一种电能表用负荷开关过零操作测试系统及方法

1.一种电能表用负荷开关过零操作测试系统，其特征在于，包括数据处理器电路、交流电压过零检测电路、MCU芯片电路、实负载发生电路、脉冲信号发生电路；所述数据处理器电路分别与MCU芯片电路、实负载发生电路和脉冲信号发生电路连接；所述交流电压过零检测电路与所述MCU芯片电路连接；所述实负载发生电路和脉冲信号发生电路还分别连接电能表用负荷开关；所述实负载发生电路，用于向电能表用负荷开关发出测试用负载电压和测试用负载电流，并调整电能表用负荷开关的负载功率因数；所述数据处理器电路，用于根据电能表用负荷开关的电磁机构的动作信息，预先确定电能表用负荷开关分断触动时长和电能表用负荷开关闭合触动时长；所述交流电压过零检测电路与所述MCU芯片电路，用于确定电能表用负荷开关的交流电压过零时刻；所述数据处理器电路，用于获取电能表用负荷开关的负载功率因数；根据所述交流电压过零时刻和所述负载功率因数确定电能表用负荷开关的交流电流过零时刻；根据电能表用负荷开关的触点状态、电能表用负荷开关分断触动时长和电能表用负荷开关闭合触动时长确定控制分断脉冲输出延迟时长以及控制闭合脉冲输出延迟时长；在电能表用负荷开关触点处于断开状态时，根据所述交流电压过零时刻和控制闭合脉冲输出延迟时长确定控制闭合脉冲输出时刻，并在控制闭合脉冲输出时刻向脉冲信号发生电路发送控制闭合命令；或者，在电能表用负荷开关触点处于闭合状态时，根据所述交流电流过零时刻和控制分断脉冲输出延迟时长确定控制分断脉冲输出时刻，并在控制分断脉冲输出时刻向脉冲信号发生电路发送控制分断命令；所述脉冲信号发生电路，用于在接收到控制闭合命令时，向电能表用负荷开关发送闭合脉冲信号，以控制电能表用负荷开关触点闭合；或者，在接收到控制分断命令时，向电能表用负荷开关发送分断脉冲信号，以控制电能表用负荷开关触点分断；根据电能表用负荷开关的电磁机构的动作信息，预先确定电能表用负荷开关分断触动时长和电能表用负荷开关闭合触动时长，包括：在电能表用负荷开关的电磁机构中的衔铁未动作时，获取电能表用负荷开关线圈的线圈电流实时波形；根据线圈电流实时波形获取电能表用负荷开关线圈在多个时间点的线圈电流；根据公式：进行非线性参数辨识拟合得到电能表用负荷开关线圈的稳态电流I s 和电磁时间常数τ；其中，i为所述线圈电流；t为所述时间点；监测电能表用负荷开关线圈的线圈电流实时波形；接收MCU芯片电路发出的分断脉冲，并确定分断脉冲的发出时刻；在接收到MCU芯片电路发出的分断脉冲后，在线圈电流实时波形中若一t n 时刻对应的线圈电流i n 偏离根据公式 获取的线圈电流i n ′达到一预设电流偏差，且t n-1 时刻对应的线圈电流i n-1 偏离根据公式 获取的线圈电流i n-1 ′未达到所述预设电流偏差，则将t n 时刻与分断脉冲的发出时刻的时长确定为电能表用负荷开关分断触动时长t 分断 ；或者接收MCU芯片电路发出的闭合脉冲，并确定闭合脉冲的发出时刻；在接收到MCU芯片电路发出的闭合脉冲后，在线圈电流实时波形中若一t n 时刻对应的线圈电流i n 偏离根据公式 获取的线圈电流i n ′达到一预设电流偏差，且t n-1 时刻对应的线圈电流i n-1 偏离根据公式 获取的线圈电流i n-1 ′未达到所述预设电流偏差，则将t n 时刻与闭合脉冲的发出时刻的时长确定为电能表用负荷开关闭合触动时长t 闭合 。 2.