專利名稱：智能電能表計量誤差與ems頻率自動匹配測試系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能電能表計量誤差與EMS頻率自動匹配測試系統(tǒng)及方法，屬于 解決儀表計量誤差和EMS頻率匹配問題的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
智能電能表是用于電能計量的儀表。智能電能表采用乘法器實現(xiàn)對電功率的測 量，被測的高電壓、大電流經(jīng)電壓變換器和電流變換器轉(zhuǎn)換后送至乘法器完成電壓和電流 瞬時值相乘，輸出一個與一段時間內(nèi)的平均功率成正比的直流電壓，然后再利用電壓/頻 率轉(zhuǎn)換器，直流電壓被轉(zhuǎn)換成正比于平均功率的脈沖頻率，將該頻率分頻，并通過計數(shù)器在 一段時間內(nèi)的技術(shù)，顯示出相應(yīng)的電能。智能電能表通常還具有有/無功測量、網(wǎng)絡(luò)遠傳、 數(shù)椐分析等功能。智能電能表質(zhì)量評價中的一項重要指標(biāo)是電磁抗擾度(EMS)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的 EMS試驗主要包含靜電放電抗擾度、射頻電磁場抗擾度、快速瞬變脈沖群抗擾度、浪涌抗擾 度、射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度、衰減振蕩波抗擾度。其中射頻電磁場抗擾度和射頻場感 應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度這兩項EMS試驗中需要采用IkHz的正弦波對信號進行80%的幅度調(diào) 制后，在80MHz-2000MHz (射頻電磁場抗擾度)和150kHz-80MHz (射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾 抗擾度)頻率范圍內(nèi)進行掃頻。若掃頻以步進方式進行，則步進幅度應(yīng)不超過前一頻率的 1%，盡可能找到敏感頻率點。駐留時間應(yīng)不少于儀表功能性操作和基本誤差測試所需時 間。掃頻也可以采用線性方式。由于該測試要求需要保持給被測電能表注入一個頻率已知的干擾信號，同時該頻 率信號應(yīng)在被測設(shè)備上駐留一定時間后再進行誤差測試，從而保證測試到的誤差結(jié)果的穩(wěn) 定性。因此如何確保干擾信號的駐留時間以確保測試結(jié)果的精度成為電磁兼容測試中的重
要一環(huán)。以往對該問題的解決方法主要是利用操作人員的手工計數(shù)，該方法不僅耗費人 力，同時容易出現(xiàn)漏記、錯記等問題；或者通過人為設(shè)定信號發(fā)生器輸出信號維持時間長短 從而達到誤差數(shù)據(jù)的自動記錄，該方法需要較強的工程經(jīng)驗，當(dāng)信號維持時間較長時，使得 測量時間變長，影響工作效率，當(dāng)測量時間過短時，干擾信號的駐停時間無法滿足測試標(biāo)準(zhǔn) 要求，使得測試數(shù)據(jù)不能較好地反應(yīng)被測電能表特性。同時，這些方法都是對該頻點進行一 次測量情況下進行記錄的，測量數(shù)據(jù)易出現(xiàn)粗大誤差，故該測量數(shù)據(jù)的真實性值得懷疑。本發(fā)明專利提出一種新型的電能表誤差與EMS頻率自動匹配測試系統(tǒng)，利用該系 統(tǒng)可在目前已經(jīng)提出的電能表綜合測試系統(tǒng)(其中包括一個已受理的專利，專利受理號 200910153723)上，將一種新型電能表誤差與EMS頻率自動匹配測試系統(tǒng)應(yīng)用到其中，可充 分解決綜合測試系統(tǒng)中誤差值無法與EMS頻率自動匹配的問題，同時可在一個頻點采集多 個誤差數(shù)據(jù)，通過剔除粗大誤差，求平均以消除單次測量的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明利用對電能表電磁兼容中的射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)抗擾度測試以及射頻電磁 場抗擾度測試過程中所涉及的計量誤差與EMS頻率匹配問題提出一種解決方案。