当前，智能电表的应用领域非常广泛，除了国家电网公司和南方电网公司大量采购以外，商业地产、市政建筑、学校、医院、各种工业、精密制造、交通基础设施、数据中心、通信等各行各业，都有大量的应用。与国外先进技术水平相比，国内的智能电表产品、技术依然具有优势，例如，在国内标准符合度、功能配置和人机界面等方面更加符合国情。
本期北极星输配电网为今天为大家介绍一项国家发明授权专利——电能表全失压检测方法。该专利由宁波三星医疗电气股份有限公司申请。申请人为郑坚江、刘俊。
摘要
本发明公开了一种电能表全失压检测方法，(1)、断电;(2)、单片机端口电平，如果高电平，则执行(2);(3)、如果低电平，则开启计量芯片读取数据，并判断全失压，如果不是全失压，则关闭计量芯片并返回(2);(4)、如果是全失压，则记录全失压数据后关闭计量芯片;(5)、判断时间满N分钟，如果不满N分钟，则返回执行(5);(6)、如果满N分钟，则单片机检测端口电平，如果低电平，则返回(5);(7)、如果低电平，则开启计量芯片读取数据，并判断全失压，如果是全失压，则关闭计量芯片并返回(5);(8)、如果不是全失压，则记录数据。上述全失压检测方法既要保证停电抄表电池的使用寿命，且要保障电能表可靠运行。
1 .一种电能表全失压检测方法，电能表包括一计量芯片和一单片机，所述的单片机与计量芯片连接;其特征在于：所述的电能表还包括一全失压检测电路，所述全失压检测电路的输入端与电能表电流通道输入正极连接，所述全失压检测电路的输出端与单片机连接;所述的全失压检测电路包括一电流基准电路、运放集成芯片N1和输出电路;所述运放集成芯片N1的比较输入端1IN+、2IN+及3IN+分别供U_Ia、U_Ib和U_Ic信号的输入;所述运放集成芯片N1的比较输入端1IN-、2IN-及3IN-与电流基准电路连接;所述输出电路的输入端与运放集成芯片N1的输出端1OUT、2OUT及3OUT连接;所述输出电路的输出端为全失压检测电路的输出端;所述的电流基准电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5;所述第一电阻R1的一端与直流电源VCC连接;所述第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端、第四电阻R4的一端和运放集成芯片N1的比较输入端1IN-、2IN-及3IN-连接;所述第二电阻R2的另一端、第三电阻R3的另一端和第四电阻R4的另一端与第五电阻R5的一端连接;所述第五电阻R5的一端与公共接地端连接;所述的输出电路包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、二极管VD1、第一三极管V1、第二三极管V2、第三三极管V3和第一电容C1;所述第六电阻R6的一端、第七电阻R7的一端、第八电阻R8的一端分别与运放集成芯片N1的输出端1OUT、2OUT及3OUT连接;所述第六电阻R6的另一端、第七电阻R7的另一端和第八电阻R8的另一端分别与第一三极管V1的基极、第二三极管V2的基极和第三三极管V3的基极连接;所述第九电阻R9的一端与直流电源VCC连接;所述第九电阻R9的另一端与二极管VD1的阳极连接;所述二极管VD1的阴极与第十电阻R10的一端、第一三极管V1的集电极、第二三极管V2的集电极和第三三极管V3的集电极连接;所述第一三极管V1的发射极、第二三极管V2的发射极和第三三极管V3的发射极与公共接地端连接;所述第十电阻R10的另一端为全失压检测电路的输出端;
所述的电能表全失压检测方法包括以下步骤：
(1)、断电，全失压检测开始;
(2)、单片机每N分钟检测一次全失压检测电路输出端口的电平，如果是高电平，则重新执行步骤(2);
(3)、如果是低电平，则开启计量芯片读取电压和电流数据，并判断是否是全失压工况，如果不是全失压工况，则关闭计量芯片并返回执行步骤(2);
(4)、如果是全失压工况，则记录全失压的起始数据后关闭计量芯片;
(5)、判断记录全失压开始的时间是否满N分钟，如果不满N分钟，则返回重新执行步骤
( 6 )、如果满N分钟，则单片机检测一次全失压检测电路输出端口的电平，如果为低电平，则返回执行步骤(5);
(7)、如果为高电平，则开启计量芯片读取电压和电流数据，并判断是否是全失压工况，如果是全失压工况，则关闭计量芯片并返回执行步骤(5);
(8)、如果不是全失压工况，则记录全失压的结束数据;至此，电能表全失压检测的一个流程结束。
