專利名稱：多通道現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電能計量裝置，尤其涉及一種可以在線自動檢測多塊電能表的多通道 現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)電能表。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)變電站中運行著多塊電能表，用以精確計量不同回路的電能值，作為 發(fā)輸電方進行貿(mào)易結(jié)算的重要依據(jù)。電能表計量精度的微小變化都會直接影響各方的利 益，為了使電能表長期準(zhǔn)確計量，電能表除了在投入運行前要在實驗室進行檢定，在規(guī)定的 檢定周期內(nèi)進行周期檢定以外，運行中還應(yīng)當(dāng)進行現(xiàn)場檢測，但是，由于現(xiàn)場檢測技術(shù)的局 限性，電能計量裝置的管理部門需要一種可以長期在線運行的檢測裝置實時監(jiān)測電能計量 裝置的運行情況。根據(jù)這種需要有關(guān)廠家和研究機構(gòu)開發(fā)出電能計量裝置遠(yuǎn)程在線檢測系 統(tǒng)。計量裝置遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)一般分為主站和分站兩部分。分站在變電站現(xiàn)場檢測電 能表的誤差以及其它參數(shù)，通過特定的通訊手段把數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳給主站，主站在電力公司電能 計量裝置的管理部門，管理人員可以從主站了解到變電站各條回路電能計量裝置的運行情 況。電能計量裝置的分站中的一個重要的部件是可以用作現(xiàn)場電能檢測的標(biāo)準(zhǔn)電能 表。從現(xiàn)有的產(chǎn)品和使用的技術(shù)中，廠家都是使用一只標(biāo)準(zhǔn)電能表對現(xiàn)場運行的多只電能 表進行分時輪換檢驗。有一種方案是用繼電器切換，把待校驗的電能表的電流回路串聯(lián)進 標(biāo)準(zhǔn)電能表，電壓回路并聯(lián)接入標(biāo)準(zhǔn)電能表，用比較法檢驗電能表，由于變電站電流互感器 二次回路嚴(yán)禁開路，所以這種技術(shù)方案實際上行不通。因為在這種方案中，繼電器的閑合存 在不確定性，即使有一定的保護性設(shè)計和冗余設(shè)計，依照變電站電能計量裝置的設(shè)計規(guī)范， 這種設(shè)計的裝置是不能夠接入到變電站的二次回路里的。如果由于審查不嚴(yán)密而接入了這 樣的系統(tǒng)也應(yīng)該盡快從變電站停止使用并拆除。另一種方案考慮到了接入安全的問題，把 電流回路用互感器進行了隔離，在互感器的二次進行切換，這種方式存在兩種問題，一是隔 離互感器二次依然存在開立的危險，隔離互感器二次開路盡管和電流互感器二次開路有一 定差異，但從本質(zhì)上講它和電流互感器二次開路一樣會給變電站二次回路帶來安全事故， 而且從計量的角度看，隔離互感器的誤差和變差又給檢測裝置帶來了新的誤差因素。還有 一種方案是把隔離互感器的二次用采樣電阻直接短接，從取樣電阻上去電壓信號通過模擬 開關(guān)逐路接入標(biāo)準(zhǔn)電能表進行計量，這種方法避免了互感器二次回路開路的危險，但是這 時的標(biāo)準(zhǔn)電能表已經(jīng)起不到計量電能的作用，送進標(biāo)準(zhǔn)表檢測的電流已經(jīng)成了采樣信號， 標(biāo)準(zhǔn)電能表的誤差已不再是校驗系統(tǒng)的誤差，現(xiàn)場檢測已成為一句空話。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種可以在線自動檢測多塊電能 表的多通道現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)電能表，解決多組電壓電流安全接入并能夠提供計量標(biāo)準(zhǔn)。