專利名稱：智能電能表現(xiàn)場檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種檢測裝置，尤其涉及一種智能電能表現(xiàn)場檢測裝置。
背景技術(shù)：
近年來，我國高度重視智能電網(wǎng)建設。溫家寶總理在2010年政府工作報告中強 調(diào)，要“大力開發(fā)低碳技術(shù)，推廣高效節(jié)能技術(shù)，積極發(fā)展新能源和可再生能源，加強智能電 網(wǎng)建設?！敝悄茈娋W(wǎng)將促進“互動”用電的實現(xiàn)——電網(wǎng)企業(yè)和用戶互動調(diào)節(jié)用電高峰負荷。 這種互動的用電方式要求電能表具備雙向計量、費率控制、通信等功能，因此，智能電能表 應運而生。2009年10月，國家電網(wǎng)公司制定了《智能電能表技術(shù)規(guī)范》。目前符合《智能電能 表技術(shù)規(guī)范》的電能表已在國家電網(wǎng)范圍內(nèi)26省全面推廣。智能電能表是在電子式電能表基礎上發(fā)展而來，除了原有的單向計量功能外，還 擴充了很多新的功能?！吨悄茈娔鼙砑夹g(shù)規(guī)范》要求的智能電能表的功能包括雙向計量功 能，費控功能，測量及監(jiān)測功能，事件記錄功能，費率時段功能，顯示功能，報警功能，凍結(jié)功 能，計時功能，脈沖輸出功能。智能電能表作為新研制的產(chǎn)品，雖然通過了國家電網(wǎng)安排的電科院檢測，但都沒 有經(jīng)過現(xiàn)場運行的考驗，尤其部分廠家為追求經(jīng)濟利益，降低電能表成本，給一些現(xiàn)場安裝 的智能電能表帶來了一系列運行隱患。由于智能電能表有多項運行功能，其中一項或多項 功能發(fā)生故障，如果計量功能正常的話，現(xiàn)有的現(xiàn)場檢測裝置，如電能表現(xiàn)場校驗儀等裝置 不能進行智能電能表的其它功能檢測和故障診斷。一些智能電能表帶病運行，電費計量數(shù) 據(jù)不準確，給供電公司和電力用戶都帶來的不必要的經(jīng)濟損失。

實用新型內(nèi)容為了解決上述技術(shù)問題本實用新型提供一種智能電能表現(xiàn)場檢測裝置，目的是對 現(xiàn)場運行的智能電能表做全面的功能檢測，現(xiàn)場及時發(fā)現(xiàn)帶病運行的電能表，使電能表真 正實現(xiàn)智能化，提高電能的利用效率。為達上述目的本實用新型智能電能表現(xiàn)場檢測裝置，由下述結(jié)構(gòu)構(gòu)成微控制器， 接收輸入部的控制指令，向通信接口單元、存儲器、顯示部和時鐘模塊發(fā)送操作信號，并采 集計量單元的原始測量數(shù)據(jù)，并對采集的測量數(shù)據(jù)與通信接口單元收到電能表的數(shù)據(jù)進行 對比，判斷電能表測量數(shù)據(jù)是否超差，并將對比結(jié)果在顯示部顯示；計量單元，把電流采集 通道和電壓采集通道傳輸來的模擬信號，經(jīng)過濾波、放大、采樣及數(shù)字信號處理后轉(zhuǎn)換成數(shù) 字信號的測量數(shù)據(jù)，并提供給微控制器；通信接口單元，與電能表進行數(shù)據(jù)通信和從服務器 中下載用戶檔案，并傳送給微控制器，上傳現(xiàn)場測試的數(shù)據(jù)和記錄到服務器中；存儲器，將 微控制器接收的用戶檔案和現(xiàn)場電能表檢測數(shù)據(jù)和記錄進行存儲，并向微控制器提供存儲 的用戶檔案；輸入部，向微控制器輸入控制指令；顯示部，對微控制器的檢測結(jié)果和向微控制器輸入的設置參數(shù)進行顯示；電流采集通道和電壓采集通道，對電能表的電流和電壓信 號進行采集；時鐘模塊，向微控制器提供時鐘信號，并根據(jù)微控制器提供的時鐘信號進行校 對；脈沖輸入單元，接收電能表的脈沖輸入信號，并將脈沖輸入信號傳送到微控制器。