一种具有自适应保护的智能电表及负载检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电能计量技术领域，特别是涉及一种具有自适应保护的智能电表及负载检测方法。
【背景技术】
[0002]智能化电能表是智能电网的智能终端，它已经不是传统意义上的电能表，智能电表除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外，为了适应智能电网和新能源的使用，它还具有双向多费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化的功能，但是，当今的电能表只能输出跳闸电源或跳闸接点，存在技术缺陷就是不能直接有效阻断供电。智能电表代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端的发展方向。
[0003]传统的典型费控智能电表是由用户交费对智能1C卡充值并输入电表中，电表才能供电，表中电量用完后自动拉闸断电，新型的智能电表目前已完美实现网络购电，就像手机充值一样简单。
[0004]自计量电能表诞生、发展、改进与成熟的整个过程，至今历经100多年。按计量电能表结构框架类型和工作原理，可以划分为感应系电能表、机电式脉冲电能表、电子式电能表和费控多功能电能表四种类型，分别代表各个不同的发展阶段和发展水平。
[0005]首先，对于感应系电能表而言，其种类、型号繁多，但基本结构都是相似的，由测量机构(包含:驱动元件、转动元件、制动元件、轴承、计度器等)，补偿调整装置和辅助部件组成。为了能够正确地计量，要进行一系列复杂的调节，如满载调整、轻载调整、电压补偿、相位调整和温度补偿等；限于材料特性、对制造工艺的严格要求和受结构的制约，制造准确度级别较高的感应系电能表已相当困难；其工作原理及设计、制造规程决定了只在工频附近很窄的频率范围内且电压、电流为正弦波形的条件下，方能保证标称工作性能，只要波形有畸变时，其准确度便受到影响；由于采用仪表机械转动，故表计自身的功耗较大；此外，功能单一也限制了它的使用范围。
[0006]其次，对于机电脉冲式电子电能表而言，光电转换器是机电脉冲式电子电能表的关键部分。根据光电转换器的不同，机电脉冲式电子电能表可分为单向脉冲式和双向脉冲式两种类型。
[0007]再次，为了替代由感应系测量机构测量交变电能，电子式电能表应运而生。考虑到电能管理现代化的必然发展方向，需要访问多种信息并要求决策与电价器具之间的双向通信，而数字乘法器型电子式电能表功能的扩展十分方便，十分容易与配电自动化系统集成，故有专家预计，数字乘法器型电子式电能表将成为今后电子式电能表的主要发展方向。
[0008]最后，微电子技术和计算机技术的高速发展是带动电子式电能表迅速发展、日益成熟的主要因素。高准确度、高可靠性的元器件以及大规模电路集成技术等使电子式电能表的使用寿命、准确度、稳定度等技术指标都有了显著改善。智能电能表由于其自身的一系列优点，最终将取代传统的感应系电能表，逐步会在现代电能计量与管理中占据主导地位。具有代表性的是费控多功能电能表，其结构原理如图1所示。
[0009]智能电表代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端的发展方向。但是，当今的电能表只能输出跳闸电源或跳闸接点，不能直接有效关断供电。对于用户密集(如:中大型市场、学生宿舍)场合，过于集中的短时间超载，致使线路无法承受负荷，同时存在安全隐患。且这种保护功能简单采用设在出线开关上，对于某些用户(如学生宿舍、大中型市场等用电密集)难以接受这种保护方式时，很多用户会自行拆除、改用其它开关，此功能便无效。而设置在计量电能表中，便可让用户强制接受负荷的限制以确保安全。
【发明内容】
[0010]本发明提供一种具有自适应保护的智能电表及负载检测方法，以提高电气设备运行的安全性和可靠性。
[0011]为了达到上述目的，本发明提供一种具有自适应保护的智能电表，应用于负载电路中，包括:数据采集单元、数据处理单元、处理器单元、控制单元、负荷阻断单元以及负载检测单元；
[0012]所述数据采集单元分别与所述数据处理单元及所述处理器单元数据连接，所述数据处理单元与所述处理器单元数据连接，所述处理器单元与所述控制单元数据连接，所述控制单元与所述负荷阻断单元网络连接；所述负载检测单元分别与所述处理器单元以及所述控制单元数据连接；
[0013]所述数据采集单元，用于将原始数据分别传送到所述数据处理单元以及所述处理器单元；
[0014]所述数据处理单元，用于根据所述原始数据计算得到运算数据并发送到所述处理器单元；
[0015]所述处理器单元，用于根据所述原始数据以及所述运算数据计算得到电气参数并发送到所述控制单元；
[0016]所述控制单元，用于根据接收到的电气参数确定所述负载电路是否正常，当确定所述负载电路非正常时，指示所述负荷阻断单元断开电源；
[0017]所述负载检测单元，用于在接收到所述控制单元通过所述处理器单元发送的电源断开消息后一段时间内，未收到所述处理器单元发送的电源连接消息时，利用其上所加载的低电压高频电源对所述智能电表进行负载检测。
[0018]进一步地，所述智能电表还包括报警单元，所述报警单元与所述处理器单元数据连接，用于根据所述处理器单元接收到的电源断开消息发送报警信号。
[0019]进一步地，所述负载检测单元还与所述控制单元数据连接，用于在检测到所述负载电路正常时，告知所述控制单元指示所述负荷阻断单元连通电源
[0020]进一步地，所述智能电表还包括通讯单元，所述通讯单元与所述处理器单元数据连接，所述通讯单元用于将所述智能电表与后台服务器网络连接。
[0021]进一步地，所述智能电表还包括显示单元，所述显示单元与所述处理器单元数据连接，用于显示所述智能电表的数据。
[0022]本发明还包括一种负载检测方法，应用于包括数据采集单元、数据处理单元、处理器单元、控制单元、负荷阻断单元以及负载检测单元的智能电表上，所述方法包括以下步骤:
[0023]所述控制单元接收所述处理器单元根据所述数据采集单元上的原始数据以及所述数据处理单元上的运算数据计算得到的电气参数；
[0024]所述控制单元根据所述电气参数确定所述负载电路是否正常，当确定所述负载电路非正常时，指示所述负荷阻断单元断开电源；
[0025]所述控制单元通过所述处理器单元通知所述负载检测单元电源断开，以使所述负载检测单元在一段时间内未接收到所述处理器单元发送的电源连接消息时对所述智能电表进行负载检测。
[0026]进一步地，所述电气参数具体为电流值，所述控制单元根据所述电气参数确定所述负载电路是否正常，具体包括:
[0027]所述控制单元根据预置的电路保护电流值与接收到的电流值进行比较，当所述电流值不小于k倍所述电路保护电流值时，确定所述负载电路正常，否则，确定所述负载电路非正常。
[0028]进一步地，所述智能电表还包括报警单元，所述方法还包括:
[0029]所述处理器单元接收所述控制单元发送的电源断开消息；
[0030]所述处理器单元通知所述报警单元电源断开以使所述报警单元发送报警信号。[0031 ] 进一步地，所述方法还包括:
[0032]当所述负载检测单元检测到负载电路正常时，所述控制单元指示所述负荷阻断单元连通电源。
[0033]与现有技术相比，本发明至少具有以下优点:
[0034]通过本发明所提供的技术方案，实现了智能电表的自动控制以及自动进行负载检测，具备完整的网络控制功能。同时设计了自适应保护功