根据权利要求1所述的电能表用负荷开关过零操作测试系统，其特征在于，还包括：动作机构驱动电源、电压示波器和电流示波器；所述动作机构驱动电源分别与所述交流电压过零检测电路和脉冲信号发生电路连接，以进行供电；所述电压示波器和电流示波器均与数据处理器电路和电能表用负荷开关连接；所述电压示波器用于监测电能表用负荷开关的负载电压实时波形；所述电流示波器用于监测电能表用负荷开关的负载电流实时波形和线圈电流实时波形。 3.根据权利要求2所述的电能表用负荷开关过零操作测试系统，其特征在于，所述交流电压过零检测电路，包括：零线端、火线端、第一限流电阻、第二限流电阻、第三限流电阻、第四限流电阻、第一半导体二极管、第二半导体二极管、光电耦合器、负载电阻、滤波电容；所述火线端和零线端加载交流输入电的两相后，分别与第一限流电阻的一端和第三限流电阻的一端连接；所述第一限流电阻的另一端和第三限流电阻的另一端分别连接第二限流电阻的一端和第四限流电阻的一端；第二限流电阻的另一端与第一半导体二极管的正极连接；第四限流电阻的另一端与第二半导体二极管的正极连接；第一半导体二极管的负极和第二半导体二极管的负极均连接光电耦合器的阳极；所述第二半导体二极管的正极还与光电耦合器的阴极连接；光电耦合器的集电极加载有正5伏电压；光电耦合器的发射极分别连接有交流半波信号输出端、负载电阻的一端以及滤波电容的一端；所述交流半波信号输出端用于连接MCU芯片电路的输入接口；所述负载电阻的另一端以及滤波电容的另一端连接在一起，并接地。 4.根据权利要求3所述的电能表用负荷开关过零操作测试系统，其特征在于，所述数据处理器电路确定的控制闭合脉冲输出时刻为所述交流电压过零时刻和控制闭合脉冲输出延迟时长的和；所述数据处理器电路确定的控制分断脉冲输出时刻为所述交流电流过零时刻和控制分断脉冲输出延迟时长的和。 5.一种电能表用负荷开关过零操作测试方法，其特征在于，应用于权利要求1至4任一项所述的电能表用负荷开关过零操作测试系统；所述方法，包括：根据电能表用负荷开关的电磁机构的动作信息，预先确定电能表用负荷开关分断触动时长和电能表用负荷开关闭合触动时长；根据交流电压过零检测电路确定电能表用负荷开关的交流电压过零时刻；获取电能表用负荷开关的负载功率因数；根据所述交流电压过零时刻和所述负载功率因数确定电能表用负荷开关的交流电流过零时刻；根据电能表用负荷开关的触点状态、电能表用负荷开关分断触动时长和电能表用负荷开关闭合触动时长确定控制分断脉冲输出延迟时长以及控制闭合脉冲输出延迟时长；若电能表用负荷开关触点处于断开状态，根据所述交流电压过零时刻和控制闭合脉冲输出延迟时长确定控制闭合脉冲输出时刻，并在控制闭合脉冲输出时刻向电能表用负荷开关发送闭合脉冲信号，以控制电能表用负荷开关触点闭合；若电能表用负荷开关触点处于闭合状态，根据所述交流电流过零时刻和控制分断脉冲输出延迟时长确定控制分断脉冲输出时刻，并在控制分断脉冲输出时刻向电能表用负荷开关发送分断脉冲信号，以控制电能表用负荷开关触点分断；根据电能表用负荷开关的电磁机构的动作信息，预先确定电能表用负荷开关分断触动时长和电能表用负荷开关闭合触动时长，包括：在电能表用负荷开关的电磁机构中的衔铁未动作时，获取电能表用负荷开关线圈的线圈电流实时波形；根据线圈电流实时波形获取电能表用负荷开关线圈在多个时间点的线圈电流；根据公式：进行非线性参数辨识拟合得到电能表用负荷开关线圈的稳态电流I s 