一種電能表用負荷開關過零操作測試系統及方法與流程

2023-05-21 03:19:31

本發明涉及電能表用負荷開關測試技術領域，尤其涉及一種電能表用負荷開關過零操作測試系統及方法。

背景技術：

目前，國家電網公司大力推進智能電能表推廣應用，2014年底建成用電信息採集系統，並於2015年全面實現「全採集、全覆蓋、全費控」的功能。截止2014年5月底，國家電網公司已安裝智能電能表2.0億隻，每隻智能電能表對應了一隻負荷開關。電能表用負荷開關能夠切斷和恢復用戶負載，是實現遠程費控的重要元器件。目前，針對電能表用負荷開關的費控方式為當透支金額低於設定的透支門限金額時，電能表應發出斷電信號，控制負荷開關中斷供電。該方式僅以用戶電費情況為跳閘依據，而未考慮用戶實際負載情況。若在負載峰值時刻跳開負荷開關，可能導致開關觸頭間隙產生電弧而發生燒蝕，嚴重時將造成線路燒毀進而燒毀電能表、引發火災，嚴重影響了用戶安全用電。

利用交流50Hz電壓、電流每半個周波都存在過零時刻的特點，控制負荷開關斷開時恰好在電流過零點附近，而閉合時恰好在電壓過零點附近，可有效降低負荷開關觸點電弧，從而減少觸點燒蝕。但過零操作的性能提升效果需要通過測試進行驗證。但現有檢測設備主要針對電能表用負荷開關在隨機分斷、閉合過程中的基本性能參數進行測試。由於智能電能表在接收到跳、合閘動作允許信號，執行跳、合閘動作命令而發出控制脈衝，直至負荷開關觸點開始斷開或閉合的動作瞬間，存在一定的時間間隔。因此，傳統的檢測設備為了實現控制電能表用負荷開關在交流負載電流過零點分斷、在交流負載電壓過零點閉合，需要首先施加直流負載，通過計時器分別記錄動作脈衝發出時刻、負荷開關銜鐵動作時刻，再計算兩者間的時間間隔。但由於電能表用負荷開關動作時間快、動作間隔時間短，而過零操作對於控制時間精度要求高，因此傳統的檢測設備及過零操作控制方法難以保證過零操作的準確度。

技術實現要素：

本發明的實施例提供一種電能表用負荷開關過零操作測試系統及方法，以解決傳統的檢測設備及過零操作控制方法難以保證過零操作的準確度的問題。

為達到上述目的，本發明採用如下技術方案：

一種電能表用負荷開關過零操作測試系統，包括數據處理器電路、交流電壓過零檢測電路、MCU晶片電路、實負載發生電路、脈衝信號發生電路；所述數據處理器電路分別與MCU晶片電路、實負載發生電路和脈衝信號發生電路連接；所述交流電壓過零檢測電路與所述MCU晶片電路連接；所述實負載發生電路和脈衝信號發生電路還分別連接電能表用負荷開關；

所述實負載發生電路，用於向電能表用負荷開關發出測試用負載電壓和測試用負載電流，並調整電能表用負荷開關的負載功率因數；

所述數據處理器電路，用於根據電能表用負荷開關的電磁機構的動作信息，預先確定電能表用負荷開關分斷觸動時長和電能表用負荷開關閉合觸動時長；

所述交流電壓過零檢測電路與所述MCU晶片電路，用於確定電能表用負荷開關的交流電壓過零時刻；

所述數據處理器電路，用於獲取電能表用負荷開關的負載功率因數；根據所述交流電壓過零時刻和所述負載功率因數確定電能表用負荷開關的交流電流過零時刻；根據電能表用負荷開關的觸點狀態、電能表用負荷開關分斷觸動時長和電能表用負荷開關閉合觸動時長確定控制分斷脈衝輸出延遲時長以及控制閉合脈衝輸出延遲時長；在電能表用負荷開關觸點處於斷開狀態時，根據所述交流電壓過零時刻和控制閉合脈衝輸出延遲時長確定控制閉合脈衝輸出時刻，並在控制閉合脈衝輸出時刻向脈衝信號發生電路發送控制閉合命令；或者，在電能表用負荷開關觸點處於閉合狀態時，根據所述交流電流過零時刻和控制分斷脈衝輸出延遲時長確定控制分斷脈衝輸出時刻，並在控制分斷脈衝輸出時刻向脈衝信號發生電路發送控制分斷命令；

