本發(fā)明涉及空開信號檢測領(lǐng)域，具體為基于光電耦合器的三相電能表空開信號檢測電路及方法。

背景技術(shù)：

空氣開關(guān)，又名空氣斷路器，是斷路器的一種，是一種只要電路中電流超過額定電流就會自動斷開的開關(guān)；空氣開關(guān)是低壓配電網(wǎng)絡(luò)和電力拖動系統(tǒng)中非常重要的一種電器，它集控制和多種保護功能于一身，除能完成接觸和分斷電路外，尚能對電路或電氣設(shè)備發(fā)生的短路、嚴重過載及欠電壓等進行保護，同時也可以用于不頻繁地啟動電動機。

而在電能表之后負載之前通常設(shè)有空氣開關(guān)，但是電能表沒有負載側(cè)空氣開關(guān)狀態(tài)檢測功能，在電能表繼電器拉閘情況下，電能表就無法獲知負載端電路的通斷情況，在這一狀態(tài)下電能表繼電器切換到合閘狀態(tài)，就可能導(dǎo)致人員在疏忽情況下對負載端線路帶電操作，從而引發(fā)觸電，造成用電事故。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了提供一種保證在用戶知曉負載端電路狀態(tài)情況下，進行表計繼電器合閘，從而提高用戶用電安全性的基于光電耦合器的三相電能表空開信號檢測電路及方法。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：基于光電耦合器的三相電能表空開信號檢測電路，包括負載、與負載連接的空氣開關(guān)以及電能表，所述電能表包括MCU、與MCU連接的表計繼電器以及與MCU連接的空開檢測電路，所述空開檢測電路還并聯(lián)表計繼電器，所述表計繼電器的一端還連接至電能表三相中的任意一端；所述表計繼電器的另一端還連接至空氣開關(guān)的第一引腳，所述空氣開關(guān)中與第一引腳對應(yīng)設(shè)置的第二引腳連接至負載的一端，所述負載的另一端連接至空氣開關(guān)的第四引腳，所述空氣開關(guān)中與第四引腳對應(yīng)設(shè)置的第三引腳連接至零線；所述空開檢測電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、二極管、光耦、第一電容和第二電容；所述第一電阻的一端與表計繼電器的一端連接，所述二極管的正極與表計繼電器的另一端連接，所述二極管的負極還與第一電阻的另一端連接，所述二極管還并聯(lián)至光耦的第一引腳和第二引腳上；所述光耦的第四引腳接VDD電源，所述光耦的第三引腳連接第二電阻的一端，所述第二電阻的一端還連接第一電容的一端，所述第一電容的一端還連接第三電阻的一端，所述第三電阻的另一端連接第二電容的一端，所述第二電容的一端還連接至MCU的IO口，所述第二電阻的另一端、第一電容的另一端、第二電容的另一端都接GND；所述光耦的第一引腳連接二極管的負極，所述光耦的第二引腳連接二極管的正極；所述MCU的IO口為CHK_AC_POWER。

基于光電耦合器的三相電能表空開信號檢測方法：

當空氣開關(guān)合閘，表計繼電器也合閘，空開檢測電路就被表計繼電器短路，導(dǎo)致二極管的兩端電壓變?yōu)?，光耦不動作，MCU的IO口接收到低電平信號；

當表計繼電器合閘，空氣開關(guān)拉閘，空開檢測電路就斷路，導(dǎo)致沒有電流通過；二極管的兩端電壓變?yōu)?，光耦不動作，MCU的IO口接收到低電平信號；

當表計繼電器拉閘，空氣開關(guān)合閘，空開檢測電路就會有交流電流通過；當交流電幅值為正時，二極管承受方向電壓，光耦動作，第二電阻兩端承受電壓，MCU的IO口接收高電平信號；當交流電幅值為負時，二極管正向?qū)?，光耦不動作，MCU的IO口接收低電平信號；

當表計繼電器和空氣開關(guān)都拉閘，空開檢測電路就斷路，導(dǎo)致沒有電流通過；二極管的兩端電壓變?yōu)?，光耦不動作，MCU的IO口接收到低電平信號。

作為優(yōu)選，在空開檢測電路中有交流電流通過的若干個周期內(nèi)，MCU的IO口所接收的為50Hz的方波信號。

本發(fā)明通過空開檢測電路在表計繼電器合閘前檢測到方波信號，并且與MCU配合，用戶需要確認拉合閘一次空氣開關(guān)才能使表計繼電器合閘，保證了在用戶知曉負載端電路狀態(tài)情況下，進行表計繼電器合閘，增強了用戶的用電安全性；并且這檢測電路簡單，可靠性高，易于實現(xiàn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益之處在于：1）空開檢測電路與MCU配合檢測，，保證了在用戶知曉負載端電路狀態(tài)情況下，進行表計繼電器合閘，增強了用戶的用電安全性；2）空開檢測電路簡單，可靠性高，易于實現(xiàn)。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有電能表無負載側(cè)空氣開關(guān)狀態(tài)檢測的示意圖。

圖2為本發(fā)明實現(xiàn)負載側(cè)空氣開關(guān)狀態(tài)檢測的示意圖。

圖3為本發(fā)明的電路原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與具體實施方式，對本發(fā)明作進一步描述。

