一种智能单相用电识别保护控制器及其控制方法

专利主权项内容

1.一种智能单相用电识别保护控制器，其特征在于：其包括接入外部电源的防浪涌保护模块、电流电压测量及切换模块、连接负载的电子保护开关模块、微处理器及外围电路模块，所述微处理器与所述电流电压测量及切换模块、所述电子保护开关模块电信号连接，所述电流电压测量及切换模块包括设置在所述防浪涌保护模块输出电路上的量程逐渐增大的若干电流互感器、通过电压变换器与所述防浪涌保护模块输出端连接的测量芯片、设置在所述电流互感器输出端的漏电流传感器，每个所述电流互感器分别通过继电器开关与所述微处理器电气连接；所述智能单相用电识别保护控制器的控制方法包括以下步骤：S1：初始化程序；S2：执行交流采集及切换逻辑：微处理器依次分别控制其中一个继电器闭合，其他的继电器断开，读取闭合的继电器对应的电流互感器的输出值，得到测算电流；比较所述测算电流与设定的测量门槛的大小，并根据比较结果确定进行测量的电流互感器，并存储对应的测算电流；读取电压变换器输出值Uln，计算该输出值的基波幅值大小Uln1；读取漏电流传感器的输出值ILD，启动ADC进行模数转换，测算漏电电流基波幅值ILD1大小；S3：执行有效值及功率、功角读取逻辑：S301：有效值及功率、功角读取逻辑开始；S302：通过SPI2读取测量芯片获得Uln全波有效值Ulnrms；S303：通过SPI2读取测量芯片获得Iln全波有效值Ilnrms；S304：通过SPI2读取测量芯片获得负载有功功率Pln；S305：通过SPI2读取测量芯片获得负载功率角PFln；S4：执行电流谐波畸变率计算逻辑：S401：电流谐波畸变率计算逻辑开始；S402：从Iacduf采样数据区读取数据计算Iln基波幅值Iln1；S403：计算谐波电流总畸变率，THDiz＝SQRT(Ilnrms*Ilnrms-Iln1*Iln1)/Iln1*100％；S404：计算偶数次谐波畸变率，THDi2n＝SQRT(Σ(I2*I2+……I2n*I2n)/Iln1*100％；S405：计算奇数次谐波畸变率，THDi(2n+1)＝SQRT(Σ(I3*I3+……I(2n+1)*I(2n+1))/Iln1*100％；S5：执行状态学习与存储逻辑：S501：状态学习与存储逻辑开始；S502：启动状态学习标志并判断状态学习标志StduyFlag是否等于1，若是，则进行下一步；若不是，则结束逻辑；S503：启动状态学习标志StduyFlag，并判断状态学习标志StduyFlag是否等于2，若不是，则进行下一步；若是，则执行步骤S513；S504：学习时间计数器Ts清零；S505：参数设定初值，包括电流最大Imax、最小值Imin设定初值，Imax＝Imin＝Ilnrms；功率最大Pmax、最小值Pmin设定初值，Pmax＝Pmin＝Pln；功角最大PFmax、最小值PFmin设定初值，PFmax＝PFmin＝PFln；总畸变率最大THDizmax、最小值THDizmin设定初值，THDizmax＝THDizmin＝THDiz；偶次畸变率最大THDi2nmax、最小值THDi2nmin设定初值，THDi2nmax＝THDi2nmin＝THDi2n；奇次畸变率最大THDi(2n+1)max、最小值THDi(2n+1)min设定初值，THDi(2n+1)max＝THDi(2n+1)min＝THDi(2n+1)；电压最大Umax、最小值Umin设定初值，Umax＝Umin＝Ulnrms；S512：启动状态学习标志StduyFlag等于2；S513：若Imax<Ilnrms，则执行Imax＝Ilnrms；若Imin>Ilnrms，则执行Imin＝Ilnrms；S514：若Pmax<Pln，则执行Pmax＝Pln；若Pmin>Pln，则执行Pmin＝Pln；S515：若PFmax<PFln，则执行PFmax＝PFln；若PFmin>PFln，则执行PFmin＝PFln；S516：若THDizmax<THDiz，则执行THDizmax＝THDiz；若THDizmin>THDiz，则执行THDizmin＝THDiz；S517：若THDi2nmax<THDi2n，则执行THDi2nmax＝THDi2n；若THDi2nmin>THDi2n，则执行THDi2nmin＝THDi2n；S518：若THDi(2n+1)max<THDi(2n+1)，则执行THDi(2n+1)max＝THDi(2n+1)；若THDi(2n+1)min>THDi(2n+1)，则执行THDi(2n+1)min＝THDi(2n+1)；S519：若Umax<Ulnrms，则执行Umax＝Ulnrms；若Umin>Ulnrms，则执行Umin＝Ulnrms；S520：判断学习时间计数器Ts是否大于5秒，若是，则进行下一步，若不是，则结束逻辑；S521：计算电压平均值Uavr＝(Umax+Umin)/2；S522：读取学习序号StdNo，并按学习序号StdNo将Uavr、Imax、Imin、Pmax、Pmin、PFmax、PFmin、THDizmax、THDizmin、THDi2nmax、THDi2nmin、THDi(2n+1)max、THDi(2n+1)min存入到存储器EEPROM中，通过WIFI人工输入存储设备工作特征属性；S523：启动状态学习标志StduyFlag＝0，StdNo＝StdNo+1，辨识状态StSearchFlag＝0，并结束逻辑；S6：执行状态辨识与搜索逻辑：S601：状态辨识与搜索逻辑开始；S602：判断状态辨识标志StSearchFlag是否等于1，若是，则结束逻辑；若不是，则进行下一步；S603：执行电流功率辨识关联序号PIStIDNo＝0，电流功率辨识查询序号PIStINChkNo＝0，折算系数Ku＝Uavr/Ulnrms；S604：判断PIStINChkNo是否小于StdNo，若是，则执行PIStINChkNo＝PIStINChkNo+1，并执行下一步，若不是则执行步骤S606；S605：判断Imin<Ilnrms*Ku<Imax&&Pmin<Pln*Ku<Pmax是否成立，若是，则执行PIStIDNo＝PIStINChkNo，并进行下一步，若不是，则直接执行下一步；S606：执行功角辨识关联序号PFStIDNo＝0，功角辨识查询序号PFStINChkNo＝0；S607：判断PFStINChkNo<StdNo是否成立，若是，则进行下一步，若不是，则执行步骤S609；S608：执行PFStINChkNo＝PFStINChkNo+1，并判断PFmin<PFln<PFmax是否成立，若是，则执行PFStIDNo＝PFStINChkNo，并执行下一步，若不是，则直接执行下一步；S609：总畸变率辨识关联序号THDizStIDNo＝0，总畸变率辨识查询序号THDizStINChkNo＝0；S610：判断THDizStINChkNo<StdNo是否成立，若是，则THDizStINChkNo＝THDizStINChkNo+1，并进行下一步，若不是，则执行步骤S612；S611：判断THDizmin<THDiz<THDizmax是否成立，若是，则执行THDizStIDNo＝THDizStINChkNo，并执行下一步，若不是，则直接执行下一步；S612：偶次畸变率辨识关联序号THDi2nStIDNo＝0，偶次畸变率辨识查询序号THDi2nStINChkNo＝0；S613：判断THDi2nStINChkNo<StdNo是否成立，若是，则执行THDi2nStINChkNo＝THDi2nStINChkNo+1，并进行下一步，若不是，则执行步骤S615；S614：判断THDi2nmin<THDi2n<THDi2nmax是否成立，若是，则执行THDi2nStIDNo＝THDi2nStINChkNo，并进行下一步，若不是，则直接执行下一步；S615：奇次畸变率辨识关联序号THDi(2n+1)StIDNo＝0，奇次畸变率辨识查询序号THDi(2n+1)StINChkNo＝0；S616：判断THDi(2n+1)StINChkNo<StdNo是否成立，若是，则执行THDi(2n+1)StINChkNo＝THDi(2n+1)StINChkNo+1，并进行下一步，若不是，则执行步骤S618；S617：判断THDi(2n+1)min<THDi(2n+1)<THDi(2n+1)max是否成立，若是，则THDi(2n+1)StIDNo＝THDi(2n+1)StINChkNo，并进行下一步，若不是，则直接执行下一步；S618：执行状态识别序号StIDNo＝0，状态识别计数器StIDCou＝0；S619：初始化状态识别数组，StIDBuf[5]＝{PIStIDNo, PFStIDNo, THDizStIDNo, THDi2nStIDNo, THDi(2n+1)StIDNo}；S620：执行i＝0，j＝i+1；S621：执行j＝i+1；S622：判断StIDBuf[i]＝＝StIDBuf[j]是否成立，若是，则执行StIDCou＝StIDCou+1，StIDNo＝StIDBuf[i]，并进行下一步，若不是，则直接进行下一步；S623：执行j＝j+1；S624：判断j<5是否成立，若是，则执行步骤S622，若不是，则执行i＝i+1；S625：判断i<4是否成立，若是，则执行步骤S621，若不是，则进行下一步；S626：判断StIDCou>2是否成立，若是，则状态识别成功，按StIDNo读取出状态属性，显示在OLED上，指示用电状态StSearchFlag＝0，并结束逻辑；若不是，则状态未识别，进入到学习状态，启动状态学习标志StduyFlag＝1，StSearchFlag＝1，并结束逻辑；S7：执行短路与过载自适应保护逻辑：S701：短路与过载自适应保护逻辑开始；S702：判断启动状态学习标志StduyFlag＝1是否成立，若是，则结束逻辑，若不是，则进行下一步；S703：判断状态辨识标志StSearchFlag＝1是否成立，若是，则结束逻辑，若不是，则按StIDNo读取出状态记录的最大电流Imax，并计算出Ku；S704：判断过载标志GZFlag＝1是否成立，若是，则结束逻辑，若不是，则进行下一步；S705：判断Ilnrms*Ku>1.5*Imax是否成立，若是，则进行下一步，若不是，则执行过载计数器GZCou＝0，并执行步骤S707；S706：判断过载计数器GZCou>3s是否成立，若是，则执行过载标志GZFlag＝1，控制S1ctr式电子开关S1断开，切断供电，控制GZctr控制过载指示灯GZ_LED点亮，同时OLED显示过载信息和电流大小，并进行下一步；若不是，则直接进行下一步；S707：判断短路标志DLFlag＝1是否成立，若是，则结束逻辑，若不是，则进行下一步；S708：判断Ilnrms*Ku>5*Imax是否成立，若是，则进行下一步，若不是，执行短路计数器DLCou＝0，并结束逻辑；S709：判断短路计数器DLCou>0.05s是否成立，若是，则执行短路标志DLFlag＝1，控制S1ctr式电子开关S1断开，切断供电，控制DLctr控制短路指示灯DL_LED点亮，同时OLED显示短路信息和电流大小，并结束逻辑；若不是，则直接结束逻辑；S8：执行漏电保护与电压异常保护逻辑；S9：执行WIFI通讯与数据传输远程控制逻辑；S10：执行人机界面处理逻辑；S11：重复执行步骤S2～S9。