采用該方 案可有效解決電能表電磁兼容計量誤差數(shù)據(jù)域EMS頻率匹配的問題。本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案本發(fā)明智能電能表計量誤差與EMS頻率自動匹配測試系統(tǒng)，其特征在于包括在射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)抗擾度測試中，所述測試系統(tǒng)包括主控計算機、射頻信號發(fā) 生器、耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)、通信系統(tǒng)、被測電能表以及電能表檢驗裝置，其中主控計算機通過 通信系統(tǒng)分別與射頻信號發(fā)生器和電能表檢驗裝置連接，射頻信號發(fā)生器通過耦合/去耦 網(wǎng)絡(luò)與被測電能表連接，被測電能表與電能表檢驗裝置的輸入端連接；在射頻電磁場輻射抗擾度測試中，所述測試系統(tǒng)包括主控計算機、射頻信號發(fā)生 器、功率放大器、通信系統(tǒng)、發(fā)射天線、被測電能表以及電能表檢驗裝置，其中主控計算機通 過通信系統(tǒng)分別與射頻信號發(fā)生器、功率放大器和電能表檢驗裝置連接，射頻信號發(fā)生器 通過功率放大器與發(fā)射天線連接，發(fā)射天線與被測電能表對應(yīng)設(shè)置與電波暗室內(nèi)。優(yōu)選地，所述在射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)抗擾度測試中，被測電能表以及電能表檢驗裝 置底部都設(shè)置支架，所述支架高0. lrn。優(yōu)選地，所述在射頻電磁場輻射抗擾度測試中，所述電波暗室四周設(shè)置波吸收材料。優(yōu)選地，所述在射頻電磁場輻射抗擾度測試中，發(fā)射天線與被測電能表相距3m。優(yōu)選地，所述在射頻電磁場輻射抗擾度測試中，被測電能表距離電波暗室底部
0. 8mο優(yōu)選地，所述通信系統(tǒng)為儀器通信總線。智能電能表計量誤差與EMS頻率自動匹配測試系統(tǒng)的測試方法如下在射頻感應(yīng)的傳導(dǎo)抗擾度測試中，包括如下步驟1)主控計算機將所需測量的頻率點通過通信系統(tǒng)發(fā)送給射頻信號發(fā)生器，同時通 知主控計算機內(nèi)的判定系統(tǒng)判定環(huán)節(jié)信號已經(jīng)變化；信號發(fā)生器調(diào)整好所需發(fā)射的頻率點 信號通過耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)耦合至被測電能表中，作為電能表的模擬傳導(dǎo)電磁干擾噪聲；2)被測電能表在干擾信號作用下，周期性地產(chǎn)生計量誤差；3)電能表檢驗裝置將一個周期內(nèi)的誤差數(shù)據(jù)傳送給主控計算機；4)在主控計算機通過通信系統(tǒng)通知判定系統(tǒng)射頻信號發(fā)生器頻率已經(jīng)發(fā)生改變 的基礎(chǔ)上，判定系統(tǒng)將電能表檢驗裝置傳送來的第一個數(shù)據(jù)進行舍棄，并傳送接下去的n-1 個數(shù)據(jù)給主控計算機；5)主控計算機通過對這n-1個數(shù)據(jù)進行平均化后，得出被測電能表在該頻點下射 頻感應(yīng)傳導(dǎo)抗擾度的誤差數(shù)據(jù)；6)主控計算機改變所需測量頻點并通過通信系統(tǒng)發(fā)送給射頻信號發(fā)生器，重復(fù)步 驟1 6直至所有頻點測量結(jié)束，其中η為大于2的自然數(shù)；在射頻電磁場輻射抗擾度測試中，包括如下步驟a)主控計算機將所需測量的頻率點通過通信系統(tǒng)發(fā)送給射頻信號發(fā)生器，同時通 