見圖1至圖3，基于光電耦合器的三相電能表空開信號檢測電路，包括負載、與負載連接的空氣開關(guān)以及電能表，所述電能表包括MCU、與MCU連接的表計繼電器以及與MCU連接的空開檢測電路，所述空開檢測電路還并聯(lián)表計繼電器，所述表計繼電器的一端還連接至電能表三相中的任意一端；所述表計繼電器的另一端還連接至空氣開關(guān)的第一引腳，所述空氣開關(guān)中與第一引腳對應(yīng)設(shè)置的第二引腳連接至負載的一端，所述負載的另一端連接至空氣開關(guān)的第四引腳，所述空氣開關(guān)中與第四引腳對應(yīng)設(shè)置的第三引腳連接至零線；所述空開檢測電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、二極管VD1、光耦E1、第一電容C1和第二電容C2；所述第一電阻R1的一端與表計繼電器的一端連接，所述二極管VD1的正極與表計繼電器的另一端連接，所述二極管VD1的負極還與第一電阻R1的另一端連接，所述二極管VD1還并聯(lián)至光耦E1的第一引腳和第二引腳上；所述光耦E1的第四引腳接VDD電源，所述光耦E1的第三引腳連接第二電阻R2的一端，所述第二電阻R2的一端還連接第一電容C1的一端，所述第一電容C1的一端還連接第三電阻R3的一端，所述第三電阻R3的另一端連接第二電容C2的一端，所述第二電容C2的一端還連接至MCU的IO口，所述第二電阻R2的另一端、第一電容C1的另一端、第二電容C2的另一端都接GND。

本實施方式中，所述光耦E1的第一引腳連接二極管VD1的負極，所述光耦E1的第二引腳連接二極管VD1的正極，所述MCU的IO口為CHK_AC_POWER；利用二極管VD1的特性在交流電中實現(xiàn)導(dǎo)通和不導(dǎo)通，從而確定光耦是否動作，從而使得MCU的IO口CHK_AC_POWER接收方波信號。

本實施方式中，基于光電耦合器的三相電能表空開信號檢測方法：

當空氣開關(guān)合閘，表計繼電器也合閘，空開檢測電路就被表計繼電器短路，導(dǎo)致二極管VD1的兩端電壓變?yōu)?，光耦E1不動作，MCU的IO口接收到低電平信號；

當表計繼電器合閘，空氣開關(guān)拉閘，空開檢測電路就斷路，導(dǎo)致沒有電流通過；二極管VD1的兩端電壓變?yōu)?，光耦E1不動作，MCU的IO口接收到低電平信號；

當表計繼電器拉閘，空氣開關(guān)合閘，空開檢測電路就會有交流電流通過；當交流電幅值為正時，二極管VD1承受方向電壓，光耦E1動作，第二電阻R2兩端承受電壓，MCU的IO口接收高電平信號；當交流電幅值為負時，二極管VD1正向?qū)?，光耦不動作，MCU的IO口接收低電平信號；

當表計繼電器和空氣開關(guān)都拉閘，空開檢測電路就斷路，導(dǎo)致沒有電流通過；二極管VD1的兩端電壓變?yōu)?，光耦E1不動作，MCU的IO口接收到低電平信號。

本實施方式中，在空開檢測電路中有交流電流通過的若干個周期內(nèi)，MCU的IO口所接收的為50Hz的方波信號，保證表計繼電器合閘之前需要在檢測電路檢測到方波信號—低電平—方波信號，即用戶需要確認拉合閘一次空氣開關(guān)才能使表計繼電器合閘。

本實施方式中，空氣開關(guān)和表計繼電器均合閘情況下，空開檢測電路對MCU輸出低電平，用戶正常斷開空氣開關(guān)，空開檢測電路就無電流通過，MCU依舊接收低電平；由于欠費、過電流，表計繼電器就會拉閘，空氣開關(guān)保持合閘，空開檢測電路就會有電流通過，MCU接收到50Hz的方波信號；由于故障排除、電費充值，表計接收到表計繼電器合閘命令，此時表計并不執(zhí)行合閘命令，需要等待用戶拉閘空氣開關(guān)，MCU接收到低電平，之后用戶重新合閘，表計再次檢測到50Hz方波信號，表計執(zhí)行表計繼電器合閘，電路回復(fù)正常工作。

本實施方式中，表計繼電器合閘之前需要在空開檢測電路檢測到方波信號—低電平—方波信號，即用戶需要確認拉合閘一次空氣開關(guān)才能使表計繼電器合閘；本發(fā)明所提出的空開檢測電路與表計的MCU配合工作，保證了在用戶知曉負載端電路狀態(tài)情況下，進行表計繼電器合閘，增強了用戶的用電安全性；并且這檢測電路簡單，可靠性高，易于實現(xiàn)。

本實施方式中，表計繼電器的一端連接至電能表三相中的B相；在空氣開光合閘、表計繼電器合閘或表計繼電器合閘、空氣開關(guān)拉閘或表計繼電器拉閘、空氣開關(guān)拉閘的情況下，光耦都不動作，電能表的MCU的IO口都接收到低電平信號；在表計繼電器拉閘、空氣開光合閘的情況下，空開檢測電路中就會有交流電經(jīng)過，交流電幅值為正時二極管VD1承受方向電壓導(dǎo)致光耦E1動作，使得第二電阻R2承受電壓讓MCU的IO口CHK_AC_POWER接收高電平信號；交流電幅值為負時二極管VD1正向?qū)▽?dǎo)致光耦E1不動作，MCU的IO口CHK_AC_POWER接收低電平信號，這樣就能使得MCU檢測到方波信號—低電平—方波信號，就需要用戶確認拉合閘一次空氣開關(guān)才能使表計繼電器合閘，以防止人員在疏忽情況下對負載端線路帶電操作，造成用電事故。

本實施方式中，所述電能表上設(shè)置有兩個連接點與表計繼電器并聯(lián)。

本發(fā)明的保護范圍包括但不限于以上實施方式，本發(fā)明的保護范圍以權(quán)利要求書為準，任何對本技術(shù)做出的本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易想到的替換、變形、改進均落入本發(fā)明的保護范圍。