智能電能表現(xiàn)場檢測裝置，還包括下述結(jié)構(gòu)ESAM模塊用于信息交換安全認證， 對數(shù)據(jù)加解密以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院屯暾?；IC卡模塊，將CPU卡的信息傳送到微控 制器，并根據(jù)微控制器的控制向CPU卡寫入信息；報警單元，根據(jù)微控制器的報警信號進行 報警，其中報警單元包括報警LED燈和蜂鳴器。所述的通信接口單元包括電能表通信接口單元和計算機/打印機通信接口部，電 能表通信接口單元包括紅外通信電路和RS485電路。所述的電能表通信接口單元還包括載波通信電路；計算機/打印機通信接口部包 括USB電路、RS232電路或RS485電路。所述的輸入部包括數(shù)字鍵、方向鍵、退出鍵、確認鍵、開機鍵、打印鍵、快門鍵和背 光鍵；電流采集通道和電壓采集通道分別為電流鉗和電壓鉗；脈沖輸入單元為光脈沖輸入 檢測電路或電脈沖輸入檢測電路；用戶檔案為電能表的運行參數(shù)及數(shù)據(jù)；計量單元6的原 始測量數(shù)據(jù)是電能量、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、分相電壓、分相電流、頻率、諧波、相 序、電流和電壓瞬時值。本實用新型的優(yōu)點效果在不用停電，不變動現(xiàn)場一次和二次回路，不打開電能表 耳封，不修改電能表運行參數(shù)，不改變電能表繼電器狀態(tài)的情況下，現(xiàn)場檢測和診斷智能電 能表各項功能是否運行正常。可以檢測的項目有現(xiàn)場診斷硬件故障，包括紅外通信電路、 RS485電路、載波通信電路、ESAM模塊和時鐘模塊等是否有硬件故障；檢測電能表各種凍結(jié) 數(shù)據(jù)是否異常；檢測尖、峰、平、谷費率數(shù)據(jù)和時區(qū)、時段數(shù)據(jù)是否異常；檢查事件記錄是否 有異常記錄，判斷人為侵入和其它竊電行為；診斷時鐘運行是否正常；對電能表計量精度 進行檢測，判斷是否超差；診斷電能表測量的有功功率、無功功率、功率因數(shù)、分相電壓、分 相電流、頻率等運行參數(shù)是否超差；現(xiàn)場檢測電流互感器實測變比是否與銘牌一致。現(xiàn)場及 時發(fā)現(xiàn)帶病運行的電能表，使電能表真正實現(xiàn)智能化，提高電能的利用效率。現(xiàn)場抄收電能 表電量凍結(jié)數(shù)據(jù)；在取得可以現(xiàn)場設置電能表的時間和日期；現(xiàn)場抄收電能表電量數(shù)據(jù)， 存儲和打印數(shù)據(jù)，作為追補電費的依據(jù)。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、微控制器；2、通信接口單元；3、存儲器；4、顯示部；5、時鐘模塊；6、計量 單元；7、輸入部；8、脈沖輸入單元；9、ESAM模塊；10、IC卡模塊；11、報警單元；12、電流鉗； 13、電壓鉗；14、計算機/打印機通信接口部。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。如圖所示本實用新型智能電能表現(xiàn)場檢測裝置，由下述結(jié)構(gòu)構(gòu)成微控制器1，接 收輸入部的控制指令，向通信接口單元2、存儲器3、顯示部4和時鐘模塊5發(fā)送操作信號， 并采集計量單元6的原始測量數(shù)據(jù)，并對采集的測量數(shù)據(jù)與通信接口單元收到電能表的數(shù)據(jù)進行對比，判斷電能表測量數(shù)據(jù)是否超差，并將對比結(jié)果在顯示部4顯示；計量單元6， 把電流采集通道和電壓采集通道傳輸來的模擬信號，經(jīng)過濾波、放大、采樣及數(shù)字信號處理 后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的測量數(shù)據(jù)，并提供給微控制器1 ；通信接口單元2，接收電能表傳送的 信號和從服務器中下載用戶檔案，并傳送給微控制器1，上傳現(xiàn)場測試的數(shù)據(jù)和記錄到服務 器中，本實用新型所指的服務器為供電公司管理用戶各種信息的數(shù)據(jù)庫；存儲器3，將微控 制器1接收的用戶檔案和現(xiàn)場電能表檢測數(shù)據(jù)和記錄進行存儲，并向微控制器1提供存儲 的用戶檔案；輸入部7，向微控制器1輸入控制指令；顯示部4，對微控制器1的檢測結(jié)果和 向微控制器1輸入的設置參數(shù)進行顯示；電流采集通道和電壓采集通道，對電能表的電流 和電壓信號進行采集；時鐘模塊5，向微控制器1提供時鐘信號，并根據(jù)微控制器1提供的 時鐘信號進行校對；脈沖輸入單元8，接收電能表的脈沖輸入信號，并將脈沖輸入信號傳送 到微控制器；ESAM模塊9 用于信息交換安全認證，與微控制器1傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行加解密處 理；IC卡模塊10，將CPU卡的信息傳送到微控制器1，并根據(jù)微控制器1的控制向CPU卡寫 入信息；報警單元11，根據(jù)微控制器1的報警信號進行報警，其中報警單元11包括報警LED 燈和蜂鳴器。顯示部為液晶屏，液晶屏顯示計量單元通過計算得到電能值、有功功率、無功功 率、功率因數(shù)、分相電壓、分相電流、頻率、諧波、相序和電流、電壓瞬時值，這些數(shù)據(jù)與通過 電能表通信接口單元采集的電能表相應數(shù)據(jù)對比，判斷電能表測量數(shù)據(jù)是否超差，測量結(jié) 果通過液晶屏顯示；通信接口單元2包括電能表通信接口單元15和計算機/打印機通信接口部14，電 能表通信接口單元15包括紅外通信電路、RS485電路和載波通信電路；計算機/打印機通 信接口部14包括USB電路、RS232電路或RS485電路，用于與計算機數(shù)據(jù)通信，從計算機下 載用戶檔案，上傳現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)和記錄，用于外接打印機時，可以打印用戶檔案、測試數(shù)據(jù)、 檢測結(jié)果，也可以打印以前存儲的記錄數(shù)據(jù)。輸入部7包括數(shù)字鍵、方向鍵、退出鍵、確認鍵、開機鍵、打印鍵、快門鍵和背光鍵； 電流采集通道和電壓采集通道分別為電流鉗12和電壓鉗13 ；脈沖輸入單元8為光脈沖輸 入檢測電路或電脈沖輸入檢測電路；用戶檔案為電能表的運行參數(shù)及數(shù)據(jù)；計量單元6的 原始測量數(shù)據(jù)是電能量、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、分相電壓、分相電流、頻率、諧波、 相序、電流和電壓瞬時值。智能電能表現(xiàn)場檢測裝置的檢測方法，其特征在于由下述步驟構(gòu)成先通過通信 接口單元與服務器進行通信，下載待測用戶的用戶檔案，存儲在存儲器中；到現(xiàn)場后進行檢 測分為電能表計量精度檢測、電能表通信功能的檢測和電能表運行參數(shù)及數(shù)據(jù)的檢測；其 中電能表計量精度檢測為微控制器根據(jù)脈沖輸入單元接收到的脈沖信號得到電能表的計 量電能與計量單元所得到計量電能進行比較是否超差；電能表通信功能的檢測將通信接 口單元與電能表的通信接口單元進行通信測試，判斷是否能正常收發(fā)報文；電能表運行參 數(shù)及數(shù)據(jù)的檢測是根據(jù)微控制器從通信接口單元接收電能表運行參數(shù)及數(shù)據(jù)進行判斷是 否正常。待測用戶為線損大的小區(qū)用戶、遠程無法抄表的用戶、抄表數(shù)據(jù)懷疑有異常的用 戶或需要定期普查的用戶。