知主控計算機內(nèi)的判定系統(tǒng)判定環(huán)節(jié)信號已經(jīng)變化；信號發(fā)生器調(diào)整好所需發(fā)射的頻率點 傳送至功率放大器，放大后的信號傳輸至發(fā)射天線在電波暗室中對被測電能表進行干擾，該干擾作為電能表的模擬傳導(dǎo)電磁干擾噪聲；b)被測電能表在干擾信號作用下，周期性地產(chǎn)生計量誤差；c)電能表檢驗裝置將一個周期內(nèi)的誤差數(shù)據(jù)傳送給主控計算機；d)在主控計算機通過通信系統(tǒng)通知判定系統(tǒng)射頻信號發(fā)生器頻率已經(jīng)發(fā)生改變 的基礎(chǔ)上，判定系統(tǒng)將電能表檢驗裝置傳送來的第一個數(shù)據(jù)進行舍棄，并傳送接下去的n-1 個數(shù)據(jù)給主控計算機；e)主控計算機通過對這n-1個數(shù)據(jù)進行平均化后，可得出被測電能表在該頻點下 射頻電磁場輻射抗擾度的誤差數(shù)據(jù)；f)主控計算機改變所需測量頻點并通過通信系統(tǒng)發(fā)送給射頻信號發(fā)生器，重復(fù)步 驟1 6直至所有頻點測量結(jié)束，其中η為大于2的自然數(shù)。本發(fā)明利用該系統(tǒng)可以有效解決電能表計量過程中誤差數(shù)據(jù)與EMS頻率自動匹 配的問題，使得智能電能表在計量過程中其計量誤差和EMS頻率匹配更加精準(zhǔn)，并且可提 高測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和測量速度。


圖1 誤差信號和EMS頻率點匹配算法流程圖；圖2 射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)干擾抗擾度測試原理圖；圖3 射頻電磁場輻射抗擾度測試原理圖，該測試實驗應(yīng)將發(fā)射天線、被測電能表 放置在3m暗室中。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，以射頻電磁場輻射抗擾度為例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說 明。如圖1和2所示，本發(fā)明智能電能表計量誤差與EMS頻率自動匹配測試系統(tǒng)，包 括在射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)抗擾度測試中，所述測試系統(tǒng)包括主控計算機、射頻信號發(fā) 生器、耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)、通信系統(tǒng)、被測電能表以及電能表檢驗裝置，其中主控計算機通過 通信系統(tǒng)分別與射頻信號發(fā)生器和電能表檢驗裝置連接，射頻信號發(fā)生器通過耦合/去耦 網(wǎng)絡(luò)與被測電能表連接，被測電能表與電能表檢驗裝置的輸入端連接；在射頻電磁場輻射抗擾度測試中，所述測試系統(tǒng)包括主控計算機、射頻信號發(fā)生 器、功率放大器、通信系統(tǒng)、發(fā)射天線、被測電能表以及電能表檢驗裝置，其中主控計算機通 過通信系統(tǒng)分別與射頻信號發(fā)生器、功率放大器和電能表檢驗裝置連接，射頻信號發(fā)生器 通過功率放大器與發(fā)射天線連接，發(fā)射天線與被測電能表對應(yīng)設(shè)置與電波暗室內(nèi)。優(yōu)選地，所述在射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)抗擾度測試中，被測電能表以及電能表檢驗裝 置底部都設(shè)置支架，所述支架高0. lrn。優(yōu)選地，所述在射頻電磁場輻射抗擾度測試中，所述電波暗室四周設(shè)置波吸收材 料。優(yōu)選地，所述在射頻電磁場輻射抗擾度測試中，發(fā)射天線與被測電能表相距3m。優(yōu)選地，所述在射頻電磁場輻射抗擾度測試中，被測電能表距離電波暗室底部0. 