[0001]技术领域
[0002]本发明涉及电能表领域，具体而言，涉及一种电能表及温度控制方法。
[0003]背景技术
[0004]电能表是用于电能计量的关键设备，在用电管理中扮演着至关重要的角色。通过分析电能表的读数，可以了解整个电力系统的负载情况，从而帮助优化电力分配，减少能源浪费。温度变化会影响电能表内部元器件的特性参数，导致其测量的电量结果偏差，从而影响电能计量的正确性。特别是在电能表内部的温度传感器精度较低的情况下，温度变化会加剧其误差，导致计量结果更不准确，因此需要对电能表内部温度进行及时精确测量。目前常用的电能表测温装置为在电表箱或电能表盒体内部设置温度传感器，为保证测温的准确性，需要将温度传感器暴露设置，导致温度传感器易松脱或被污染，影响测温准确性或失去测温效果。
[0005]现有技术中公开号为CN110579286B的专利公开了一种电能表的测温装置，所述电能表具有与待测对象电连接的接线端子，所述测温装置包括：层状体，所述层状体包括：导热层，与所述接线端子热耦合；绝缘层，包覆于所述导热层的外表面，以电绝缘所述导热层和接线端子；热敏器件，设置于所述导热层上并与所述导热层热耦合。该方案虽然将热敏元件封存起来，装置整体安全性高，避免出现热敏元件松脱或被污染的情况，但电能表内部的温度需要通过绝缘层和导热层传递至内部的热敏元件，而绝缘层为聚酰亚胺，导热性能不佳，尤其是当电能表温度较高时，导致接线端子处温度也较高，对应的绝缘层材料导热性能急剧下降，影响热敏器件测温的准确性，以致出现温度控制不及时引发安全事故。因此如何及时感知电能表内部温度变化是本领域亟待解决的问题。
[0006]发明内容
[0007]有鉴于此，本发明旨在提出一种电能表及温度控制方法，以解决现有技术中热敏器件测温不准、电能表温度控制不及时的问题。
[0008]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0009]一种电能表及温度控制方法，包括电能表本体和检测设备，在电能表本体上设置有连接口，所述检测设备可拆卸地与所述连接口插入连接，以检测电能表内部温度，其中所述连接口设置为与电能表内部的电路板和/或控制元件耦合连接，所述检测设备包括检测主体和插入端板，其中所述检测主体和插入端板外部均包裹有绝缘层，所述检测设备与连接口连接时，所述插入端板插入至所述连接口内部，在所述检测主体内部还设置有导热层和热敏元件，所述热敏元件外侧被导热层和绝缘层包裹，在所述连接口内部设置有连接凸板，在所述插入端板内设置有压敏元件，在所述连接凸板上设置有相变材料层，所述相变材料层外侧采用膜包裹，当相变材料发生相变融化时，相变材料外侧的膜发生肿胀，对所述压敏元件产生压力，通过所述压敏元件检测到的压力变化及时调整电能表状态。
[0010]进一步的，所述插入端板设置为两个，且两个所述插入端板背靠背对称设置。
[0011]进一步的，所述连接口内部设置有多个连接凸板，所述插入端板设置为至少半包裹型结构，当所述检测设备与所述连接口连接时，所述插入端板对连接口内的连接凸板起到包裹作用。
[0012]进一步的，所述相变材料为石蜡。
[0013]进一步的，所述绝缘层的材料设置为添加含氟石墨烯的聚酰亚胺树脂，绝缘层的导热系数为0.55～2.4。
[0014]进一步的，所述电能表还包括有控制系统、散热装置和温度平衡模块，所述控制系统与热敏元件、压敏元件、散热装置以及温度平衡模块电连接，热敏元件和压敏元件将检测到的结果传输给控制系统，控制系统根据检测到的结果控制散热装置和温度平衡模块做出相应的动作。
[0015]进一步的，在所述连接口附近设置散热风机，所述散热风机设置在所述电能表本体下部，所述散热风机的左右两侧设置出风口，所述散热风机下部设置进风口。