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種多通道現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)電能表，包括標(biāo) 準(zhǔn)電能表，標(biāo)準(zhǔn)電能表包括A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理器和CPU，其特征在于多組三相電壓 信號通過繼電器與A/D轉(zhuǎn)換器相接，多組三相電流信號通過繼電器與A/D轉(zhuǎn)換器相接，繼電 器受CPU控制。所述的標(biāo)準(zhǔn)電能表包括通道模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、測量計算模塊、上位機模塊、輔 助控制模塊、鍵盤、顯示器和電源模塊，通道模塊與數(shù)據(jù)采集模塊相連，數(shù)據(jù)采集模塊與測 量計算模塊相連，測量計算模塊與上位機模塊相連，輔助控制模塊分別與上位機模塊、測量 計算模塊、鍵盤相連，電源模塊分別與通道模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、測量計算模塊、上位機模 塊、輔助控制模塊、顯示器相連，還包括通訊接口和脈沖接口，通訊接口與上位機模塊相連， 脈沖接口與電源模塊相連。所述的通道模塊包括電壓電流輸入端子和三個結(jié)構(gòu)相同的功能塊。所述標(biāo)準(zhǔn)電能表的表殼為高導(dǎo)電性金屬材料，表殼上有散熱透氣孔，所述標(biāo)準(zhǔn)電 能表包括有源逆變的穩(wěn)壓電源，還包括溫度補償系統(tǒng)。所述的高導(dǎo)電性金屬為銅或鋁。所述的溫度補償系統(tǒng)包括溫敏元件和溫敏導(dǎo)線，還包括補償軟件。所述的上位機模塊為工控機或單片機。本發(fā)明可以實現(xiàn)長期在線自動檢測多塊電能表，解決了多組電壓電流安全接入的 問題，并提供計量標(biāo)準(zhǔn)的功能；這樣就解決了我們現(xiàn)在的用一塊標(biāo)準(zhǔn)電能表對現(xiàn)場運行的 多只電能表進行分時輪換檢驗時產(chǎn)生的誤差，同時并具有自動修正滿度、功率因數(shù)的功能， 其設(shè)計合理，功能齊全，智能化程度高、攜帶方便，性能優(yōu)良。


圖1為本發(fā)明的電路原理示意圖。圖2為一種標(biāo)準(zhǔn)電能表的原理框圖。圖3為一種標(biāo)準(zhǔn)電能表的的電路原理示意圖。圖4為溫控補償曲線示意圖。
具體實施例方式如圖1所示的多通道現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)電能表，包括標(biāo)準(zhǔn)電能表，標(biāo)準(zhǔn)電能表包括A/D轉(zhuǎn)換 器、數(shù)字信號處理器DSP和CPU，多組三相電壓信號通過繼電器與A/D轉(zhuǎn)換器相接，多組三相 電流信號通過繼電器與A/D轉(zhuǎn)換器相接，繼電器受CPU控制。如圖2、圖3所示的一種標(biāo)準(zhǔn)電能表，包括通道模塊、數(shù)據(jù)采集模塊U1、測量計算模 塊U2、上位機模塊U4、輔助控制模塊U3、鍵盤U12、顯示器U9和電源模塊U8，通道模塊包括 三個結(jié)構(gòu)相同的功能塊TO、U6、U7，功能塊TO、U6、U7同時與電壓電流輸入端子Ul5相連，每 個功能塊接收一相電壓電流信號，功能塊U5、U6、U7還同時與數(shù)據(jù)采集模塊U2相連，數(shù)據(jù)采 集模塊U2與測量計算模塊Ul相連，測量計算模塊Ul與上位機模塊U4相連，輔助控制模塊 U3分別與上位機模塊U4、測量計算模塊U1、鍵盤U12相連，電源模塊分別與通道模塊、數(shù)據(jù) 采集模塊、測量計算模塊、上位機模塊、輔助控制模塊、鍵盤、顯示器、散熱電扇U16相連，還 包括通訊接口和脈沖接口 U12，通訊接口包括RS232通訊口 Ull和USB 口 U10，RS232通訊口Ull和USB 口 UlO均與上位機模塊相連，脈沖接口與電源模塊相連。上位機模塊可以是工控 機，也可以是單片機。功能塊TO、U6、U7可采用運放op07，數(shù)據(jù)采集模塊U2采用ad7656，輔 助控制模塊U3采用741W44。