所述脈衝信號發生電路，用於在接收到控制閉合命令時，向電能表用負荷開關發送閉合脈衝信號，以控制電能表用負荷開關觸點閉合；或者，在接收到控制分斷命令時，向電能表用負荷開關發送分斷脈衝信號，以控制電能表用負荷開關觸點分斷。

進一步的，所述電能表用負荷開關過零操作測試系統還包括：動作機構驅動電源、電壓示波器和電流示波器；所述動作機構驅動電源分別與所述交流電壓過零檢測電路和脈衝信號發生電路連接，以進行供電；所述電壓示波器和電流示波器均與數據處理器電路和電能表用負荷開關連接；所述電壓示波器用於監測電能表用負荷開關的負載電壓實時波形；所述電流示波器用於監測電能表用負荷開關的負載電流實時波形和線圈電流實時波形。

具體的，所述交流電壓過零檢測電路，包括：零線端、火線端、第一限流電阻、第二限流電阻、第三限流電阻、第四限流電阻、第一半導體二極體、第二半導體二極體、光電耦合器、負載電阻、濾波電容；所述火線端和零線端加載交流輸入電的兩相後，分別與第一限流電阻的一端和第三限流電阻的一端連接；所述第一限流電阻的另一端和第三限流電阻的另一端分別連接第二限流電阻的一端和第四限流電阻的一端；第二限流電阻的另一端與第一半導體二極體的正極連接；第四限流電阻的另一端與第二半導體二極體的正極連接；第一半導體二極體的負極和第二半導體二極體的負極均連接光電耦合器的陽極；所述第二半導體二極體的正極還與光電耦合器的陰極連接；光電耦合器的集電極加載有正5伏電壓；光電耦合器的發射極分別連接有交流半波信號輸出端、負載電阻的一端以及濾波電容的一端；所述交流半波信號輸出端用於連接MCU晶片電路的輸入接口；所述負載電阻的另一端以及濾波電容的另一端連接在一起，並接地。

具體的，所述數據處理器電路確定的控制閉合脈衝輸出時刻為所述交流電壓過零時刻和控制閉合脈衝輸出延遲時長的和；所述數據處理器電路確定的控制分斷脈衝輸出時刻為所述交流電流過零時刻和控制分斷脈衝輸出延遲時長的和。

一種電能表用負荷開關過零操作測試方法，應用於上述的電能表用負荷開關過零操作測試系統；所述方法，包括：

根據電能表用負荷開關的電磁機構的動作信息，預先確定電能表用負荷開關分斷觸動時長和電能表用負荷開關閉合觸動時長；

根據交流電壓過零檢測電路確定電能表用負荷開關的交流電壓過零時刻；

獲取電能表用負荷開關的負載功率因數；

根據所述交流電壓過零時刻和所述負載功率因數確定電能表用負荷開關的交流電流過零時刻；

根據電能表用負荷開關的觸點狀態、電能表用負荷開關分斷觸動時長和電能表用負荷開關閉合觸動時長確定控制分斷脈衝輸出延遲時長以及控制閉合脈衝輸出延遲時長；

若電能表用負荷開關觸點處於斷開狀態，根據所述交流電壓過零時刻和控制閉合脈衝輸出延遲時長確定控制閉合脈衝輸出時刻，並在控制閉合脈衝輸出時刻向電能表用負荷開關發送閉合脈衝信號，以控制電能表用負荷開關觸點閉合；

若電能表用負荷開關觸點處於閉合狀態，根據所述交流電流過零時刻和控制分斷脈衝輸出延遲時長確定控制分斷脈衝輸出時刻，並在控制分斷脈衝輸出時刻向電能表用負荷開關發送分斷脈衝信號，以控制電能表用負荷開關觸點分斷。

具體的，根據電能表用負荷開關的電磁機構的動作信息，預先確定電能表用負荷開關分斷觸動時長和電能表用負荷開關閉合觸動時長，包括：

在電能表用負荷開關的電磁機構中的銜鐵未動作時，獲取電能表用負荷開關線圈的線圈電流實時波形；

根據線圈電流實時波形獲取電能表用負荷開關線圈在多個時間點的線圈電流；

根據公式：

進行非線性參數辨識擬合得到電能表用負荷開關線圈的穩態電流Is和電磁時間常數τ；其中，i為所述線圈電流；t為所述時間點；

監測電能表用負荷開關線圈的線圈電流實時波形；

接收MCU晶片電路發出的分斷脈衝，並確定分斷脈衝的發出時刻；

在接收到MCU晶片電路發出的分斷脈衝後，在線圈電流實時波形中若一tn時刻對應的線圈電流in偏離根據公式獲取的線圈電流in′達到一預設電流偏差，且tn-1時刻對應的線圈電流in-1偏離根據公式獲取的線圈電流in-1′未達到所述預設電流偏差，則將tn時刻與分斷脈衝的發出時刻的時長確定為電能表用負荷開關分斷觸動時長t分斷；