2.根据权利要求1所述的电能表全失压检测方法，其特征在于：所述的N为1。
技术领域
本发明涉及电能表技术领域，具体讲是一种电能表全失压检测方法。
背景技术
若三相电压(单相表为单相电压)均低于电能表的临界电压，且负荷电流大于5%额定(基本)电流的工况，称为全失压。全失压记录需记录发生和结束时刻各相电压、电流、功率、功率因素值。现有技术的电能表全失压检测方法多采用停电抄表电池开启计量芯片来进行检测，但是由于需要检测的时间较长且需要实时监测，这不仅会影响停电抄表电池的使用寿命，而且会影响电能表的可靠运行。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种既要保证停电抄表电池的使用寿命，且要保障电能表可靠运行的电能表全失压检测方法。
本发明的技术方案是，提供一种电能表全失压检测方法，电能表包括一计量芯片和一单片机，所述的单片机与计量芯片连接;所述的电能表还包括一全失压检测电路，所述全失压检测电路的输入端与电能表电流通道输入正极连接，所述全失压检测电路的输出端与单片机连接;所述的电能表全失压检测方法包括以下步骤：
(1)、断电，全失压检测开始;
(2)、单片机每N分钟检测一次全失压检测电路输出端口的电平，如果是高电平，则重新执行步骤(2);
(3)、如果是低电平，则开启计量芯片读取电压和电流数据，并判断是否是全失压工况，如果不是全失压工况，则关闭计量芯片并返回执行步骤(2);
(4)、如果是全失压工况，则记录全失压的起始数据后关闭计量芯片;
(5)、判断记录全失压开始的时间是否满N分钟，如果不满N分钟，则返回重新执行步骤(5);
(6)、如果满N分钟，则单片机检测一次全失压检测电路输出端口的电平，如果为低电平，则返回执行步骤(5);
(7)、如果为高电平，则开启计量芯片读取电压和电流数据，并判断是否是全失压工况，如果是全失压工况，则关闭计量芯片并返回执行步骤(5);
(8)、如果不是全失压工况，则记录全失压的结束数据;至此，电能表全失压检测的一个流程结束。
所述的N为1。
采用以上结构后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：
在电能表停电的情况下，本发明电能表全失压检测方法先通过全失压检测电路检测全失压工况再通过开启计量芯片检测全失压工况。电能表停电工况下，无需每分钟都开启计量芯片检测全失压工况，只需在全失压工况的开始和结束时刻开启计量芯片，从而大大降低了功耗，这不仅保证了停电抄表电池的使用寿命，而且也保证了电能表的可靠正常运行。
附图说明
图1是电能表的电路框图。
图2是全失压检测电路的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1、图2所示，本发明一种电能表全失压检测方法，电能表包括一计量芯片和一单片机，所述的单片机与计量芯片连接;所述的电能表还包括一全失压检测电路，所述全失压检测电路的输入端与电能表电流通道输入正极连接，所述全失压检测电路的输出端与单片机连接;所述的全失压检测电路包括包括一电流基准电路1、运放集成芯片N1和输出电路
2;所述运放集成芯片N1的比较输入端1IN+、2IN+及3IN+分别供U_Ia、U_Ib和U_Ic信号的输入;所述运放集成芯片N1的比较输入端1IN-、2IN-及3IN-与电流基准电路1连接;所述输出电路2的输入端与运放集成芯片N1的输出端IOUT、2OUT及3OUT连接;所述输出电路2的输出端为全失压检测电路的输出端。
所述的电流基准电路1包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5;所述第一电阻R1的一端与直流电源VCC连接;所述第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端、第四电阻R4的一端和运放集成芯片N1的比较输入端1IN-、2IN-及3IN-连接;所述第二电阻R2的另一端、第三电阻R3的另一端和第四电阻R4的另一端与第五电阻R5的一端连接;所述第五电阻R5的一端与公共接地端连接。