8mο優(yōu)選地，所述通信系統(tǒng)為儀器通信總線。如圖3所示，智能電能表計量誤差與EMS頻率自動匹配測試系統(tǒng)的測試方法如 下在射頻感應(yīng)的傳導(dǎo)抗擾度測試中，包括如下步驟1)主控計算機將所需測量的頻率點通過通信系統(tǒng)發(fā)送給射頻信號發(fā)生器，同時通 知主控計算機內(nèi)的判定系統(tǒng)判定環(huán)節(jié)信號已經(jīng)變化；信號發(fā)生器調(diào)整好所需發(fā)射的頻率點 信號通過耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)耦合至被測電能表中，作為電能表的模擬傳導(dǎo)電磁干擾噪聲；2)被測電能表在干擾信號作用下，周期性地產(chǎn)生計量誤差；3)電能表檢驗裝置在固定的時間點上，將一個周期內(nèi)的誤差數(shù)據(jù)傳送給主控計算 機；4)在主控計算機通過通信系統(tǒng)通知判定系統(tǒng)射頻信號發(fā)生器頻率已經(jīng)發(fā)生改變 的基礎(chǔ)上，判定系統(tǒng)將電能表檢驗裝置傳送來的第一個數(shù)據(jù)進行舍棄，并傳送接下去的n-1 個數(shù)據(jù)給主控計算機；5)主控計算機通過對這n-1個數(shù)據(jù)進行平均化后，得出被測電能表在該頻點下射 頻感應(yīng)傳導(dǎo)抗擾度的誤差數(shù)據(jù)；6)主控計算機改變所需測量頻點并通過通信系統(tǒng)發(fā)送給射頻信號發(fā)生器，重復(fù)步 驟1 6直至所有頻點測量結(jié)束，其中η為大于2的自然數(shù)；在射頻電磁場輻射抗擾度測試中，包括如下步驟a)主控計算機將所需測量的頻率點通過通信系統(tǒng)發(fā)送給射頻信號發(fā)生器，同時通 知主控計算機內(nèi)的判定系統(tǒng)判定環(huán)節(jié)信號已經(jīng)變化；信號發(fā)生器調(diào)整好所需發(fā)射的頻率點 傳送至功率放大器，放大后的信號傳輸至發(fā)射天線在電波暗室中對被測電能表進行干擾， 該干擾作為電能表的模擬傳導(dǎo)電磁干擾噪聲；b)被測電能表在干擾信號作用下，周期性地產(chǎn)生計量誤差；c)電能表檢驗裝置在固定的時間點上，將一個周期內(nèi)的誤差數(shù)據(jù)傳送給主控計算 機；d)在主控計算機通過通信系統(tǒng)通知判定系統(tǒng)射頻信號發(fā)生器頻率已經(jīng)發(fā)生改變 的基礎(chǔ)上，判定系統(tǒng)將電能表檢驗裝置傳送來的第一個數(shù)據(jù)進行舍棄，并傳送接下去的n-1 個數(shù)據(jù)給主控計算機；e)主控計算機通過對這n-1個數(shù)據(jù)進行平均化后，可得出被測電能表在該頻點下 射頻電磁場輻射抗擾度的誤差數(shù)據(jù)；f)主控計算機改變所需測量頻點并通過通信系統(tǒng)發(fā)送給射頻信號發(fā)生器，重復(fù)步 驟1 6直至所有頻點測量結(jié)束，其中η為大于2的自然數(shù)。實施例首先設(shè)置檢測儀器通訊地址(一般應(yīng)用的通訊總線有RS-232、GPIB、LAN等)，確 認(rèn)儀器處于程控(remote)狀態(tài)，能接受上位計算機控制；然后設(shè)置被測電能表的參數(shù)，包括額定電壓、基本電流、電能常數(shù)、儀表等級、圈 數(shù)等；點擊右下側(cè)“開始”按鈕，系統(tǒng)自動開始測試，首先系統(tǒng)自動測量電能表在沒有施
