專利名稱：用于控制電表中的電路的開路或閉路的方法
用于控制電表中的電路的開路或閉路的方法本發(fā)明涉及一種控制電表中的電路的開路或閉路的方法。電表是使得電線上的電流的瞬時消耗和電壓能夠以計(jì)量精度來進(jìn)行測量、以使得電裝備的確切電耗(例如，在房屋中的)能夠被計(jì)費(fèi)的設(shè)備。按已知方式，這種電表包括一個或更多個機(jī)電型的繼電器，以使得讓通過電表的電路開路或閉路以便建立或斷開對所議房屋的供電成為可能。因檢測到來自電表上游的電壓浪涌可能需要使電路開路。在用戶沒有為電耗支付的情況下也有可能需要這樣做，然后激活繼電器的指令從電表外部進(jìn)來。繼電器通常由容納在電表自身中的微處理器型的電子裝置控制。以相同方式，電路的閉路可以從外部或由電表自身內(nèi)的組件控制。機(jī)電繼電器是易受損耗的組件，并且它們呈現(xiàn)壽命，其壽命取決于在繼電器正被開路或閉路期間它們被激活之際所處的電條件。在正當(dāng)使電路開路或閉路時電弧以不受控制的方式閃擊的情況下，它們可能經(jīng)受嚴(yán)重的應(yīng)力。
文獻(xiàn)EP O 108 538描述可以借助于繼電器閉路或開路的交流(AC)電路，所述繼電器連接到電子控制單元以便當(dāng)電路的電參數(shù)到達(dá)零值時激活電路的開路或閉路。電路閉路或開路的時序安排考慮了繼電器的慣性延遲。然而，此慣性延遲僅僅是預(yù)定的。本發(fā)明的一個目的因此是發(fā)明控制電表的機(jī)電繼電器的方法，該方法使得繼電器能夠具有較長的壽命或?qū)嶋H上使其在為了使通過電表的電路閉路或開路而被激活之際受到的應(yīng)力不那么嚴(yán)重。本發(fā)明提供了一種通過激活繼電器的開路或閉路來控制電表中的AC電路的開路或閉路的方法。該方法以如下方式安排用于激活繼電器的命令的時序在當(dāng)電路的電參數(shù)到達(dá)為零(或準(zhǔn)零)的值時，用于激活繼電器的實(shí)際命令觸發(fā)繼電器對所述電路的實(shí)際動作，從而限制繼電器中電弧的形成。根據(jù)本發(fā)明，該方法包括以下步驟-在給定初始時刻(t0)請求繼電器的激活；-確定用于激活繼電器的實(shí)際命令與該繼電器實(shí)際上對電路采取動作之間的繼電器慣性延遲(di)；-在激活請求的給定初始時刻加上繼電器的慣性延遲(to+di)之后，測量電路的電參數(shù)直到檢測到該參數(shù)到達(dá)零值的第二時刻(tl);以及-對激活請求給予時延直到激活繼電器的實(shí)際命令發(fā)出，以便繼電器的實(shí)際動作發(fā)生在第二時刻(tl)。已在本發(fā)明的背景中示出，繼電器的過早損耗至少部分地是由于當(dāng)繼電器被激活時形成的電弧的存在。本發(fā)明因此建議稍微延遲用于控制繼電器的實(shí)際命令，以便繼電器只在電弧形成的風(fēng)險(xiǎn)顯著地降低或甚至消除時，即:-在電路要被開路的情況下當(dāng)電路中流動的電流為零(或準(zhǔn)零)時；或-在電路要被閉路的情況下當(dāng)跨繼電器端子上的電壓為零(或準(zhǔn)零)時才變成活躍的。電路為AC電路這一事實(shí)自然而然地使得該電路的電壓或電流如此周期性地越過零值成為可能。此外，時序安排考慮了繼電器的慣性延遲。每個類型的繼電器在響應(yīng)于命令時有一定量的慣性。因此由本發(fā)明應(yīng)用的時序安排還考慮這種慣性延遲以便繼電器在超出其正常慣性延遲以外并且當(dāng)電參數(shù)具有為零的值或到達(dá)零值時被實(shí)際激活是有利的。由此，考慮繼電器的慣性延遲使得進(jìn)一步降低電器開路或閉路時電弧形成的風(fēng)險(xiǎn)成為可能。這對延長繼電器的壽命有所貢獻(xiàn)。有利地，確定激活繼電器的命令和繼電器對電路的實(shí)際動作之間的慣性延遲的步驟使得繼電器的慣性延遲能夠在有規(guī)律的基礎(chǔ)上來計(jì)算。這個步驟可以通過在電表已經(jīng)安裝后在電表的繼電器的給定開路或閉路命令時進(jìn)行測量來執(zhí)行。還有可能預(yù)先確定繼電器的慣性延遲，即，在對繼電器發(fā)出命令之前。繼電器由此可以在電表的制造期間或當(dāng)電表投入使用時初始地校準(zhǔn)。確定慣性延遲的步驟則使得驗(yàn)證如所存儲著的慣性延遲的有效性、抑或修正它成為可能?！