判断电网系统是否接通有断路器的终端检测电路、方法与流程

1.本发明涉及电网系统配电管理领域技术领域，涉及判断电网系统是否接通有断路器的终端检测电路、方法。


背景技术：

2.现今的负荷管理工作（即电网系统配电管理）已从传统的季节性、阶段性，演变成随新能源波动而实时开展的全年性、常态化工作。
3.目前在运采集终端很多只有数据采集回路，未建立有效的断路器电控，例如，缺失断路器、或虽装有断路器但并未实现正常的电控，因此对用户用电负荷的管理能力较弱。而现有检测方式一般就是人工定期现场排查，或对断路器下发电控指令、并核查指令执行结果。前者工作量巨大。后者需要对结果进行核对，并且还容易误操作、造成用户用电中断。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述断路器存在接通状态不明的问题，提供判断电网系统是否接通有断路器的终端检测电路、方法，通过对断路器接通状态进行检测，判断该断路器是否具备负荷管理的能力，从而为主站的负荷管理决策提供基础性数据支撑。
5.本发明采用以下技术方案实现：在本公开的第一方面中，提供了判断电网系统是否接通有断路器的终端检测电路，其待判断的断路器为电控型断路器，所述断路器具有接入工作供电的一对供电端in、out；所述断路器用于在拉闸/合闸时，对应将所述电网系统中的用户用电负荷与电源总线断开/接通。
6.所述检测电路包括至少一个分压电阻、双向导通隔离光耦、放大电路。
7.双向导通隔离光耦的引脚一通过所述分压电阻连接所述断路器的供电端in、引脚二连接所述断路器的供电端out、引脚三接+3.3v电源。
8.放大电路包括npn型三极管、匹配电阻一、匹配电阻二、匹配电阻三。三极管的基极通过串联的匹配电阻二、匹配电阻三接地。三极管的基极通过匹配电阻二连接双向导通隔离光耦的引脚三。三极管的发射极接地。三极管的集电极通过匹配电阻一连接双向导通隔离光耦的引脚四。三极管的集电极作为所述检测电路的电平检测端：其中，若所述电平检测端为低电平，则表征所述电网系统接通有所述断路器；所述电网系统接通有所述断路器表示所述断路器接入所述电网系统且能够完成电控拉闸/合闸；若所述电平检测端为高电平，则所述电网系统未接通有所述断路器；所述电网系统未接通有所述断路器表示所述断路器未接入所述电网系统，或所述断路器接入所述电网系统但不能完成拉闸/合闸。
9.该检测电路实现根据本公开的实施例的方法或过程。
10.在本公开的第二方面中，提供了一种判断电网系统是否接通有断路器的终端检测方法，使用了第一方面的判断电网系统是否接通有断路器的终端检测电路；所述检测方法
包括以下步骤：检测电平检测端的电平；若电平检测端为低电平，则电网系统接通有断路器；若电平检测端为高电平，则电网系统未接通有断路器。
11.该检测方法实现根据本公开的实施例的方法或过程。
12.在本公开的第三方面中，提供了一种可读存储介质，可读存储介质中存储有计算机程序指令，计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行第二方面中判断电网系统是否接通有断路器的终端检测方法。
13.与现有技术相比，本发明具备如下有益效果：1，本发明提供了判断电网系统是否接通有断路器的终端检测电路，基于双向导通隔离光耦设计，兼容于市面上主流的电控型断路器；通过将检测电路与断路器工作供电端连接，使断路器接通供电时也对检测电路作用施加电压，并经过双向导通隔离光耦导通到基于三极管的放大电路，以三极管集电极的电平状态作为断路器接通状态的判断依据，可判断出电网系统中断路器的连通状态，从而判断该断路器是否具备负荷管理的能力，从而为主站的负荷管理决策提供基础性数据支撑。
14.2，本发明提供的判断电网系统是否接通有断路器的终端检测电路，基于双向导通隔离光耦设计，这样不管是交流电源还是直流电源，双向导通隔离光耦即可导通，从而实现检测电路与断路器工作供电端的盲接，简化实际施工安装难度。
15.3，本发明提供的判断电网系统是否接通有断路器的终端检测方法，配合判断电网系统是否接通有断路器的终端检测电路使用，可直接获得电网系统中断路器的连通状态，并提供准确的断路器供电信息，也可为线路检修进行参考。
附图说明
16.图1为电网系统内断路器、能源控制器、采集设备、用电设备的连接示意图；图2为本发明中断路器的线路连接图；图3为本发明中判断电网系统是否接通有断路器的终端检测电路的电路图；图4为本发明中判断电网系统是否接通有断路器的终端检测方法的流程图。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.需要说明的是，当组件被称为“安装于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
19.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具