7加EMS干擾時的誤差，作為初始誤差數(shù)據(jù)。檢測系統(tǒng)軟件按照電能表等級，把該初始誤差作 為原點，設(shè)置其正負(fù)誤差容限，在EMS干擾施加后，如果屆時實時誤差超過該容限，即視為 該頻率點上電能表EMS性能不合格。系統(tǒng)軟件先設(shè)置檢測儀器，發(fā)出EMS頻率等信息，對電能表施加某頻率的干擾信 號，此時采集電能表誤差數(shù)據(jù)，因為電能表誤差數(shù)據(jù)是周期性數(shù)據(jù)，為確保某測量點誤差數(shù) 據(jù)至少有n-1個周期完整落在某頻率點的干擾上，故舍棄第一個誤差數(shù)據(jù)，采用后面n-1個 誤差數(shù)據(jù)，換句話說連續(xù)采集η個數(shù)據(jù)，并把后n-1個數(shù)據(jù)取平均作為電能表在某EMS干擾 頻率點上的誤差值。最后，根據(jù)系統(tǒng)界面所顯示的不同頻率點下誤差數(shù)據(jù)來判定該被測電能表性能優(yōu) 劣。
權(quán)利要求
一種智能電能表計量誤差與EMS頻率自動匹配測試系統(tǒng)，其特征在于包括在射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)抗擾度測試中，所述測試系統(tǒng)包括主控計算機、射頻信號發(fā)生器、耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)、通信系統(tǒng)、被測電能表以及電能表檢驗裝置，其中主控計算機通過通信系統(tǒng)分別與射頻信號發(fā)生器和電能表檢驗裝置連接，射頻信號發(fā)生器通過耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)與被測電能表連接，被測電能表與電能表檢驗裝置的輸入端連接；在射頻電磁場輻射抗擾度測試中，所述測試系統(tǒng)包括主控計算機、射頻信號發(fā)生器、功率放大器、通信系統(tǒng)、發(fā)射天線、被測電能表以及電能表檢驗裝置，其中主控計算機通過通信系統(tǒng)分別與射頻信號發(fā)生器、功率放大器和電能表檢驗裝置連接，射頻信號發(fā)生器通過功率放大器與發(fā)射天線連接，發(fā)射天線與被測電能表對應(yīng)設(shè)置與電波暗室內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電能表計量誤差與EMS頻率自動匹配測試系統(tǒng)，其特征 在于所述在射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)抗擾度測試中，被測電能表以及電能表檢驗裝置底部都設(shè)置 支架，所述支架高0. lm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能電能表計量誤差與EMS頻率自動匹配測試系統(tǒng)，其特征 在于所述在射頻電磁場輻射抗擾度測試中，所述電波暗室四周設(shè)置波吸收材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能電能表計量誤差與EMS頻率自動匹配測試系統(tǒng)，其 特征在于所述在射頻電磁場輻射抗擾度測試中，發(fā)射天線與被測電能表相距3m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能電能表計量誤差與EMS頻率自動匹配測試系統(tǒng)，其 特征在于所述在射頻電磁場輻射抗擾度測試中，被測電能表距離電波暗室底部0. Sm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電能表計量誤差與EMS頻率自動匹配測試系統(tǒng)，其特征 在于所述通信系統(tǒng)為儀器通信總線。
7.—種如權(quán)利要求1所述智能電能表計量誤差與EMS頻率自動匹配測試系統(tǒng)的測試方 法，其特征在于包括在射頻感應(yīng)的傳導(dǎo)抗擾度測試中，包括如下步驟1)主控計算機將所需測量的頻率點通過通信系統(tǒng)發(fā)送給射頻信號發(fā)生器，同時通知主 控計算機內(nèi)的判定系統(tǒng)判定環(huán)節(jié)信號已經(jīng)變化；信號發(fā)生器調(diào)整好所需發(fā)射的頻率點信號 