け景l(fā)明的方法因此考慮了在繼電器的性能上可能發(fā)生的任何降格，特別是由于繼電器老化而發(fā)生的降格。因此，當(dāng)繼電器開路或閉路時電弧形成的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步降低。這對延長繼電器的壽命有所貢獻(xiàn)。如上文所提及的，當(dāng)使電路開路時，測出的電參數(shù)是來自繼電器上游的電流的量值。藉由示例，電流的量值由包括具有溫控電阻的電阻器(也稱為“分流”)的設(shè)備測量。當(dāng)使電路閉路時，測出的電參數(shù)是跨繼電器端子上的電的電壓。在這樣的情況下，且藉由示例，跨繼電器端子上的電壓由包括放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的設(shè)備來測量。用于激活繼電器的命令可以由存在于電表中或布置在電表外部的電子和/或計(jì)算機(jī)裝置給出。本發(fā)明可以應(yīng)用于單相AC。本發(fā)明還可以應(yīng)用于多相AC，特別是三相AC。在這樣的情況下，在第一變體中，每個AC相由具有其自己的電參數(shù)測量裝置的繼電器來開路或閉路本發(fā)明的該方法分別應(yīng)用于這些相中的每一相。在第二變體中，每個AC相由各自的繼電器開路或閉路，其中在第一相中測量電參數(shù)，其中該電參數(shù)關(guān)于其它相的過零是通過考慮這些其它相相對于所述第一相的已知相位偏移來確定的該電參數(shù)僅在這些相之中的一相上測量，而其它相的時序安排在測量該電參數(shù)的那個相的基礎(chǔ)上來計(jì)算。此方法就測量而言更為經(jīng)濟(jì)，且就像第一變體一樣可靠。在第一和第二變體兩者中，本發(fā)明使得可能偏移繼電器激活并且由此分散繼電器的瞬時功耗，由此對減小電源的規(guī)模做出貢獻(xiàn)。本發(fā)明還提供包括連接到電子控制單元以便激活對相關(guān)聯(lián)的電路的開路或閉路的至少一個繼電器的電表，該電路設(shè)有電壓和/或電流測量裝置，所述電表實(shí)現(xiàn)上述控制方法。在閱讀了下面對本發(fā)明特定的非限定性實(shí)施例的描述之后，本發(fā)明的其他特性以及優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。參考各附圖
，其中-圖I是用于借助于繼電器來使電表的電路開路的本發(fā)明方法的框-圖2是當(dāng)電路由圖I中示出的方法開路時通過電表的電路中流動的電流的示圖；以及-圖3是用于借助于繼電器來使電表的電路閉路的本發(fā)明方法的框圖。圖I和2解釋借助于由容納在電表自身中的微處理器(它也可以位于電表外部，且由合適的連接手段連接到繼電器)控制的機(jī)電繼電器來使電表的AC電路開路的方法。以下描述并不給出電表、繼電器、或控制它的微處理器的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，因?yàn)檫@些元件本身是已知的。由圖I的框圖表示的方法用于使電路開路，并且它包括下列相繼步驟-步驟I:在初始時刻t0請求激活繼電器(圖2中的信號a)以使電路開路。激活請求可以始發(fā)自外部(例如，如果用戶沒有為電耗支付賬單，由此在遠(yuǎn)程管理電表運(yùn)行的中央單元的控制下使該電路開路)。它還可以由容納在電表中的微處理器控制，例如，當(dāng)檢測出電壓浪涌時?！?步驟2:確定繼電器的慣性延di(其中慣性延遲由圖2中的電信號c表示)。在此假設(shè)，在電表投入運(yùn)行時，繼電器響應(yīng)于激活信號的延遲是已知且預(yù)定的(例如，它曾在電表的組裝期間在工廠中測出)。確定慣性延遲的步驟使得可能再一次定義慣性延遲，從而修正初始確定的慣性延遲——假使需要的話。慣性延遲的新值被存儲起來準(zhǔn)備用于后續(xù)的激活。-步驟3:在允許所述繼電器的慣性延遲過去之后，借助于具有溫控電阻的電阻器(也稱為“分流”)來測量來自所述繼電器上游的電流的量值I，以檢測/預(yù)測該電流何時呈現(xiàn)零值。(替代地，借助于霍爾效應(yīng)或由變流器來間接地測量電流的量值是可能的。)-步驟4:在考慮到繼電器的慣性延遲和在所述延時后電流過零(I=O)的時間兩者的情況下有效地激活繼電器，(圖2中的激活信號d)。具體地，加上了對應(yīng)于超過繼電器延遲的最大值的整數(shù)個周期的時間。