[0016]进一步的，所述温度平衡模块包括加热装置和循环换热装置，其中所述加热装置用于对循环换热装置内的换热介质加热，循环换热装置将加热后的换热介质的热量传递给电能表内部。
[0017]进一步的，所述循环换热装置设置为膜换热器。
[0018]一种电能表温度控制方法，使用上述所述的电能表，当环境温度正常时，所述控制方法包括如下步骤：
[0019]在电能表内部温度T处于T h -ΔT≤T时，启动散热控制方法对电能表进行散热，同时持续检测压敏元件的压力变化，当压敏元件受到的压力变化时，启动散热控制方法以对电能表内部进行散热；
[0020]在电能表内部温度T处于T d +ΔT≤T≤T h -ΔT时，不启动散热，根据该测得的温度值进行电能表的正常运行和控制，但需持续关注电能表内部温度变化和压敏元件受到的压力变化；
[0021]在电能表内部温度处于降低至T d ≤T＜T d +ΔT时，根据该测得的温度值进行电能表的正常运行和控制；
[0022]在电能表内部温度T低于T d 时，说明电能表运行异常，需进行检测维修或作出报警提示。
[0023]相对于现有技术，本发明所述的电能表及控制方法具有以下优势：
[0024]在电能表的连接口内设置，电能表内部高温时相变材料由固相转变为液相，引起膜肿胀，由于膜的肿胀作用使得连接凸板上的相变材料部位对插入端板内部的压敏元件产生压力，引发插入端板内部压敏元件感受到压力变化，由此引发控制系统开启运行散热控制方法，以对电能表进行散热。通过插入端板和连接凸板的独特结构设计，虽然未能准确检测具体温度值，但能够在电能表内部温度较高时及时控制对电能表进行调节，避免出现温度控制不及时而引发的安全事故。并且本申请直接将相变材料设置在电能表内部的连接凸板上，对电能表内部的温度感应速率更快、更直接。
[0025]附图说明
[0026]图1为本发明实施例所述的电能表本体结构示意图；
[0027]图2为本发明实施例所述的电能表本体另一视角结构示意图；
[0028]图3为本发明实施例所述的检测设备轴视图；
[0029]图4为本发明实施例所述的检测设备俯视图；
[0030]图5为本发明实施例所述的检测设备侧视图；
[0031]图6为本发明实施例所述的检测设备剖视图(弹出模块处于收缩状态)；
[0032]图7为本发明实施例所述的检测设备剖视图(弹出模块处于弹出状态)；
[0033]图8为本发明实施例所述的控制方法流程图。
[0034]附图标记说明：
[0035]检测设备1，检测主体11，热敏元件110，插入端板12，主板121，侧板122，折板123，绝缘层14，压敏元件15，导热层16，弹出模块17，伸缩杆171，弹性元件172，旋转驱动块173，弹块174，电能表本体2，连接口21，散热部22，连接凸板23，相变材料层24，出风口26，进风口27。
[0036]具体实施方式
[0037]在下面的详细描述中，通过示例的方式阐述了许多具体细节，以提供对相关教导的透彻理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在没有这种细节的情况下实践本教导。
[0038]关于附件，联接等的术语，诸如“连接”和“互连”，是指一种关系，其中结构通过中间结构直接或间接地彼此固定或附接，以及可移动或刚性的附件或关系，除非另有明确说明。