電能表計量精度檢測中，計量單元將電流鉗和電壓鉗采集的模擬信號轉(zhuǎn)換電量數(shù)據(jù)傳給微控制器，微控制器把此數(shù)據(jù)與電能表輸入的脈沖電量數(shù)據(jù)對比計算得到電能表精 度誤差，當被測電能表是三相四線制電能表時，黃、綠、紅、黑四個電壓鉗分別接電能表的A、 B、C三相相線及零線上，A、B、C三相電流鉗分別夾在電能表A、B、C相電流入線上；當被測 電能表是三相三線制電能表時，黃、綠、紅、黑四個電壓鉗分別接電能表的A、B、C三相相線 及零線上，綠色電壓鉗與黑色電壓鉗并接，A相和C相電流鉗分別夾在電能表A、C相電流入 線上；當被測電能表是單相智能電能表時，A相電流鉗接電能表的相線入線，黃、黑兩個電 壓鉗分別接單相電能表的相線及零線。電能表通信功能檢測時的通信測試包括紅外通信電路、RS485電路和載波通信電 路的測試。所述的電能表運行參數(shù)及數(shù)據(jù)的檢測包括讀取電能表有功功率、無功功率、功率因數(shù)、分相電壓、分相電流、頻率實測數(shù)據(jù)， 與測量值對比，判斷電能表的測量值是否超差；如果超差士 1%，該電能表為故障表；讀取凍結(jié)數(shù)據(jù)讀取定時凍結(jié)的時間和電量數(shù)據(jù)，繪制定時凍結(jié)曲線，判別電能表 的定時凍結(jié)數(shù)據(jù)的合理性；讀取日凍結(jié)的時間和電量數(shù)據(jù)，繪制日凍結(jié)曲線，判別電能表的 日凍結(jié)數(shù)據(jù)的合理性；讀取瞬時凍結(jié)的時間和電量數(shù)據(jù)，根據(jù)日凍結(jié)和定時凍結(jié)的時間和 電量數(shù)據(jù)，判別瞬時凍結(jié)是否合理；讀取約定凍結(jié)的時間和電量數(shù)據(jù)，根據(jù)日凍結(jié)和定時凍 結(jié)的時間和電量數(shù)據(jù)，判別約定凍結(jié)是否合理性；讀取整點凍結(jié)的時間和電量數(shù)據(jù)，繪制整 點凍結(jié)曲線，判別電能表的整點凍結(jié)數(shù)據(jù)的合理性；讀取事件記錄讀取開表蓋記錄，分析開表蓋事件的發(fā)生、結(jié)束時刻，判段電能表 是否存在異常開表蓋人為竊電行為；讀取掉電記錄，分析掉電發(fā)生及結(jié)束的時刻，判段電能 表是否存在異常掉電；讀取校時記錄，分析校時的時刻和操作者代碼，判斷是否存在異常校 時；讀取遠程控制拉合間事件記錄，分析拉、合間事件發(fā)生時刻，判斷是否存在異常拉合閘 事件；讀取電能表清零事件記錄，分析清零事件的發(fā)生時刻及清零時的電能量數(shù)據(jù)，判斷是 否存在異常清零事件；讀取電能表編程記錄，分析編程的時刻、操作者代碼、編程項，判斷是 否有非法編程；如果被測電能表是三相電能表，讀取各相失壓記錄、各相斷相記錄、各相失 流記錄、全失壓記錄和逆相序事件記錄等，便于用電管理和統(tǒng)計分析；讀取費率、時段和電價數(shù)據(jù)讀取兩套時區(qū)和時段數(shù)據(jù)，與現(xiàn)場檢測裝置中存儲的 該用戶檔案對比，判斷電能表存儲的時區(qū)和時段運行參數(shù)是否正確；讀取電能表運行狀態(tài)， 根據(jù)該表費率和時段參數(shù)，判斷電能表目前的運行的尖、峰、平、谷費率值是否正確；讀取兩 套費率電價和兩套階梯電價的數(shù)據(jù)，與現(xiàn)場檢測裝置中存儲的該用戶檔案對比，判斷電能 表存儲的電價運行參數(shù)是否正確，如果這些數(shù)據(jù)為錯誤數(shù)據(jù)，需要讀取編程記錄分析錯誤 原因，判斷是否是人為誤改運行參數(shù)或作弊竊電行為；如果不是人為改動，則該電能表為故 障表；讀取電能表時鐘，與現(xiàn)場檢測裝置的系統(tǒng)時鐘對比，判斷電能表時鐘是否超差，如 果時鐘超差，讀取校時記錄，分析校時的正確性，如校時記錄無誤，該電能表為故障表；具有公有密鑰的ESAM模塊，將報文通過微控制器和通信接口單元向電能表發(fā)送， 