或者接收MCU晶片電路發出的閉合脈衝，並確定閉合脈衝的發出時刻；

在接收到MCU晶片電路發出的閉合脈衝後，在線圈電流實時波形中若一tn時刻對應的線圈電流in偏離根據公式獲取的線圈電流in′達到一預設電流偏差，且tn-1時刻對應的線圈電流in-1偏離根據公式獲取的線圈電流in-1′未達到所述預設電流偏差，則將tn時刻與閉合脈衝的發出時刻的時長確定為電能表用負荷開關閉合觸動時長t閉合。

具體的，根據交流電壓過零檢測電路確定電能表用負荷開關的交流電壓過零時刻，包括：

通過交流電壓過零檢測電路的零線端和火線端分別加載交流輸入電的兩相；

獲取交流電壓過零檢測電路輸出的交流半波信號，傳輸至MCU晶片電路，確定電能表用負荷開關的交流電壓過零時刻t0。

具體的，根據所述交流電壓過零時刻和所述負載功率因數確定電能表用負荷開關的交流電流過零時刻，包括：

在電能表用負荷開關觸點處於閉合狀態時，根據公式：確定電能表用負荷開關的交流電流過零時刻t0′；其中，t0為所述交流電壓過零時刻；為所述負載功率因數；T為工頻交流電的周期。

具體的，根據電能表用負荷開關的觸點狀態、電能表用負荷開關分斷觸動時長和電能表用負荷開關閉合觸動時長確定控制分斷脈衝輸出延遲時長以及控制閉合脈衝輸出延遲時長，包括：

在電能表用負荷開關觸點處於閉合狀態時，根據公式：確定控制分斷脈衝輸出延遲時長t分斷延時；

在電能表用負荷開關觸點處於斷開狀態時，根據公式：確定控制閉合脈衝輸出延遲時長t閉合延時。

具體的，根據所述交流電壓過零時刻和控制閉合脈衝輸出延遲時長確定控制閉合脈衝輸出時刻，並在控制閉合脈衝輸出時刻向電能表用負荷開關發送閉合脈衝信號，以控制電能表用負荷開關觸點閉合，包括：

將所述交流電壓過零時刻和控制閉合脈衝輸出延遲時長相加，確定控制閉合脈衝輸出時刻；

在控制閉合脈衝輸出時刻向脈衝信號發生電路發送控制閉合命令，通過脈衝信號發生電路向電能表用負荷開關發送閉合脈衝信號，以控制電能表用負荷開關觸點閉合。

具體的，根據所述交流電流過零時刻和控制分斷脈衝輸出延遲時長確定控制分斷脈衝輸出時刻，並在控制分斷脈衝輸出時刻向電能表用負荷開關發送分斷脈衝信號，以控制電能表用負荷開關觸點分斷，包括：