[0039]如图1～8所示，一种具有自动温度调节功能的电能表，包括电能表本体2和检测设备1，在电能表本体2上设置有连接口21，检测设备1可拆卸地与连接口21插入连接，以检测电能表内部温度，其中连接口21设置为与电能表内部的电路板和/或控制元件耦合连接。如图1所示，检测设备1包括检测主体11和插入端板12，其中检测主体11和插入端板12外部均包裹有绝缘层14，以避免检测设备与电能表本体连接测温时出现漏电的情况。检测设备1与连接口21连接时，插入端板12插入至连接口内部。在检测主体11内部还设置有导热层16和热敏元件110，热敏元件110外侧被导热层16和绝缘层14包裹。通过插入端板12感测检测设备1内部的温度并将温度传递给热敏元件110，热敏元件110将温度转化为具体数值并反馈给控制系统，由控制系统根据具体的温度数值做出相应的应对措施。
[0040]其中，插入端板12设置为两个，且两个插入端板12背靠背对称设置。插入端板12设置为至少半包裹型结构，当检测设备1插入电能表的连接口21内部时，插入端板12对连接口内的连接凸板23起到包裹作用。对应的，连接口21内部设置有两个连接凸板23，当检测设备1与连接口21连接时，连接凸板23插入对应的插入端板12内部，与插入端板12的形状相适配。
[0041]优选的，插入端板12设置为至少三个面包括连接凸板23的结构，且插入端板12在左右方向上呈长槽状结构，长槽状结构具有缺口，便于插入连接时精准对齐。其中两个插入端板12的缺口相背离设置。
[0042]进一步的，在插入端板12内还设置有压敏元件15，压敏元件15设置在插入端板12内侧最大的一个面上(主板121)，对应的在连接凸板23与底面121对应的位置设置有相变材料层24，相变材料外侧采用膜包裹，相变材料可以在电能表出厂前根据电能表实际使用场景进行选择填充。当相变材料融化时，引起膜肿胀，对对应位置的压敏元件产生压力，压敏元件24能够感受到压力变大，因此压敏元件的设置在一定程度上也可以反应电能表内部的温度，进而使得控制系统能够及时通过相变材料层的变化感知温度的变化。本实施例直接将相变材料设置在电能表内部的连接凸板上，对电能表内部的温度感应速率更快、更直接。
[0043]作为本发明实施例的一部分，插入端板与连接凸板23的数量根据需要设置，只需要保证二者对应即可。例如可以均设置为一个或多个。
[0044]具体的，插入端板12的底部与检测主体11连接，插入端板12设置为向上延伸的结构。插入端板12包括主板121、侧板122和折板123，其中主板121的长度方向沿左右方向设置，主板121左右方向上的长度与连接凸板23基本相当。侧板122连接在主板121的左右两侧，且侧板122垂直于主板121向前或向后延伸，在侧板122远离主板121的一侧设置折板123，折板123平行于主板121，左右两侧的折板123向彼此接近的方向延伸靠近。同一个插入端板12的两个折板之间形成有缺口，便于插入连接时连接凸板23精准进入插入端板12内部。对应的，压敏元件15设置在主板121上朝向缺口的一侧。
[0045]作为本发明的一种优选实施例，相变材料可以为添加石墨烯的石蜡，绝缘层14的材料设置为添加含氟石墨烯的聚酰亚胺树脂。进一步的，本实施例中选择相变温度为60～75℃左右的相变材料。
[0046]其中绝缘层的导热系数为0.55～2.4，且绝缘层随着温度的升高导热系数变小、绝缘性能降低，因此当环境温度或电能表内部温度较高时，可能导致绝缘层的导热系数和绝缘性能均降低，为避免漏电事故的发生，在连接口内部设置有弹出模块，弹出模块能够根据指令将插入端板弹出以避免出现绝缘层绝缘能力下降而引发的漏电事故。