体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
20.实施例1请参阅图1，图1为电网系统内断路器、能源控制器、采集设备（例如电能表）、用电设备的连接示意图，目的在于通过能源控制器对断路器进行电控拉闸/合闸控制、进而对用户用电负荷进行管理。
21.具体的，电源总线作为电网系统的电力源。能源控制器通过电源线与电源总线连接，实现取电、供给能源控制器自身运行。
22.电网系统中分布有n个断路器，n≥1。参看图1，以其中一个断路器——断路器1为例：断路器1通过电源线与电源总线连接，通过电源线与其要控制的电能表1、用电设备1以及其他用电设备连接，构成用户负载回路1。同理，其他断路器也对应得架构起其他用户负载回路，例如断路器2对应用户负载回路2，
…
，断路器n对应用户负载回路n。
23.断路器为电控型断路器，断路器一般也从电网取电并转换用于断路器电控的工作供电。目前市场上主流断路器的工作供电规格有两类：交流电（220v）、直流电（110v）。断路器具有接入工作供电的一对供电端in、out，断路器在接入工作供电的情况下，接受电控指令进行拉闸/合闸，将电网系统中的用户用电负荷与电源总线断开或接通，参看图1，实际上就是将用户负载回路接通或断开。
24.断路器具有在供电状态下接受所述电网系统的电控指令进行拉闸或合闸的电控端。能源控制器通过控制线与断路器的电控端连接，构成控制回路：若断路器采用交流电源供电，控制回路即视作交流控制回路；若断路器采用直流电源供电，控制回路即视作直流控制回路。参看图1，例如，需要将用户负载回路1断开时，能源控制器使该用户负载回路1的断路器1进行电控拉闸。需要将用户负载回路1接入时，能源控制器使该用户负载回路1的断路器1进行电控拉闸/合闸。
25.此外，能源控制器通过通信连接线（例如rs485）与采集设备连接，构成数据采集回路，以方便后续进行其他控制。这样，一台能源控制器可同时采集多块电能表并控制多个断路器。
26.本发明的目的就是在于检测出电网系统中是否接通有断路器。需要说明的是，默认断路器是功能正常的，在接入工作供电时接受电控指令即进行拉闸/合闸。
27.电网系统接通有断路器表示所述断路器接入电网系统且能够完成电控拉闸/合闸。电网系统未接通有断路器表示断路器未接入电网系统（即缺失断路器），或所述断路器接入电网系统但不能完成电控拉闸/合闸（即断路器自身缺少工作供电）。
28.为此，本发明提供了判断电网系统是否接通有断路器的终端检测电路。需要说明的是，本检测电路要判断的断路器即为上述的电控型。
29.本实施例中，参看图2，电控型断路器具有至少四个连接端：其中连接端一与电网系统的电源总线通过电源线1连接，连接端二与电网系统的采集设备及用电设备通过电源线2连接，连接端三、连接端四作为接入工作供电的一对供电端in、out，分别通过供电线1、供电线2与工作供电连接。
30.由于断路器通过电控信号进行控制，因而可将连接端三或/和四也作为电控端，即控制线连接端；或者电控型断路器还具有连接端5，将连接端5作为电控端，即控制线连接
端。
31.参看图3，图3为本发明中判断电网系统是否接通有断路器的终端检测电路的电路图。判断电网系统是否接通有断路器的终端检测电路包括至少一个分压电阻、双向导通隔离光耦op1、放大电路。
32.双向导通隔离光耦op1的引脚一通过分压电阻连接断路器的供电端in、引脚二连接断路器的供电端out、引脚四接+3.3v电源（即3.3v直流电）。
33.放大电路包括npn型三极管q1、匹配电阻一r1、匹配电阻二r9、匹配电阻三r10。三极管q1的基极通过串联的匹配电阻二r9、匹配电阻三r10接地。三极管q1的基极通过匹配电阻二r9连接双向导通隔离光耦op1的引脚三。三极管q1的发射极接地。三极管q1的集电极通过匹配电阻一r1连接双向导通隔离光耦op1的引脚四。三极管q1的集电极作为检测电路的电平检测端。
34.参看图3，为了方便表述，将双向导通隔离光耦op1的引脚一经过分压电阻后引出为ykio端，引脚二引出为yk1com端。这样，即yk1o和yk1com与断路器的供电端连接。这样，在断路器接通工作供电时也同步在yk1o和yk1com产生施加电压，并通过分压电阻将施加电压降低，以产生微弱电流，进而使双向导通隔离光耦op1导通。本实施例中，分压电阻采用了七个（r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8），其电阻值均为360kω。当然，也可进行数量或阻值的调整。
35.需要强调的是，由于采用了双向导通隔离光耦op1，使不管断路器的工作供电是交流电源还是直流电源，双向导通隔离光耦op1皆可导通，使本检测电路兼容现有主流的电控断路器，通用性强。而且yk1o和yk1com可随意与断路器供电端进行接线，方便实际施工安装：yk1o与断路器的连接端三连接、yk1com与断路器的连接端四连接；或yk1o与断路器的连接端四连接、yk1com与断路器的连接端三连接。
