通信模块的485_A1、485_B1与下挂用户电能表连接。智能隔离开关设备实现下挂用户电能表的冻结电量数据、交流采样数据、有功功能数据、功率因数等数据的采集。485通信模块的485_A2、485_B2接口为升级维护485通信接口，为智能隔离开关设备现场升级维护、计量准备度出厂校验通信使用。

指示和按键控制电路具有运行状态指示和参数按键查询功能，其MUC_CF1、MUC_CF2_DZ、MCU_ALARM_GREEN、MCU_ALARM_RED接口分别于SOC控制芯片的MUC_CF1、MUC_CF2_DZ、MCU_ALARM_GREEN、MCU_ALARM_RED管脚连接，实现SOC运行状态指示和参数按键查询功能。

图4是本发明实施例提供的智能隔离开关设备控制方法流程图。

请参照图4，请本发明实施例的第二方面提供了一种智能隔离开关设备控制方法，用于控制本发明实施例第一方面中的智能隔离开关设备，智能隔离开关设备连接有若干个电能表，包括如下步骤：

S100，按照第一预设时间间隔获取任一电能表的若干个有功功率数值并得到电能表的第一有功功率平均值。

S200，按照第二预设时间间隔获取电能表的若干个有功功率数值并得到电能表的第二有功功率平均值。

S300，判断第二有功功率平均值与第一有功功率平均值的差值是否大于第一有功功率平均值的预设比例值。

S400，如第二有功功率平均值与第一有功功率平均值的差值大于第一有功功率平均值的预设比例值，则判断电能表误差超限。

S500，如第二有功功率平均值与第一有功功率平均值的差值小于或等于第一有功功率平均值的预设比例值，则判断电能表误差符合要求。

可选的，预设比例值为2％。即在对电能表进行检测时，当第二有功功率平均值与第一有功功率平均值的差值大于第一有功功率平均值的2％时，判断此电能表的误差超限；而当第二有功功率平均值与第一有功功率平均值的差值小于或等于第一有功功率平均值的2％时，则判断此电能表误差符合未超限，符合电能表的误差性能要求。

图5是本发明实施例提供的智能隔离开关设备对电能表的精度计量流程图。

请参照图5，首先由智能隔离开关设备于每天凌晨5分自动搜索下挂用户电能表的数量N，并自动保存下挂电能表的个数，同时将每一块用户电能表的档案信息保存下来，并将电能表自动排号，每秒钟采集一次下挂户表的当前有功能功率，若采集个数达到15个时，将15个用户电能表的当前有功功率做平均化处理并保存。依次类推将智能隔离开关所有下挂用户电能表的15个有功功率值都采集一遍，并做平均化处理和保存。第一轮采集结束后，按照上述流程开展第二轮用户电能表当前有功功率的采集和平均化处理工作，若第二轮采集完成并做平均化处理，智能隔离开关进行对每一块用户电能表前后两次的有功功率平均值对比分析，若有且仅有一块用户电能表的功率发生变化，则开始进行失准分析，从而判断该块用户电能的误差是否超限。

智能隔离开关设备通过实时采集下挂用户电能表的有功功率并记录，每秒采集一个有功功率值，连续采集15个点，周期性采集每块用户电能表的有功功率值。智能隔离开关设备将采集到的每块用户电能表的15个点有功功率值进行平均处理并存储，

其中，P₁₁为第一次采集1号用户电能表15个有功功能率值之和，p_i为每秒采集一次用户电能表的有功能功率值。

其中，为第一次采集1号用户电能表15个有功功能率的平均值。

其中，P₁₂为第二次采集1号用户电能表15个有功功能率值之和，p_i为每秒采集一次用户电能表的有功能功率值。

其中，为第二次采集1号用户电能表15个有功功能率的平均值。

按照规律，依次得出2号用户电能表的第一次采集平均功率和2号用户电能表的第二次采集平均功率

3号用户电能表的第一次采集平均功率和3号用户电能表的第二次采集平均功率

N号用户电能表的第一次采集平均功率

和3号用户电能表的第二次采集平均功率智能隔离开关设备自身的第一次采集平均功率和智能隔离开关设备的第二次采集平均功率

智能隔离开关设备经过两轮的用户电能表15个点有功功率的采集和平均处理后，开始进行对比每一块用户电能表前后两次的有功功率值比对分析，当出现第i块用户电能表的有功功率值发生变化时，智能隔离开关设备开始进行用户电能表的计量精度误差分析，若该块用户电能表的有功功率的误差大于2％，则表示该用户表误差超限；若该块用户电能表的有功功率的误差小于或者等于2％，则表示该用户表误差正常，

其中，为智能隔离开关设备第一次采集有功功率平均值与第二次采集有功功率平均值的差值。

其中，

为第i块用户电能表的第一次采集有功功率平均值与第二次采集有功功率平均值的差值。

其中，δ为第i块用户电能表前后两次的有功功率平均值的差值与智能隔离开关设备前后两次有功功率平均值的差值之间的比值，若δ≤2％，则表示第i块用户电能表误差正常，若δ＞2％，则表示第i块用户电能表误差超差，智能隔离开关设备形成事件记录上报给主站。

本发明实施例旨在保护一种智能隔离开关设备，包括：隔离开关本体、SOC控制芯片、计量采样电路、电源模块和指示和按键控制电路；隔离开关本体、电源模块和SOC控制芯片依次连接；指示和按键控制电路与SOC控制芯片连接，获取并显示SOC控制芯片的运行状态信息；计量采样电路的输入端与若干个电能表连接，获取若干个电能表的电能表实时数据信息，并将实时数据信息传输至SOC控制芯片；SOC控制芯片接收电能表实时数据信息，SOC控制芯片接收实时数据信息，并依据实时数据信息判断电能表的计量精度。还保护了一种智能隔离开关设备控制方法。上述技术方案具备如下效果：

还保护了一种智能隔离开关设备控制方法。通过计量采样电路精准获取与智能隔离开关设备相连的若干个电能表的数据信息，并对电能表的数据信息进行计量和校准，实现对电能表的精准计量，为电能失准分析提供数据支撑。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。