將所述交流電流過零時刻和控制分斷脈衝輸出延遲時長相加，確定控制分斷脈衝輸出時刻；

在控制分斷脈衝輸出時刻向脈衝信號發生電路發送控制分斷命令，通過脈衝信號發生電路向電能表用負荷開關發送分斷脈衝信號，以控制電能表用負荷開關觸點分斷。

本發明實施例提供的一種電能表用負荷開關過零操作測試系統及方法，該系統包括數據處理器電路、交流電壓過零檢測電路、MCU晶片電路、實負載發生電路、脈衝信號發生電路；所述數據處理器電路分別與MCU晶片電路、實負載發生電路和脈衝信號發生電路連接；所述交流電壓過零檢測電路與所述MCU晶片電路連接；所述實負載發生電路和脈衝信號發生電路還分別連接電能表用負荷開關；本發明實施例可以根據電能表用負荷開關的電磁機構的動作信息，預先確定電能表用負荷開關分斷觸動時長和電能表用負荷開關閉合觸動時長；之後，根據交流電壓過零檢測電路確定電能表用負荷開關的交流電壓過零時刻；而後，根據所述交流電壓過零時刻和所述負載功率因數確定電能表用負荷開關的交流電流過零時刻；進而，確定控制分斷脈衝輸出延遲時長以及控制閉合脈衝輸出延遲時長；在電能表用負荷開關觸點處於斷開狀態時，根據所述交流電壓過零時刻和控制閉合脈衝輸出延遲時長確定控制閉合脈衝輸出時刻，並在控制閉合脈衝輸出時刻向電能表用負荷開關發送閉合脈衝信號，以控制電能表用負荷開關觸點閉合；在電能表用負荷開關觸點處於閉合狀態時，根據所述交流電流過零時刻和控制分斷脈衝輸出延遲時長確定控制分斷脈衝輸出時刻，並在控制分斷脈衝輸出時刻向電能表用負荷開關發送分斷脈衝信號，以控制電能表用負荷開關觸點分斷。由此可見，本發明可以精確控制電能表用負荷開關，完成電能表用負荷開關的過零操作，可以解決傳統的檢測設備及過零操作控制方法難以保證過零操作的準確度的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種電能表用負荷開關過零操作測試系統的結構示意圖一；

圖2為本發明實施例提供的一種電能表用負荷開關過零操作測試系統的結構示意圖二；

圖3為本發明實施例中的交流電壓過零檢測電路的結構示意圖；

圖4為本發明實施例提供的一種電能表用負荷開關過零操作測試方法的流程圖一；

圖5為本發明實施例提供的一種電能表用負荷開關過零操作測試方法的流程圖二。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

如圖1所示，本發明實施例提供一種電能表用負荷開關過零操作測試系統10，包括數據處理器電路11、交流電壓過零檢測電路12、MCU晶片電路13、實負載發生電路14、脈衝信號發生電路15。所述數據處理器電路11分別與MCU晶片電路13、實負載發生電路14和脈衝信號發生電路15連接。交流電壓過零檢測電路12與所述MCU晶片電路13連接；該實負載發生電路14和脈衝信號發生電路15還分別連接電能表用負荷開關16。

所述實負載發生電路14，可以向電能表用負荷開關16發出測試用負載電壓和測試用負載電流，並調整電能表用負荷開關16的負載功率因數。

所述數據處理器電路11，用於根據電能表用負荷開關16的電磁機構的動作信息，預先確定電能表用負荷開關分斷觸動時長和電能表用負荷開關閉合觸動時長。

所述交流電壓過零檢測電路12與所述MCU晶片電路13，用於確定電能表用負荷開關的交流電壓過零時刻。

所述數據處理器電路11，用於獲取電能表用負荷開關16的負載功率因數；根據所述交流電壓過零時刻和所述負載功率因數確定電能表用負荷開關的交流電流過零時刻；根據電能表用負荷開關的觸點狀態、電能表用負荷開關分斷觸動時長和電能表用負荷開關閉合觸動時長確定控制分斷脈衝輸出延遲時長以及控制閉合脈衝輸出延遲時長；在電能表用負荷開關觸點處於斷開狀態時，根據所述交流電壓過零時刻和控制閉合脈衝輸出延遲時長確定控制閉合脈衝輸出時刻，並在控制閉合脈衝輸出時刻向脈衝信號發生電路15發送控制閉合命令；或者，在電能表用負荷開關觸點處於閉合狀態時，根據所述交流電流過零時刻和控制分斷脈衝輸出延遲時長確定控制分斷脈衝輸出時刻，並在控制分斷脈衝輸出時刻向脈衝信號發生電路15發送控制分斷命令。

所述脈衝信號發生電路15，用於在接收到控制閉合命令時，向電能表用負荷開關發送閉合脈衝信號，以控制電能表用負荷開關觸點閉合；或者，在接收到控制分斷命令時，向電能表用負荷開關發送分斷脈衝信號，以控制電能表用負荷開關觸點分斷。

進一步的，如圖2所示，所述電能表用負荷開關過零操作測試系統10還包括：動作機構驅動電源17、電壓示波器18和電流示波器19。所述動作機構驅動電源17分別與所述交流電壓過零檢測電路12和脈衝信號發生電路15連接，以進行供電。所述電壓示波器18和電流示波器19均與數據處理器電路11和電能表用負荷開關16連接。所述電壓示波器18用於監測電能表用負荷開關16的負載電壓實時波形；所述電流示波器19用於監測電能表用負荷開關的負載電流實時波形和線圈電流實時波形。