多組三相電壓通過繼電器，由上位機控制選擇一組接入，多組三相電流接入到多 組通道標(biāo)準(zhǔn)電能表的附件箱后面板上，每組通道的誤差修正參數(shù)存貯在不同的存貯單元， 對模塊采樣通道的幅值和相位等進行數(shù)字化修正，用CPU和DSP控制通道的接入并準(zhǔn)確計 算電能和電能誤差，相當(dāng)于共同一套數(shù)字系統(tǒng)，擁有多組模擬通道的標(biāo)準(zhǔn)電能表。滿度及功率因數(shù)點誤差修正本發(fā)明內(nèi)部采用16位多路同步AD采樣技術(shù)和DSP 數(shù)據(jù)處理芯片，在不同的存貯單元中記錄了各個通道不同電壓、不同電流情況下滿度誤差、 功率因數(shù)，并能在實際測量過程中自動修滿度及功率因數(shù)誤差，大大提高了測量精度。數(shù)據(jù)采集模塊內(nèi)部使用了 2路16位AD轉(zhuǎn)換器，在采樣時序控制下對6個通道的 電壓和電流信號進行采樣。采樣的時序控制信號由GAL芯片產(chǎn)生，并受DSP控制。采樣數(shù) 字信號合成為32位串行信號，傳送給測量計算模塊DSP。兩模塊之間的采樣信號和采樣控 制信號均通過光電耦合器傳送，使兩模塊實現(xiàn)電氣隔離。兩模塊的供電亦進行隔離。標(biāo)準(zhǔn)電能表的表殼由銅或鋁制成，表殼上有散熱透氣孔，各種模塊安裝在表殼內(nèi)。 校驗現(xiàn)場存有靜電放電，輻射電磁場，電快速瞬變脈沖群，所以現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)電能表的設(shè)計應(yīng)保 證在有傳導(dǎo)或輻射電磁場干擾及靜電放電時不損壞，在無干擾時，能恢復(fù)其原有性能，并能 準(zhǔn)確工作。本發(fā)明采用非完全密封金屬板電磁屏蔽方法，采用銅或鋁高導(dǎo)電性材料做成金 屬板，將需保護的范圍完全屏蔽起來，使內(nèi)外兩個范圍相互不受影響。電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計 中，采用上述屏蔽設(shè)計，能取到比較好的屏蔽效果。溫度補償系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)電能表的使用要求在允許使用的溫度范圍內(nèi)，在相對濕度不 大于80%的條件下，輸入端子和輔助電源端子對機殼，輸入端子對輔助電源端子的絕緣電 阻不低于100ΜΩ，這樣才能保證內(nèi)部電子元器件的正常的使用。為了消除溫度的變化給電 路帶來的影響，既使用了軟件記錄各溫度下的誤差來進行軟件補償，又使用一些溫敏元件、 溫敏導(dǎo)線來抵消此影響，具有寬溫度范圍，全負(fù)荷區(qū)間曲線修正，分段程控放大可以準(zhǔn)確測 量到Λ負(fù)荷點，如圖4所示。電源模塊采用了有源逆變的穩(wěn)壓電源模塊，輸入端直流電直接由外部供給，這樣 就得到了穩(wěn)定的無雜波的電源。電源模塊由開關(guān)電源盒和信號控制板組成，盒式開關(guān)電源 選用市售成品，其技術(shù)規(guī)格為輸入電壓220V士 15%，輸出為3組5V 8A為主電源；+12V 2A為工控機輔助電源；24V 2A為繼電器驅(qū)動電源。本發(fā)明以DSP為信號處理核心，采用數(shù)字乘法器原理實現(xiàn)基本測量功能；以上位 機為控制核心，輔之以模擬信號通道、鍵盤、顯示器、通訊接口，實現(xiàn)系統(tǒng)功能。被測量的電 壓、電流信號經(jīng)過電阻分壓器、電流互感器變換為適當(dāng)?shù)碾妷盒盘?，送至AD轉(zhuǎn)換器變換為 數(shù)字信號，再由數(shù)字信號處理器DSP進行數(shù)學(xué)運算，得到各種需要的測量數(shù)據(jù)。這些測量數(shù) 據(jù)通過通訊方式傳送給控制CPU?？刂艭PU管理人機接口，由其響應(yīng)控制鍵盤和通訊口，驅(qū) 動顯示器，并對測試數(shù)據(jù)進行后期處理。
權(quán)利要求