和电磁时间常数τ；其中，i为所述线圈电流；t为所述时间点；监测电能表用负荷开关线圈的线圈电流实时波形；接收MCU芯片电路发出的分断脉冲，并确定分断脉冲的发出时刻；在接收到MCU芯片电路发出的分断脉冲后，在线圈电流实时波形中若一t n 时刻对应的线圈电流i n 偏离根据公式 获取的线圈电流i n ′达到一预设电流偏差，且t n-1 时刻对应的线圈电流i n-1 偏离根据公式 获取的线圈电流i n-1 ′未达到所述预设电流偏差，则将t n 时刻与分断脉冲的发出时刻的时长确定为电能表用负荷开关分断触动时长t 分断 ；或者接收MCU芯片电路发出的闭合脉冲，并确定闭合脉冲的发出时刻；在接收到MCU芯片电路发出的闭合脉冲后，在线圈电流实时波形中若一t n 时刻对应的线圈电流i n 偏离根据公式 获取的线圈电流i n ′达到一预设电流偏差，且t n-1 时刻对应的线圈电流i n-1 偏离根据公式 获取的线圈电流i n-1 ′未达到所述预设电流偏差，则将t n 时刻与闭合脉冲的发出时刻的时长确定为电能表用负荷开关闭合触动时长t 闭合 。 6.根据权利要求5所述的电能表用负荷开关过零操作测试方法，其特征在于，根据交流电压过零检测电路确定电能表用负荷开关的交流电压过零时刻，包括：通过交流电压过零检测电路的零线端和火线端分别加载交流输入电的两相；获取交流电压过零检测电路输出的交流半波信号，传输至MCU芯片电路，确定电能表用负荷开关的交流电压过零时刻t 0 。 7.根据权利要求6所述的电能表用负荷开关过零操作测试方法，其特征在于，根据所述交流电压过零时刻和所述负载功率因数确定电能表用负荷开关的交流电流过零时刻，包括：在电能表用负荷开关触点处于闭合状态时，根据公式： 确定电能表用负荷开关的交流电流过零时刻t 0 ′；其中，t 0 为所述交流电压过零时刻； 为所述负载功率因数；T为工频交流电的周期。 8.根据权利要求7所述的电能表用负荷开关过零操作测试方法，其特征在于，根据电能表用负荷开关的触点状态、电能表用负荷开关分断触动时长和电能表用负荷开关闭合触动时长确定控制分断脉冲输出延迟时长以及控制闭合脉冲输出延迟时长，包括：在电能表用负荷开关触点处于闭合状态时，根据公式： 确定控制分断脉冲输出延迟时长t 分断延时 ；在电能表用负荷开关触点处于断开状态时，根据公式： 确定控制闭合脉冲输出延迟时长t 闭合延时 。 9.根据权利要求8所述的电能表用负荷开关过零操作测试方法，其特征在于，根据所述交流电压过零时刻和控制闭合脉冲输出延迟时长确定控制闭合脉冲输出时刻，并在控制闭合脉冲输出时刻向电能表用负荷开关发送闭合脉冲信号，以控制电能表用负荷开关触点闭合，包括：将所述交流电压过零时刻和控制闭合脉冲输出延迟时长相加，确定控制闭合脉冲输出时刻；在控制闭合脉冲输出时刻向脉冲信号发生电路发送控制闭合命令，通过脉冲信号发生电路向电能表用负荷开关发送闭合脉冲信号，以控制电能表用负荷开关触点闭合。 10.根据权利要求9所述的电能表用负荷开关过零操作测试方法，其特征在于，根据所述交流电流过零时刻和控制分断脉冲输出延迟时长确定控制分断脉冲输出时刻，并在控制分断脉冲输出时刻向电能表用负荷开关发送分断脉冲信号，以控制电能表用负荷开关触点分断，包括：将所述交流电流过零时刻和控制分断脉冲输出延迟时长相加，确定控制分断脉冲输出时刻；在控制分断脉冲输出时刻向脉冲信号发生电路发送控制分断命令，通过脉冲信号发生电路向电能表用负荷开关发送分断脉冲信号，以控制电能表用负荷开关触点分断。