將如所確定并存儲的開路延遲從所述時間減去，以便生成對繼電器的實(shí)際命令。-步驟5:實(shí)際激活繼電器繼電器在其慣性延遲后當(dāng)電流的量值為零(或幾乎為零)時使電路開路一繼電器因此在適當(dāng)?shù)臅r刻(圖2的電信號c上標(biāo)出的圓圈)被激活，從而避免產(chǎn)生電弧。以更具體的方式，繼電器如由電流不存在所衡量的實(shí)際打開由電流測量單元測出，且然后供應(yīng)給控制單元。檢測是基于電流的消失而不是在預(yù)期的過零處，因此避免檢測到多次反跳?？刂葡到y(tǒng)因此可以演繹出開路命令與繼電器實(shí)際開路之間過去的真實(shí)時間。將此值與預(yù)期開路時間取平均，并放回到存儲中供后續(xù)使用。因此，在下個開路命令之際，繼電器控制單元可以更準(zhǔn)確地預(yù)期何時對繼電器施加命令，以便實(shí)際的開路確切地發(fā)生在電流過零時。對命令與實(shí)際開路之間的這種延遲的第一測量是在工廠中的校準(zhǔn)階段期間執(zhí)行的，并且存儲在處理器的存儲器中。因此，對電路的實(shí)際開路發(fā)生在電流處于其最小值的瞬間，由此避免產(chǎn)生電壓浪涌弧，且使得繼電器的壽命能夠延長，并還可能使得其尺寸能夠減小。圖3對應(yīng)于用于電路閉路命令的框圖。在此可以看到與開路命令中相同數(shù)目的步驟I至5。相較于開路命令的差別如下
-在步驟I中，這次自然地涉及電路閉路命令；-在步驟3中，這次它是跨繼電器端子上的電壓(電勢差)，該電壓借助于放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)來測量，直到零值的電壓被測出。具體地，執(zhí)行跨繼電器的電壓測量諸電勢中的每個在模數(shù)轉(zhuǎn)換器的幫助下來測量，且然后在結(jié)果之間取差值，以便獲得跨繼電器端子上的電壓；-在步驟4中，這次實(shí)際的命令是使繼電器閉路的命令，且在步驟5中，由繼電器執(zhí)行的實(shí)際動作是閉路，這是當(dāng)電壓為零或準(zhǔn)零時執(zhí)行的。本發(fā)明不僅限于所描述的各實(shí)施例，而是還涵蓋落入如權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的范圍內(nèi)的任何變體。因此，可以規(guī)定時延，該時延從電流或電壓的值變?yōu)榱愕乃查g開始行進(jìn)，并用于在繼電器實(shí)際致動以使電路閉路或開路之前加上從信號的這一點(diǎn)計(jì)算出的某個數(shù)目的周期。
當(dāng)討論到確定慣性延遲時，還有可能驗(yàn)證存儲著的慣性延遲，而后檢查它，例如，通過執(zhí)行無時延的激活。檢測電路已經(jīng)由繼電器開路和閉路是分別通過測量電壓(跨繼電器上的)和電流來執(zhí)行的。以示例的方式，此驗(yàn)證步驟可以當(dāng)電表投入運(yùn)行時執(zhí)行，且可以接著根據(jù)在執(zhí)行該驗(yàn)證的同時所測出的慣性延遲來修正存儲著的慣性延遲值。慣性延遲還可以在每次(諸)繼電器被激活時測量，以便修正存儲著的慣性延遲，以供在后續(xù)的激活中使用。在繼電器觸點(diǎn)反跳的情況下，根據(jù)首個測出的開路或閉路來確定慣性延遲。還有可能多個對相同電路動作的繼電器，每個都適于根據(jù)本發(fā)明獨(dú)立于其它繼電器地來控制，特別是在為防萬一諸繼電器之一發(fā)生不希望的故障而優(yōu)選有冗余的情況下。在多相AC的情況下，由諸繼電器準(zhǔn)確地偏移諸電路的閉路(或開路)，因此對降低繼電器的瞬時電流消耗、以及對減小電源系統(tǒng)的尺寸做出貢獻(xiàn)是可能的。在電壓浪涌的情況下，可規(guī)定避免對電路開路進(jìn)行偏移，并且在相反情況下則是盡可能快地使電路開路。本發(fā)明的有利之處在于它通過利用事先存在的裝置來實(shí)現(xiàn)因此，電表通常已經(jīng)配備有由可以是在電表內(nèi)部和/或外部的電子單元控制的繼電器、用于檢測電壓浪涌的裝置、和用于測量電的包括其電壓和其電流的電參數(shù)的裝置。本發(fā)明因此對已經(jīng)可用的裝置加以利用，以達(dá)到在不修改電表的結(jié)構(gòu)也不使其操作模式顯著地更復(fù)雜的情況下改善繼電器的壽命的目的。
權(quán)利要求