[0047]具体的，在插入端板12内部设置有弹出模块17，弹出模块17与检测设备的控制系统连接，由检测设备的控制系统根据指令控制弹出模块向外弹出以产生反作用力推动插入端板与连接口21断开。在弹出机制的末端设置有弹块174，弹块174设置为橡胶材质，避免与插入端板接触时发生漏电事故。进一步的，弹出模块17设置在插入端板12围成的空间内部，且弹出模块17设置在检测主体11内。弹出模块17包括伸缩杆171、弹性元件172、旋转驱动块173和弹块174，其中旋转驱动块173通过驱动轴固定在检测主体11内部，旋转驱动块173与伸缩杆171的端部接触，伸缩杆171的另一端与弹块174连接，同时在伸缩杆171上还设置有弹性元件172，弹性元件172的下端与伸缩杆171固定连接。驱动轴转动带动旋转驱动块173逆时针旋转时，推动伸缩杆171向上移动，推动弹块174弹出，同时弹性元件172被压缩。驱动轴带动旋转驱动块173顺时针旋转时，弹性元件172由于回复力作用带动伸缩杆171向下移动，带动弹块174收缩。
[0048]进一步的，本实施例中的电能表还包括有主控制系统、散热装置和温度平衡模块，主控制系统与检测设备的控制系统、热敏元件、压敏元件、散热装置以及温度平衡模块电连接，热敏元件和压敏元件将检测到的结果传输给控制系统，控制系统根据检测到的结果控制散热装置和温度平衡模块做出相应的动作。
[0049]其中散热装置设置为常规的散热片、换热片或散热风机等，散热片、换热片或散热风机均为电器领域常用的元件，在此不再赘述其具体结构。优选的，散热装置设置为散热风机。如图所示，在电能表本体2上连接口21的上部设置有电路板、控制系统等易发热部件，对应的在连接口21附近设置散热风机，即散热风机设置在电能表本体2下部，散热风机的左右两侧设置出风口26，散热风机下部设置进风口27，便于散热风机引导空气流通实现散热。
[0050]所述温度平衡模块包括加热装置和循环换热装置，其中加热装置用于对循环换热装置内的换热介质加热，循环换热装置将加热后的换热介质的热量传递给电能表内部。优选的，循环换热装置设置为膜换热器。
[0051]作为本发明实施例的一种，当电能表温度较高时，绝缘层导热性能和绝缘性能均下降，导致电能表内部的温度不能快速传递给检测设备内的热敏元件，影响热敏元件测温准确性，进而不能及时感知电能表内部的高温，易引发安全事故。而设置有相变材料的连接凸板，由于相变材料由固相转变为液相，引起膜肿胀，由于膜的肿胀作用使得连接凸板上的相变材料部位对插入端板12内部的压敏元件15产生压力，引发插入端板12内部压敏元件感受到压力变化，由此引发控制系统开启运行散热控制方法，以对电能表进行散热。该方案虽然不能准确获取电能表内部的具体温度，但能够说明电能表温度高于高温阈值T h ，即使未能准确检测具体温度值，也能够在电能表内部温度较高时及时控制对电能表进行温度调节，避免出现电能表温度过高但未检测到而引发的安全事故。
[0052]当电能表温度极低时，绝缘层导热性能和绝缘性能均较好，连接凸板上的相变材料也不会发生形态变化，压敏元件也不会感受到压力变化，电能表连接口与插入端板卡合良好，能快速且精确的传递温度，实现测温的准确性，进而根据热敏元件感测到的温度对电能表进行温度补偿控制。当检测到温度低于低温阈值T d 时，控制装置控制温度平衡模块对电能表进行温度补偿升高，在内部温度不低于低温阈值且无压力变化时，根据检测到的内部温度进行电能表的正常运行和控制。以保证电能表正常稳定工作。
[0053]当电能表温度温度适中时，需要适当运行散热控制方法，以防止电能表内部温度继续升高，保证压敏元件感受到的压力无变化，并根据测得的温度值进行电能表的正常运行和控制。
[0054]具体的，如图5所示，本发明所述的温度控制方法包括如下步骤：
[0055]S100、获取环境温度，具体包括：
[0056]S110、在环境温度T 环 高于第一环境温度阈值T 1 时，检测压敏元件受到的压力；
[0057]S120、当压敏元件受到的压力变大时，说明电能表内部温度高于高温阈值T h ，启动散热控制方法以对电能表内部进行散热；
[0058]S130、控制系统控制弹出模块弹出反向推动插入端板弹出以使得插入端板与连接口断开，同时作出报警提示。