具體的，如圖3所示，所述交流電壓過零檢測電路12，可以包括：零線端(N端)121、火線端(L端)122、第一限流電阻123、第二限流電阻124、第三限流電阻125、第四限流電阻126、第一半導體二極體127、第二半導體二極體128、光電耦合器129、負載電阻130、濾波電容131；所述火線端122和零線端121加載交流輸入電(可以為220伏)的兩相後，分別與第一限流電阻123的一端和第三限流電阻125的一端連接；所述第一限流電阻123的另一端和第三限流電阻125的另一端分別連接第二限流電阻124的一端和第四限流電阻126的一端；第二限流電阻124的另一端與第一半導體二極體127的正極連接；第四限流電阻126的另一端與第二半導體二極體128的正極連接；第一半導體二極體127的負極和第二半導體二極體128的負極均連接光電耦合器129的陽極；所述第二半導體二極體128的正極還與光電耦合器129的陰極連接。光電耦合器129的集電極加載有正5伏電壓；光電耦合器129的發射極分別連接有交流半波信號輸出端132、負載電阻130的一端以及濾波電容131的一端；所述交流半波信號輸出端132用於連接MCU晶片電路13的輸入接口；所述負載電阻130的另一端以及濾波電容131的另一端連接在一起，並接地。

通過上述圖3所述的結構，四個限流電阻可以實現交流信號採樣輸入的限流；第一半導體二極體可以起到半波整流作用；而第二半導體二極體可以防護光電耦合器的陽極輸入端被第一半導體二極體的反向損傷；該光電耦合器用於隔離交流信號，並傳輸到弱點側給MCU晶片電路；濾波電容用於避免噪聲信號的影響。

具體的，所述數據處理器電路11確定的控制閉合脈衝輸出時刻為所述交流電壓過零時刻和控制閉合脈衝輸出延遲時長的和；所述數據處理器電路11確定的控制分斷脈衝輸出時刻為所述交流電流過零時刻和控制分斷脈衝輸出延遲時長的和。

本發明實施例提供的一種電能表用負荷開關過零操作測試系統，該系統包括數據處理器電路、交流電壓過零檢測電路、MCU晶片電路、實負載發生電路、脈衝信號發生電路；所述數據處理器電路分別與MCU晶片電路、實負載發生電路和脈衝信號發生電路連接；所述交流電壓過零檢測電路與所述MCU晶片電路連接；所述實負載發生電路和脈衝信號發生電路還分別連接電能表用負荷開關；本發明實施例可以根據電能表用負荷開關的電磁機構的動作信息，預先確定電能表用負荷開關分斷觸動時長和電能表用負荷開關閉合觸動時長；之後，根據交流電壓過零檢測電路確定電能表用負荷開關的交流電壓過零時刻；而後，根據所述交流電壓過零時刻和所述負載功率因數確定電能表用負荷開關的交流電流過零時刻；進而，確定控制分斷脈衝輸出延遲時長以及控制閉合脈衝輸出延遲時長；在電能表用負荷開關觸點處於斷開狀態時，根據所述交流電壓過零時刻和控制閉合脈衝輸出延遲時長確定控制閉合脈衝輸出時刻，並在控制閉合脈衝輸出時刻向電能表用負荷開關發送閉合脈衝信號，以控制電能表用負荷開關觸點閉合；在電能表用負荷開關觸點處於閉合狀態時，根據所述交流電流過零時刻和控制分斷脈衝輸出延遲時長確定控制分斷脈衝輸出時刻，並在控制分斷脈衝輸出時刻向電能表用負荷開關發送分斷脈衝信號，以控制電能表用負荷開關觸點分斷。由此可見，本發明可以精確控制電能表用負荷開關，完成電能表用負荷開關的過零操作，可以解決傳統的檢測設備及過零操作控制方法難以保證過零操作的準確度的問題。