所述的输出电路2包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、二极管VD1、第一三极管V1、第二三极管V2、第三三极管V3和第一电容C1;所述第六电阻R6的一端、第七电阻R7的一端、第八电阻R8的一端分别与运放集成芯片N1的输出端IOUT、2OUT及3OUT连接;所述第六电阻R6的另一端、第七电阻R7的另一端和第八电阻R8的另一端分别与第一三极管V1的基极、第二三极管V2的基极和第三三极管V3的基极连接;所述第九电阻R9的一端与直流电源VCC连接;所述第九电阻R9的另一端与二极管VD1的阳极连接;所述二极管VD1的阴极与第十电阻R10的一端、第一三极管V1的集电极、第二三极管V2的集电极和第三三极管V3的集电极连接;所述第一三极管V1的发射极、第二三极管V2的发射极和第三三极管V3的发射极与公共接地端连接;所述第十电阻R10的另一端为全失压检测电路的输出端。
所述运放集成芯片N1的型号为LM2902KAV，运放集成芯片N1的外围电路如图1所示;U_Ia、U_Ib和U_Ic分别与运放集成芯片N1的1IN+、2IN+和3IN+连接，第一电阻R1的另一端与1IN-、2IN-和3IN连接。
本电路只用到了运放集成芯片N1其中的三个运放，且这三个运放的负极连在一起，采用同一个参考点，通过改变电阻R1、R2、R3、R4、R5的大小，可调节运放负极输入端的电压，使其与5%额定(基本)电流产生的电压信号U_Ia一致，当运放正极输入的电流信号大于5%额定电流所产生的电压时，运放的正极和负极之间会有一个电压差+VIN，这个电压经运放放大，会产生一个较大的电流信号，经过R6电阻，使三极管的基极和发射极之间产生压差，导致三极管集电极和发射极导通，从而把二极管VD1的负极处电压拉低，使本电路输出低电压，从本电路中可以看到，三个三极管，任何一个导通，都会把二极管VD1的负极处电压拉低，使电路输出端I/O_CHK为逻辑低电平，即：三相中任一相电流大于5%额定电流，电路都会输出逻辑低电平，若三相电流均小于5%额定电流，电路输出逻辑高电平。
所述的电能表全失压检测方法包括以下步骤：
(1)、断电，全失压检测开始;
(2)、单片机每N分钟检测一次全失压检测电路输出端口的电平，如果是高电平，则重新执行步骤(2);
(3)、如果是低电平，则开启计量芯片读取电压和电流数据，并判断是否是全失压工况，如果不是全失压工况，则关闭计量芯片并返回执行步骤(2);通过电压、电流数据来判断是否符合全失压工况;若三相电压(单相表为单相电压)均低于电能表的临界电压，且负荷电流大于5%额定(基本)电流的工况，称为全失压。
(4)、如果是全失压工况，则记录全失压的起始数据后关闭计量芯片;全失压的起始数据如起始时间;
(5)、判断记录全失压开始的时间是否满N分钟，如果不满N分钟，则返回重新执行步骤(5);
(6)、如果满N分钟，则单片机检测一次全失压检测电路输出端口的电平，如果为低电平，则返回执行步骤(5);
(7)、如果为高电平，则开启计量芯片读取电压和电流数据，并判断是否是全失压工况，如果是全失压工况，则关闭计量芯片并返回执行步骤(5);
(8)、如果不是全失压工况，则记录全失压的结束数据;至此，电能表全失压检测的一个流程结束。全失压的结束数据如起始时间。所述的N为1。
三相电压均低于电能表临界电压，且至少有一相负荷电流大于5%额定(基本)电流的工况。全失压时电能表应记录累计全失压时间(分辨率为分钟)，同时记录最近10次全失压事件记录，内容包括全失压发生和结束时刻、发生和结束时刻各电能数据、各相电压、电流、功率、功率因素值。
负荷电流大于5%额定(基本)电流，电能表三相电压均低于电能表的临界电压，不管电能表能否工作，都记录全失压工况;这时电能表若还能工作，电压持续降低，直到电能表不能工作(负荷电流大于5%额定(基本)电流)，不记录全失压工况结束，等电压恢复至临界电压时记全失压结束数据。
电能表停止工作后，用停电抄表电池检测电流，7天后关闭。
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅限于以上实施例，其具体结构允许有变化。但凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。
采用以上结构后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：在电能表停电的情况下，本发明电能表全失压检测方法先通过全失压检测电路检测全失压工况再通过开启计量芯片检测全失压工况。电能表停电工况下，无需每分钟都开启计量芯片检测全失压工况，只需在全失压工况的开始和结束时刻开启计量芯片，从而大大降低了功耗，这不仅保证了停电抄表电池的使用寿命，而且也保证了电能表的可靠正常运行。
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