本發(fā)明涉及電表領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代電表是所謂的“智能”電表，其當(dāng)然適于測量配電器經(jīng)由配電網(wǎng)絡(luò)提供給電氣設(shè)施的電能的量，而且還能夠執(zhí)行特定數(shù)量的附加功能：通過接收命令來管理費(fèi)率表；對電表進(jìn)行遠(yuǎn)程讀取和編程；客戶遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)等。

這些電表有時(shí)包括連接至火線并使得可能遠(yuǎn)程行動以選擇性地連接和斷開電氣設(shè)施和配電網(wǎng)絡(luò)的切斷元件。

切斷元件尤其被用來通過在電氣設(shè)施經(jīng)受來自配電網(wǎng)絡(luò)的意外電涌時(shí)斷開并且通過在意外電涌之后并且在配電器的操作者的命令下行動以重新閉合來保護(hù)電氣設(shè)施。切斷元件還被用于遠(yuǎn)程切斷或重新建立到電氣設(shè)施的供電，例如，在電氣設(shè)施的用戶終止訂購的情況下或者在用戶沒有為已經(jīng)消費(fèi)的電力付費(fèi)的情況下，而無需派人員到現(xiàn)場。

優(yōu)選地，當(dāng)穿過電表的交流電流(AC)跨越零時(shí)斷開該切斷元件，以便限制電弧的形成，電弧損害切斷元件并縮短其壽命并且使電氣設(shè)施的設(shè)備降級。因?yàn)锳C電流是基本為正弦的信號，所以電流的振幅(以絕對值計(jì))在跨越0之后非?？斓卦黾?，而對電流為0的時(shí)刻的不良估計(jì)導(dǎo)致切斷元件在電流呈現(xiàn)大的振幅時(shí)被斷開。

出于相同理由，優(yōu)選地，當(dāng)跨其端子的AC電壓跨越零時(shí)閉合切斷元件。

為了在穿過切斷元件的AC電流為0時(shí)的精確時(shí)刻斷開切斷元件，并且為了在跨切斷元件的端子的AC電壓為0時(shí)的精確時(shí)刻閉合切斷元件，構(gòu)想了直接使用對電流的測量以及對電壓的測量。切斷元件的斷開和閉合隨后被定時(shí)以便斷開發(fā)生在電流為0的時(shí)刻并且閉合發(fā)生在電壓為0的時(shí)刻。

由于在切斷元件正在切換時(shí)擾亂電流和電壓測量的干擾信號，該解決方案實(shí)現(xiàn)起來是復(fù)雜的。

還構(gòu)想了利用用于檢測切斷元件的實(shí)際斷開和切斷元件的實(shí)際閉合的遮光器檢測器設(shè)備，并且測量斷開命令和實(shí)際斷開之間的斷開延遲，以及閉合命令和切斷元件的實(shí)際閉合之間的閉合延遲。切斷元件的斷開命令和閉合命令隨后被提早發(fā)出以計(jì)入這些延遲。

這種設(shè)備使得設(shè)計(jì)和使用專用于此應(yīng)用的切斷元件成為必要，由此相當(dāng)大地增加了電表的總成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目標(biāo)是在接近穿越它的電流為0時(shí)的時(shí)刻的時(shí)刻(根據(jù)情況，也可能是在接近跨它的端子的電壓為0時(shí)的時(shí)刻的時(shí)刻)斷開(根據(jù)情況，也可能是閉合)電表的切斷元件，而不顯著增加電表的成本。

為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，本發(fā)明提供了一種電表，所述電表具有切斷元件、用于控制所述切斷元件的控制裝置、以及用于估計(jì)斷開命令和所述切斷元件的實(shí)際斷開之間的斷開延遲和/或閉合命令和所述切斷元件的實(shí)際閉合之間的閉合延遲的估計(jì)器裝置，所述估計(jì)器裝置包括：