如圖4所示，本發明實施例提供一種電能表用負荷開關過零操作測試方法，應用於上述圖1至圖3對應的電能表用負荷開關過零操作測試系統；所述方法，包括：

步驟201、根據電能表用負荷開關的電磁機構的動作信息，預先確定電能表用負荷開關分斷觸動時長和電能表用負荷開關閉合觸動時長。

步驟202、根據交流電壓過零檢測電路確定電能表用負荷開關的交流電壓過零時刻。

步驟203、獲取電能表用負荷開關的負載功率因數。

步驟204、根據所述交流電壓過零時刻和所述負載功率因數確定電能表用負荷開關的交流電流過零時刻。

步驟205、根據電能表用負荷開關的觸點狀態、電能表用負荷開關分斷觸動時長和電能表用負荷開關閉合觸動時長確定控制分斷脈衝輸出延遲時長以及控制閉合脈衝輸出延遲時長。

在步驟205之後，執行步驟206或者步驟207。

步驟206、若電能表用負荷開關觸點處於斷開狀態，根據所述交流電壓過零時刻和控制閉合脈衝輸出延遲時長確定控制閉合脈衝輸出時刻，並在控制閉合脈衝輸出時刻向電能表用負荷開關發送閉合脈衝信號，以控制電能表用負荷開關觸點閉合。

步驟207、若電能表用負荷開關觸點處於閉合狀態，根據所述交流電流過零時刻和控制分斷脈衝輸出延遲時長確定控制分斷脈衝輸出時刻，並在控制分斷脈衝輸出時刻向電能表用負荷開關發送分斷脈衝信號，以控制電能表用負荷開關觸點分斷。

進一步的，為了使本領域的技術人員更好的了解本發明，下面列舉一個更為詳細的實施例，如圖5所示，本發明實施例提供一種電能表用負荷開關過零操作測試方法，包括：

步驟301、根據電能表用負荷開關的電磁機構的動作信息，預先確定電能表用負荷開關分斷觸動時長和電能表用負荷開關閉合觸動時長。

此處的步驟301可以通過如下方式實現：

在電能表用負荷開關的電磁機構中的銜鐵未動作時，獲取電能表用負荷開關線圈的線圈電流實時波形。

根據線圈電流實時波形獲取電能表用負荷開關線圈在多個時間點的線圈電流。

根據公式：

進行非線性參數辨識擬合得到電能表用負荷開關線圈的穩態電流Is和電磁時間常數τ；其中，i為所述線圈電流；t為所述時間點。此處可以採用高斯-牛頓法或邁克脫法對公式進行非線性參數辨識。

監測電能表用負荷開關線圈的線圈電流實時波形。

接收MCU晶片電路發出的分斷脈衝，並確定分斷脈衝的發出時刻。

在接收到MCU晶片電路發出的分斷脈衝後，在線圈電流實時波形中若一tn時刻對應的線圈電流in偏離根據公式獲取的線圈電流in′達到一預設電流偏差，且tn-1時刻對應的線圈電流in-1偏離根據公式獲取的線圈電流in-1′未達到所述預設電流偏差，則將tn時刻與分斷脈衝的發出時刻的時長確定為電能表用負荷開關分斷觸動時長t分斷。

或者接收MCU晶片電路發出的閉合脈衝，並確定閉合脈衝的發出時刻。

在接收到MCU晶片電路發出的閉合脈衝後，在線圈電流實時波形中若一tn時刻對應的線圈電流in偏離根據公式獲取的線圈電流in′達到一預設電流偏差，且tn-1時刻對應的線圈電流in-1偏離根據公式獲取的線圈電流in-1′未達到所述預設電流偏差，則將tn時刻與閉合脈衝的發出時刻的時長確定為電能表用負荷開關閉合觸動時長t閉合。

步驟302、通過交流電壓過零檢測電路的零線端和火線端分別加載交流輸入電的兩相。

步驟303、獲取交流電壓過零檢測電路輸出的交流半波信號，傳輸至MCU晶片電路，確定電能表用負荷開關的交流電壓過零時刻t0。

此處的步驟302和步驟303所應用的交流電壓過零檢測電路的結構可以如圖3所示。

步驟304、獲取電能表用負荷開關的負載功率因數。

步驟305、根據所述交流電壓過零時刻和所述負載功率因數確定電能表用負荷開關的交流電流過零時刻。

此處，在電能表用負荷開關觸點處於閉合狀態時，可根據公式：確定電能表用負荷開關的交流電流過零時刻t0′；其中，t0為所述交流電壓過零時刻；為所述負載功率因數；T為工頻交流電的周期，例如可以為20ms。