1.一種多通道現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)電能表，包括標(biāo)準(zhǔn)電能表，標(biāo)準(zhǔn)電能表包括A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信 號處理器和CPU，其特征在于多組三相電壓信號通過繼電器與A/D轉(zhuǎn)換器相接，多組三相 電流信號通過繼電器與A/D轉(zhuǎn)換器相接，繼電器受CPU控制。
2.如權(quán)利要求1所述的多通道現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)電能表，其特征在于所述的標(biāo)準(zhǔn)電能表包括 通道模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、測量計算模塊、上位機模塊、輔助控制模塊、鍵盤、顯示器和電源 模塊，通道模塊與數(shù)據(jù)采集模塊相連，數(shù)據(jù)采集模塊與測量計算模塊相連，測量計算模塊與 上位機模塊相連，輔助控制模塊分別與上位機模塊、測量計算模塊、鍵盤相連，電源模塊分 別與通道模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、測量計算模塊、上位機模塊、輔助控制模塊、顯示器相連，還 包括通訊接口和脈沖接口，通訊接口與上位機模塊相連，脈沖接口與電源模塊相連。
3.如權(quán)利要求2所述的多通道現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)電能表，其特征在于所述的通道模塊包括電 壓電流輸入端子和三個結(jié)構(gòu)相同的功能塊。
4.如權(quán)利要求3所述的多通道現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)電能表，其特征在于所述標(biāo)準(zhǔn)電能表的表殼 為高導(dǎo)電性金屬材料，表殼上有散熱透氣孔，所述標(biāo)準(zhǔn)電能表包括有源逆變的穩(wěn)壓電源，還 包括溫度補償系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求4所述的多通道現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)電能表，其特征在于所述的高導(dǎo)電性金屬為 銅或鋁。
6.如權(quán)利要求4所述的多通道現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)電能表，其特征在于所述的溫度補償系統(tǒng)包 括溫敏元件和溫敏導(dǎo)線，還包括補償軟件。
7.如權(quán)利要求1所述的多通道現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)電能表，其特征在于所述的上位機模塊為工 控機或單片機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多通道現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)電能表，包括標(biāo)準(zhǔn)電能表，標(biāo)準(zhǔn)電能表包括A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理器和CPU，其特征在于多組三相電壓信號通過繼電器與A/D轉(zhuǎn)換器相接，多組三相電流信號通過繼電器與A/D轉(zhuǎn)換器相接，繼電器受CPU控制。本發(fā)明可以實現(xiàn)長期在線自動檢測多塊電能表，解決了多組電壓電流安全接入的問題，并提供計量標(biāo)準(zhǔn)的功能；這樣就解決了我們現(xiàn)在的用一塊標(biāo)準(zhǔn)電能表對現(xiàn)場運行的多只電能表進行分時輪換檢驗時產(chǎn)生的誤差，同時并具有自動修正滿度、功率因數(shù)的功能。
文檔編號G01R35/04GK102053201SQ20091006637
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月31日
發(fā)明者姚鵬超, 孟耕, 張陽光, 申東曉 申請人:鄭州三足科技發(fā)展有限公司