·共振電感電路，所述共振電感電路包括相對于所述切斷元件靜止安裝并且面朝所述切斷元件的可移動接觸件的路徑的線圈；

·被布置成向所述電感電路發(fā)送電壓脈沖的發(fā)送裝置；

·檢測器裝置，所述檢測器裝置被布置成檢測來自所述電感電路的輸出處的阻尼振蕩電壓信號并將其與參考電壓進(jìn)行比較，并且根據(jù)高于所述參考電壓的振蕩的數(shù)量來檢測所述可移動接觸件的位置并從而檢測所述切斷元件的實(shí)際斷開或?qū)嶋H閉合；以及

·測量裝置，所述測量裝置用于測量所述斷開命令和檢測到實(shí)際斷開之間的時(shí)間以便估計(jì)所述斷開延遲，和/或所述閉合命令和檢測到實(shí)際閉合之間的時(shí)間以便估計(jì)所述閉合延遲。

通過使用估計(jì)器裝置來估計(jì)斷開延遲和閉合延遲使得斷開命令和閉合命令能夠按照以下方式提早發(fā)出：確保切斷元件的實(shí)際斷開和實(shí)際閉合的確分別發(fā)生在穿過切斷元件的電流為0時(shí)以及跨切斷元件的端子的電壓為0時(shí)。

使用電感電路和面向切斷元件的可移動接觸件的路徑安裝的線圈還使得有可能將估計(jì)器裝置與已經(jīng)存在的切斷元件相關(guān)聯(lián)，而不必設(shè)計(jì)專用于此應(yīng)用的切斷元件。本發(fā)明的電表從而可以適合于傳統(tǒng)切斷元件，所以合并估計(jì)器裝置不導(dǎo)致大的額外成本。

根據(jù)以下對本發(fā)明的具體的非限制性實(shí)施例的描述，能夠更好地理解本發(fā)明。

附圖說明

參考附圖，在附圖中：

圖1示出了本發(fā)明的電表切斷元件以及用于估計(jì)切斷元件的斷開和閉合時(shí)間的裝置，該切斷元件正被閉合；

圖2是類似于圖1的圖，其中切斷元件被斷開；

圖3是示出本發(fā)明的電表的估計(jì)器裝置的電路圖；

圖4示出在切斷元件閉合時(shí)估計(jì)器裝置產(chǎn)生的阻尼振蕩信號；以及

圖5示出在切斷元件斷開時(shí)估計(jì)器裝置產(chǎn)生的阻尼振蕩信號。

具體實(shí)施方式

參考圖1和2，本發(fā)明的電表1用于測量位于電表1上游的配電網(wǎng)絡(luò)所提供并由位于電表1下游的電氣設(shè)施所消耗的電能。電能被通過電表1與其連接的具有火線2和中性線的電線傳送到電氣設(shè)施。

電表1具有連接至電表1內(nèi)部的火線2的切斷元件3。切斷元件3用于選擇性地并且在遠(yuǎn)程控制下將電氣設(shè)施從配電網(wǎng)絡(luò)連接和斷開。

切斷元件3的閉合狀態(tài)(在圖1中示出)和斷開狀態(tài)(在圖2中示出)可由電能供應(yīng)商(或由網(wǎng)絡(luò)的管理員)來設(shè)置。

切斷元件3具有靜止的金屬接觸件4和可移動的金屬接觸件5。通過使可移動接觸件5遠(yuǎn)離靜止接觸件4，切斷元件3被置于斷開狀態(tài)，而通過使可移動接觸件5置為與靜止接觸件4接觸，切斷元件被置于閉合狀態(tài)。

電表1具有用于估計(jì)斷開命令和切斷元件3的實(shí)際斷開之間的斷開時(shí)間以及閉合命令和切斷元件3的實(shí)際閉合之間的閉合時(shí)間的裝置。

估計(jì)器裝置被首先適配成檢測切斷元件3的實(shí)際斷開和閉合。

切斷元件3的實(shí)際斷開和閉合由估計(jì)器裝置根據(jù)可移動接觸件5的位置來檢測。

為了檢測可移動接觸件5的位置，并且從而檢測切斷元件3的實(shí)際斷開和實(shí)際閉合，估計(jì)器裝置包括連接至包括微控制器8的處理器單元7的共振電感電路6。