步驟306、根據電能表用負荷開關的觸點狀態、電能表用負荷開關分斷觸動時長和電能表用負荷開關閉合觸動時長確定控制分斷脈衝輸出延遲時長以及控制閉合脈衝輸出延遲時長。

此處，在電能表用負荷開關觸點處於閉合狀態時，可根據公式：確定控制分斷脈衝輸出延遲時長t分斷延時；

在電能表用負荷開關觸點處於斷開狀態時，可根據公式：確定控制閉合脈衝輸出延遲時長t閉合延時。

在以上兩個公式中，是為了在容性負載條件下不出現延時為負值的情況。

在步驟306之後，執行步驟307或者步驟309。

步驟307、若電能表用負荷開關觸點處於斷開狀態，將所述交流電壓過零時刻和控制閉合脈衝輸出延遲時長相加，確定控制閉合脈衝輸出時刻。

步驟308、在控制閉合脈衝輸出時刻向脈衝信號發生電路發送控制閉合命令，通過脈衝信號發生電路向電能表用負荷開關發送閉合脈衝信號，以控制電能表用負荷開關觸點閉合。

步驟309、若電能表用負荷開關觸點處於閉合狀態，將所述交流電流過零時刻和控制分斷脈衝輸出延遲時長相加，確定控制分斷脈衝輸出時刻。

步驟310、在控制分斷脈衝輸出時刻向脈衝信號發生電路發送控制分斷命令，通過脈衝信號發生電路向電能表用負荷開關發送分斷脈衝信號，以控制電能表用負荷開關觸點分斷。

在步驟308和步驟310之後，判斷當前的測試動作次數(即閉合和分斷的次數)是否大於等於預先設置的動作次數閾值。若當前的測試動作次數小於預先設置的動作次數閾值，則可以返回步驟303。

通過上述步驟301至步驟310可以使得電能表用負荷開關在交流電流過零時刻分斷、在交流電壓過零時刻閉合，避免了電能表用負荷開關的電弧產生的危險。

綜上所述，圖4和圖5所對應的本發明實施例提供的一種電能表用負荷開關過零操作測試方法，其所涉及的系統包括數據處理器電路、交流電壓過零檢測電路、MCU晶片電路、實負載發生電路、脈衝信號發生電路；所述數據處理器電路分別與MCU晶片電路、實負載發生電路和脈衝信號發生電路連接；所述交流電壓過零檢測電路與所述MCU晶片電路連接；所述實負載發生電路和脈衝信號發生電路還分別連接電能表用負荷開關；本發明實施例可以根據電能表用負荷開關的電磁機構的動作信息，預先確定電能表用負荷開關分斷觸動時長和電能表用負荷開關閉合觸動時長；之後，根據交流電壓過零檢測電路確定電能表用負荷開關的交流電壓過零時刻；而後，根據所述交流電壓過零時刻和所述負載功率因數確定電能表用負荷開關的交流電流過零時刻；進而，確定控制分斷脈衝輸出延遲時長以及控制閉合脈衝輸出延遲時長；在電能表用負荷開關觸點處於斷開狀態時，根據所述交流電壓過零時刻和控制閉合脈衝輸出延遲時長確定控制閉合脈衝輸出時刻，並在控制閉合脈衝輸出時刻向電能表用負荷開關發送閉合脈衝信號，以控制電能表用負荷開關觸點閉合；在電能表用負荷開關觸點處於閉合狀態時，根據所述交流電流過零時刻和控制分斷脈衝輸出延遲時長確定控制分斷脈衝輸出時刻，並在控制分斷脈衝輸出時刻向電能表用負荷開關發送分斷脈衝信號，以控制電能表用負荷開關觸點分斷。由此可見，本發明可以精確控制電能表用負荷開關，完成電能表用負荷開關的過零操作，可以解決傳統的檢測設備及過零操作控制方法難以保證過零操作的準確度的問題。

本領域內的技術人員應明白，本發明的實施例可提供為方法、系統、或電腦程式產品。因此，本發明可採用完全硬體實施例、完全軟體實施例、或結合軟體和硬體方面的實施例的形式。而且，本發明可採用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限於磁碟存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的電腦程式產品的形式。

本發明是參照根據本發明實施例的方法、設備(系統)、和電腦程式產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由電腦程式指令實現流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合。可提供這些電腦程式指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數據處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數據處理設備的處理器執行的指令產生用於實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些電腦程式指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數據處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的製造品，該指令裝置實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些電腦程式指令也可裝載到計算機或其他可編程數據處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執行一系列操作步驟以產生計算機實現的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執行的指令提供用於實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

本發明中應用了具體實施例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。