36.由于双向导通隔离光耦op1导通电流较小，因此后续采用了三极管q1进行放大处理，并对应设置了匹配电阻一r1、匹配电阻二r9、匹配电阻三r10作为匹配，构成放大电路。本实施例中，三级管q1采用s9013，放大倍数为200~350。匹配电阻一的电阻值为20 kω。匹配电阻二的电阻值为1kω。匹配电阻三的电阻值为2mω。当然，也可进行参数的调整。
37.三极管q1的集电极具有k1信号：若三极管q1输入导通电流（即双向导通隔离光耦op1导通，断路器接通工作供电），k1是低电平；若三极管q1没有输入导通电流（即双向导通隔离光耦op1未导通，断路器未接通工作供电），k1保持高电平。因此将三极管q1的集电极作为电平检测端，通过检测电平高低可判断电网系统是否接通有断路器：其中，若电平检测端为低电平，则电网系统接通有断路器，这样断路器可实现电控，即该断路器所连接的用户用电负荷可控。
38.若电平检测端为高电平，则电网系统未接通有断路器，这样用户用电负荷不可控。
39.简而言之，通过对电平检测端进行电平状态检测，即可判断出断路器的接通状态，进而判断出该断路器是否具备负荷管理的能力，从而为主站的负荷管理决策提供基础性数据支撑。
40.本发明还同步公开了一种判断电网系统是否接通有断路器的终端检测方法，使用了上述的检测电路。该种检测方法包括以下步骤：检测电平检测端的电平；若电平检测端为低电平，则电网系统接通有断路器；
若电平检测端为高电平，则电网系统未接通有断路器。
41.当然，对于电平检测端的电平检测可通过电网系统的能源控制器实现。因此，本检测电路还可以包括mcu（即微控制单元）。mcu位于电网系统的能源控制器中。将该mcu的gpio端与三极管q1的集电极连接，这样使mcu的gpio端与三极管q1的集电极的电平相同。
42.具体的，将gpio端设定为在电平发生变化时触发中断。其中触发中断的方式可设置为下降沿触发中断或上升沿触发中断，前者是电平由高到低时触发一次中断，后者是电平由低到高时触发一次中断。具体的，对于该种检测电路，本发明也同步公开了另一种判断电网系统是否接通有断路器的终端检测方法，即使用了该种检测电路。该种检测方法包括以下步骤：检测mcu的gpio端的电平，并对mcu的gpio端的中断次数进行统计；周期性获取中断次数统计值：具体的，以1s为周期对中断次数进行读取；若电平检测端为低电平且中断次数持续增加，则电网系统接通有断路器，且所述断路器为交流电源供电，即交流控制回路已接入；若电平检测端为低电平且中断次数不增加，则电网系统接通有断路器，且所述断路器为直流电源供电，即直流控制回路已接入；若电平检测端为高电平，则电网系统未接通有断路器，即控制回路已断开。
43.该种检测方法相较于上一种检测方法，判断得到的断路器的接通状态结果更加细致、精准，可作为后续线路检修参考。
44.参看图4，对于中断次数的统计采用计数器，计数器统计并存储中断次数值。为了提高方法稳定性，在对检测电平检测端的电平，并对mcu的gpio端的中断次数进行统计之前，清空计数器的值、并初始化mcu的gpio端触发中断。
45.当然，该种检测电路及方法还可用于获取断路器供电的部分参数，作为后续检修参考。例如，电平检测端为低电平且中断次数持续增加，参看上面的，说明断路器为交流电源供电。相应的，获取单位时间t内中断次数n，计算断路器交流电源的频率f=n/t。例如计数器每秒累加50次，即断路器交流电源的频率为50hz。
46.换句话说，参看图4，在本实施例中，电网系统的程序启动时，首先配置好gpio下降沿触发的中断，根据目前市场上主流断路器的电源规格，分两种情况分别处理：当断路器接入交流电源时，利用gpio的中断下降沿触发原理，当检测到gpio的引脚电平由高到低时，触发一次中断，程序记录该中断并将计数器累加一次，国内交流电采用的工作频率是50hz，计数器每秒累加50次。程序每秒读取一次该计数器的值，当计数器值持续在变化，说明交流控制回路已接入，当计数器值一直没变化，说明控制回路是断开的。
47.当断路器接入直流电源时，中断不会被触发，gpio的引脚一直处于低电平状态，可通过读取gpio的引脚电平状态来判断控制回路是否接入。计数器一直无变化，且gpio的引脚电平为低，则可判断为控制回路已接入；计数器一直无变化，且gpio的引脚电平为高，则可判断为控制回路已断开。
48.类似的，若配置好gpio上升沿触发的中断，后续结果与上面相同。
49.实施例2本实施例公开了一种可读存储介质，可读存储介质中存储有计算机程序指令，计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行实施例1中判断电网系统是否接通有断路器
的终端检测方法。
50.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
51.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。