電感電路6包括線圈10以及與線圈10并聯(lián)的電容器11，該線圈10相對于切斷元件3靜止地布置并且面朝可移動接觸件5所遵循的路徑。

當(dāng)切斷元件3閉合時(shí)，可移動接觸件5靠近線圈10。可移動接觸件5在線圈10附近區(qū)域內(nèi)的存在顯著地改變了跨線圈10的端子的等效電感。

參考圖3，線圈10的上端經(jīng)由在微控制器8控制下的晶體管12連接至電壓源Vref，其中：

Vref＝Vcc/2+|ε|

以使得Vref略大于Vcc/2(其對應(yīng)于比較器15的負(fù)輸入處的參考電壓)。線圈10的下端連接至具有開關(guān)13的第一端子A1，開關(guān)13的第二端子A2連接至地14，第三端子A3連接至高阻抗，而第四端子A4連接至比較器15的正輸入，比較器15由Vcc供電。比較器15的負(fù)輸入連接至參考電壓Vcc/2，且輸出16連接至微控制器8的輸入，微控制器8包括用于對在來自比較器15的輸出處的上升波前計(jì)數(shù)(同樣可能對下降波前而不是上升波前計(jì)數(shù))的機(jī)制，其中比較器輸出的信號的波形是方波脈沖信號。

作為指示，所使用的組件通常是具有56微亨(μH)的電感的線圈10、具有2.2納法(nF)的電容的電容器11，以及3.3伏(V)的電壓Vcc。方波脈沖信號通常為3.3V信號。

微控制器8利用控制信號Sc控制晶體管12以在導(dǎo)通狀態(tài)和阻塞狀態(tài)之間切換。

處理器單元7被布置成周期性地行動(即，在此示例中按照具有等于100微秒(μs)的歷時(shí)的規(guī)則間隔開的時(shí)間tn)來執(zhí)行檢測操作，所述檢測操作涉及以下步驟：

·在時(shí)間tn并且對于2μs的典型歷時(shí)，通過利用開關(guān)13將線圈10的下端連接到地14以及經(jīng)由晶體管12將線圈10的上端連接至電壓源Vref，并且隨后在2μs的末尾利用開關(guān)13將線圈10的下端連接至比較器15的正輸入，來將電壓Vref的脈沖發(fā)送到電感電路6中；

·在來自電感電路6的輸出處檢測阻尼振蕩電壓信號So并將其與參考電壓Vcc/2進(jìn)行比較以在振蕩具有大于Vcc/2的振幅時(shí)獲得方波脈沖；

·在時(shí)間t＝tn+t0，對電感電路6所遞送的上升波前的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)；

·當(dāng)電感電路6遞送小于或等于閾值Mthresh的上升波前的數(shù)量M時(shí)檢測到可移動接觸件5的存在；以及

·當(dāng)電感電路遞送大于閾值Mthresh的上升波前的數(shù)量M時(shí)檢測到可移動接觸件5的不存在。

閾值Mthresh通常被設(shè)置為5。

可以理解，電感電路6阻尼電壓脈沖并遞送阻尼振蕩信號So。可移動接觸件5存在時(shí)的阻尼振蕩信號So(在圖4中示出)呈現(xiàn)比可移動接觸件5不存在時(shí)的阻尼振蕩信號(在圖5中示出)更大的阻尼。

從而，估計(jì)器裝置實(shí)時(shí)地且按規(guī)則的間隔(在此示例中規(guī)則間隔等于100μs)檢測可移動接觸件5的位置，并且從而檢測切斷元件3的實(shí)際斷開或?qū)嶋H閉合。

估計(jì)器裝置還包括測量裝置，該測量裝置測量斷開命令和檢測到實(shí)際斷開之間的時(shí)間以估計(jì)斷開延遲，以及閉合命令和檢測到實(shí)際閉合之間的時(shí)間以估計(jì)閉合延遲。

這些測量裝置是由在微控制器8中執(zhí)行的程序構(gòu)成的，所述程序?qū)τ诿總€斷開命令行動以獲得斷開命令發(fā)生的時(shí)刻以及在斷開命令之后首次檢測到實(shí)際斷開的時(shí)刻，并且隨后計(jì)算這兩個估計(jì)值之間的差以估計(jì)斷開延遲。