1.一種通過使用繼電器來控制電表中的AC電路的開路或閉路的方法，該方法安排用于激活所述繼電器的命令的時序，以使得用于激活所述繼電器的實(shí)際命令在所述電路的電參數(shù)到達(dá)為零的值時觸發(fā)所述繼電器對所述電路的實(shí)際動作，從而限制所述繼電器中的電弧的形成，該方法的特征在于，它包括以下步驟-在給定初始時刻(to)請求所述繼電器的激活；-確定用于激活所述繼電器的實(shí)際命令與所述繼電器對所述電路實(shí)際上采取動作之間所述繼電器的慣性延遲(di);-在用于激活的所述請求的所述給定初始時刻加上所述繼電器的所述慣性延遲(tO+di)之后，測量所述電路的電參數(shù)，直到檢測出所述參數(shù)到達(dá)零值的第二時刻(tl);以及-對所述激活請求給予時延直到所述用于激活所述繼電器的實(shí)際命令發(fā)出，以使得所述繼電器的實(shí)際動作發(fā)生在所述第二時刻(tl)。
2.如權(quán)利要求I所述的控制方法，其特征在于，它涉及使所述電路開路，且在于所測得的電參數(shù)是來自所述繼電器上游的電流的量值(I)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述電流的量值是由包括具有溫控電阻的電阻器的設(shè)備測量的。
4.如權(quán)利要求I所述的控制方法，其特征在于，它涉及使電路閉路，且在于所測得的電參數(shù)是跨所述繼電器的端子上的電的電壓(U )。
5.如權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，跨所述繼電器的端子上的電壓是由包括放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的設(shè)備測量的。
6.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的控制方法，其特征在于，所述用于激活所述繼電器的命令是由存在于所述電表中或布置在所述電表外部的電子和/或計(jì)算機(jī)裝置給出的。
7.如權(quán)利要求I所述的控制方法，其特征在于，它包括通過在所述電表的制造期間或當(dāng)所述電表投入使用時對所述繼電器的初始校準(zhǔn)來確定所述慣性延遲(di )的在先步驟。
8.如權(quán)利要求I所述的控制方法，其特征在于，所述確定在繼電器激活命令與所述繼電器對所述電路的實(shí)際動作之間所述繼電器的慣性延遲(di)的步驟是在所述電表已經(jīng)安裝后當(dāng)對所述電表的所述繼電器給出開路或閉路命令時通過測量執(zhí)行的。
9.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的控制方法，其特征在于，所述電是単相AC。
10.如權(quán)利要求I至8中的任一項(xiàng)所述的控制方法，其特征在于，所述電是多相AC，特別是二相AC。
11.如權(quán)利要求10所述的控制方法，其特征在干，每個AC相由具有其自己的電參數(shù)測量裝置的繼電器來開路或閉路。
12.如權(quán)利要求10所述的控制方法，其特征在干，每個AC相由各自的繼電器開路或閉路，其中在第一相中測量所述電參數(shù)，所述電參數(shù)關(guān)于其它相的過零是通過考慮所述其它相相對于所述第一相的已知相位偏移來確定的。
13.—種包括連接到電子控制單元以便激活相關(guān)聯(lián)的電路的開路或閉路的至少ー個繼電器的電表，所述電路設(shè)有電壓和/或電流測量裝置，所述電表實(shí)現(xiàn)如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種借助于繼電器來控制電表中的AC電路的開路或閉路的方法。所述方法藉由考慮繼電器的慣性延遲(di)來安排繼電器激活控制的時序，從而當(dāng)電路的電參數(shù)到達(dá)零值時實(shí)際的繼電器激活控制觸發(fā)所述繼電器對所述電路的實(shí)際動作，以便限制所述繼電器中電弧的形成。
文檔編號G01R21/00GK102834885SQ201080056225
公開日2012年12月19日 申請日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者P·韋伯 申請人:薩基姆通訊能源及電信聯(lián)合股份公司