通過耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)耦合至被測電能表中，作為電能表的模擬傳導(dǎo)電磁干擾噪聲；2)被測電能表在干擾信號作用下，周期性地產(chǎn)生計量誤差；3)電能表檢驗裝置在將一個周期內(nèi)的誤差數(shù)據(jù)傳送給主控計算機；4)在主控計算機通過通信系統(tǒng)通知判定系統(tǒng)射頻信號發(fā)生器頻率已經(jīng)發(fā)生改變的基 礎(chǔ)上，判定系統(tǒng)將電能表檢驗裝置傳送來的第一個數(shù)據(jù)進行舍棄，并傳送接下去的n-1個 數(shù)據(jù)給主控計算機；5)主控計算機通過對這n-1個數(shù)據(jù)進行平均化后，得出被測電能表在該頻點下射頻感 應(yīng)傳導(dǎo)抗擾度的誤差數(shù)據(jù)；6)主控計算機改變所需測量頻點并通過通信系統(tǒng)發(fā)送給射頻信號發(fā)生器，重復(fù)步驟 1 6直至所有頻點測量結(jié)束，其中η為大于2的自然數(shù)；在射頻電磁場輻射抗擾度測試中，包括如下步驟a)主控計算機將所需測量的頻率點通過通信系統(tǒng)發(fā)送給射頻信號發(fā)生器，同時通知主 控計算機內(nèi)的判定系統(tǒng)判定環(huán)節(jié)信號已經(jīng)變化；信號發(fā)生器調(diào)整好所需發(fā)射的頻率點傳送 至功率放大器，放大后的信號傳輸至發(fā)射天線在電波暗室中對被測電能表進行干擾，該干擾作為電能表的模擬傳導(dǎo)電磁干擾噪聲；b)被測電能表在干擾信號作用下，周期性地產(chǎn)生計量誤差；c)電能表檢驗裝置在將一個周期內(nèi)的誤差數(shù)據(jù)傳送給主控計算機；d)在主控計算機通過通信系統(tǒng)通知判定系統(tǒng)射頻信號發(fā)生器頻率已經(jīng)發(fā)生改變的基 礎(chǔ)上，判定系統(tǒng)將電能表檢驗裝置傳送來的第一個數(shù)據(jù)進行舍棄，并傳送接下去的n-1個 數(shù)據(jù)給主控計算機；e)主控計算機通過對這n-1個數(shù)據(jù)進行平均化后，可得出被測電能表在該頻點下射頻 電磁場輻射抗擾度的誤差數(shù)據(jù)；f)主控計算機改變所需測量頻點并通過通信系統(tǒng)發(fā)送給射頻信號發(fā)生器，重復(fù)步驟 1 6直至所有頻點測量結(jié)束，其中η為大于2的自然數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種智能電能表計量誤差與EMS頻率自動匹配測試系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)在射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)抗擾度測試中，所述測試系統(tǒng)包括主控計算機、射頻信號發(fā)生器、耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)、通信系統(tǒng)、被測電能表以及電能表檢驗裝置；在射頻電磁場輻射抗擾度測試中，所述測試系統(tǒng)包括主控計算機、射頻信號發(fā)生器、功率放大器、通信系統(tǒng)、發(fā)射天線、被測電能表以及電能表檢驗裝置。所述方法利用新算法對電能表電磁兼容中的射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)抗擾度測試以及射頻電磁場抗擾度測試過程中所涉及的計量誤差與EMS頻率匹配問題。本發(fā)明實現(xiàn)方法簡單易行，花費資金較少，并且可提高測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。
文檔編號G01R35/04GK101982792SQ201010500069
公開日2011年3月2日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者宮俊, 封志明, 董穎華, 趙波, 陳盛票, 陳道升 申請人:南京航空航天大學(xué)