同樣地，對于每個閉合命令，該程序獲得閉合命令發(fā)生的時(shí)刻以及在閉合命令之后首次檢測到實(shí)際閉合的時(shí)刻，并且其計(jì)算這兩個時(shí)刻之間的差以估計(jì)閉合延遲。

因?yàn)樵诖耸纠星袛嘣?的實(shí)際斷開和實(shí)際閉合每100μs檢測一次，所以斷開延遲和閉合延遲是以100μs量級的最大不確定度估計(jì)的(假定斷開命令和閉合命令發(fā)生的時(shí)刻幾乎以0不準(zhǔn)確度被估計(jì))。

切斷元件3隨后在利用估計(jì)器裝置所估計(jì)的切斷元件3的斷開延遲和閉合延遲的情況下被命令斷開或閉合，其方式使得切斷元件3在穿過它的AC電流為0(或接近0)時(shí)斷開并使得切斷元件3在跨其端子的AC電壓為0(或接近0)時(shí)閉合。

為此目的，每當(dāng)發(fā)出斷開切斷元件3的命令時(shí)，估計(jì)器裝置估計(jì)切斷元件3的斷開延遲。

接下來的斷開命令隨后被提前等于該斷開延遲的時(shí)間。接下來的斷開命令從而在時(shí)刻Ti0–to被發(fā)出，其中Ti0是靠近適于斷開切斷元件3的時(shí)候并且其中流過切斷元件3的電流被認(rèn)為是0的時(shí)刻，而to是剛被估計(jì)的斷開延遲。

斷開從而按照切斷元件3的實(shí)際斷開精確地(在此示例中在最多100μs內(nèi))在電流為0時(shí)的時(shí)候發(fā)生的方式被命令。斷開延遲在每個斷開命令之際被估計(jì)和更新，以便此估計(jì)在切斷元件3經(jīng)受環(huán)境變化(溫度、濕度……)和結(jié)構(gòu)變化(特別由于老化)的情況下保持精確。

同樣地，在閉合切斷元件3的每個命令之際，估計(jì)器裝置估計(jì)切斷元件3的閉合延遲。

接下來的閉合命令隨后被提前等于該閉合延遲的時(shí)間。接下來的閉合命令從而在時(shí)刻Tv0–tc被發(fā)出，其中Tv0是靠近適于閉合切斷元件3的時(shí)候并且其中跨切斷元件3的端子的電壓被認(rèn)為是0的時(shí)刻，且其中tc是剛被估計(jì)的閉合延遲。

閉合從而按照切斷元件3的實(shí)際閉合精確地(在此示例中在最多100μs內(nèi))在電壓為0時(shí)的時(shí)候發(fā)生的方式被命令。閉合延遲在每個閉合命令之際被估計(jì)和更新。

應(yīng)當(dāng)觀察到，電流和電壓是通過電表1中存在的電流和電壓傳感器測量的，并且穿過切斷元件3的電流被認(rèn)為是0的時(shí)候和跨切斷元件3的端子的電壓被認(rèn)為是0的時(shí)候是分別由電流傳感器和由電壓傳感器估計(jì)的。

還應(yīng)觀察到，斷開延遲和閉合延遲在校準(zhǔn)步驟期間被初始化并存儲，該初始化在電表的制造期間進(jìn)行。在電表1被制造的時(shí)候(例如，在其組裝期間)，斷開延遲和閉合延遲按照上述方式被估計(jì)，且這些延遲被存儲在電表1的存儲器中。一旦電表服役，在此校準(zhǔn)步驟期間所估計(jì)的斷開延遲和閉合延遲在針對電表1的切斷元件3發(fā)出第一個斷開命令和第一個閉合命令時(shí)被使用。

當(dāng)然，本發(fā)明不限于所描述的實(shí)施例，而是覆蓋落在由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)的任何變型。

該電表從而可以是具有被獨(dú)立控制的多個切斷元件的多相電表(例如，三相電表)。本發(fā)明的原理從而適用于每個切斷元件。