[0059]在步骤S120中，当压敏元件未检测到压力变大时，说明环境温度未对电能表内部温度产生过分影响，检测设备的热敏元件正常获取电能表内部温度即可。
[0060]S200、在环境温度T 环 低于第二环境温度阈值T 2 时，检测压敏元件受到的压力；
[0061]S210、当压敏元件未检测到明显的压力变大时，说明插入端板与连接口卡合良好；同时当压敏元件检测到明显的压力变大时，执行步骤S130。
[0062]在步骤S210中，由于环境温度较低，一般情况下电能表正常运行时，不会产生过高的温度，因此在该条件下当压敏元件检测到明显的压力变大时，说明电能表内部运行异常，需断开检测设备与电能表本体的连接以防止误测误判。
[0063]S220、获取热敏元件检测到的内部温度T；
[0064]S230、当检测到的内部温度数据低于低温阈值T d 时，启动温度平衡模块对电能表进行适当的升温，以保证电能表正常工作；在温度平衡模块运行设定时间，保证电能表升温至能够正常运行的温度同时防止温度补偿过量；
[0065]进一步的，在步骤S230中，当温度平衡模块运行过程中，压敏元件检测到压力变大时及时执行步骤S120，对电能表内部进行散热；
[0066]S240、在检测到内部温度不低于低温阈值T d 且无压力变大时，根据检测到的内部温度进行电能表的正常运行和控制。
[0067]其中，第一环境温度阈值T 1 为高温环境阈值，第二环境温度阈值T 2 为低温环境阈值，T 1 ＞T 2 。优选的，第一环境温度阈值T 1 设置为50～70℃，第二环境温度阈值T 2 设置为-25～-15℃，更优选的，T 1 设置为65℃，第二环境温度阈值T 2 设置为-20℃。
[0068]S300、在环境温度T 环 处于第一环境温度T 1 和第二环境温度T 2 之间时，获取热敏元件检测到的电能表内部温度数值；
[0069]S310、在电能表内部温度T处于T h -ΔT≤T时，启动散热控制方法对电能表进行散热，同时持续检测压敏元件的压力变化。
[0070]具体的，当电能表内部温度处于T h -ΔT≤T范围内时，说明热敏元件检测到的温度数值已经接近内部高温阈值，此时绝缘层的导热性能可能已经大幅度下降，实际电能表内部温度可能已经大于热敏元件检测到的值，因此需启动散热控制方法对电能表内部进行散热，防止电能表内部温度继续升高。
[0071]当压敏元件检测到的压力变大时，执行步骤S120。
[0072]进一步的，T h -ΔT根据导热性能温度曲线设置，在该温度点导热性能下降较多，相对地绝缘性能下降不多。
[0073]S320、在电能表内部温度T处于T d +ΔT≤T≤T h -ΔT时，不启动散热，根据该测得的温度值进行电能表的正常运行和控制，但需持续关注电能表内部温度变化和压敏元件受到的压力变化。
[0074]S330、持续获取热敏元件感受到的电能表内部温度，在电能表内部温度处于降低至T d +ΔT以下时，根据该测得的温度值进行电能表的正常运行和控制。
[0075]S340、在电能表内部温度T低于T d 时，说明电能表运行异常或检测设备运行异常，需进行检测维修或作出报警提示。
[0076]作为本实施例的一部分，其中高温阈值T h 设置为60±5℃，低温阈值T d 设置为-10±5℃，优选的，高温阈值T h 设置为60℃，低温阈值T d 设置为-10℃。一般情况下，当电能表内部温度接近高温阈值T h 或大于高温阈值T h 时，插入端板末端的相变材料很可能会发生融化相变，引起压敏元件压力变大。
[0077]进一步的，ΔT＝(T h -T d )/3。
[0078]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