根據(jù)電能表的ESAM安全模塊返回的報文，判斷電能表的ESAM安全模塊否識別具有公有密 鑰ESAM模塊發(fā)送的報文，微控制器接收到電能表ESAM安全模塊返回的報文，如果是明文， 微控制器直接進行判斷，如果是需要翻譯的報文，微控制器將返回的報文傳送到ESAM模塊進行翻譯，ESAM模塊翻譯后再送到微控制器進一步判斷，確定電能表的ESAM安全模塊工作 是否正常； 多功能信號輸出檢測把多功能信號輸出設置為輸出時間信號，利用脈沖輸入單 元與被測電能表的脈沖口相接，檢測電能表的時間脈沖，判別被測電能表的時間脈沖是否 超差；把多功能信號輸出設置為輸出時段投切信號，現(xiàn)場檢測裝置在時段投切時間前后檢 測被測電能表時段投切信號，判別被測智能電能表時段投切信號是否正確。
權(quán)利要求智能電能表現(xiàn)場檢測裝置，其特征在于由下述結(jié)構(gòu)構(gòu)成微控制器，接收輸入部的控制指令，向通信接口單元、存儲器、顯示部和時鐘模塊發(fā)送操作信號，并采集計量單元的原始測量數(shù)據(jù)，并對采集的測量數(shù)據(jù)與通信接口單元收到電能表的數(shù)據(jù)進行對比，判斷電能表測量數(shù)據(jù)是否超差，并將對比結(jié)果在顯示部顯示；計量單元，把電流采集通道和電壓采集通道傳輸來的模擬信號，經(jīng)過濾波、放大、采樣及數(shù)字信號處理后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的測量數(shù)據(jù)，并提供給微控制器；通信接口單元，與電能表進行數(shù)據(jù)通信和從服務器中下載用戶檔案，并傳送給微控制器，上傳現(xiàn)場測試的數(shù)據(jù)和記錄到服務器中；存儲器，將微控制器接收的用戶檔案和現(xiàn)場電能表檢測數(shù)據(jù)和記錄進行存儲，并向微控制器提供存儲的用戶檔案；輸入部，向微控制器輸入控制指令；顯示部，對微控制器的檢測結(jié)果和向微控制器輸入的設置參數(shù)進行顯示；電流采集通道和電壓采集通道，對電能表的電流和電壓信號進行采集；時鐘模塊，向微控制器提供時鐘信號，并根據(jù)微控制器提供的時鐘信號進行校對；脈沖輸入單元，接收電能表的脈沖輸入信號，并將脈沖輸入信號傳送到微控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電能表現(xiàn)場檢測裝置，其特征在于還包括下述結(jié)構(gòu) ESAM模塊用于信息交換安全認證，對數(shù)據(jù)加解密以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院屯暾?；IC 卡模塊，將CPU卡的信息傳送到微控制器，并根據(jù)微控制器的控制向CPU卡寫入信息；報警 單元，根據(jù)微控制器的報警信號進行報警，其中報警單元包括報警LED燈和蜂鳴器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電能表現(xiàn)場檢測裝置，其特征在于所述的通信接口單元 包括電能表通信接口單元和計算機/打印機通信接口部，電能表通信接口單元包括紅外通 信電路和RS485電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能電能表現(xiàn)場檢測裝置，其特征在于所述的電能表通信 接口單元還包括載波通信電路；計算機/打印機通信接口部包括USB電路、RS232電路或 RS485電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電能表現(xiàn)場檢測裝置，其特征在于所述的輸入部包括 數(shù)字鍵、方向鍵、退出鍵、確認鍵、開機鍵、打印鍵、快門鍵和背光鍵；電流采集通道和電壓采 集通道分別為電流鉗和電壓鉗；脈沖輸入單元為光脈沖輸入檢測電路或電脈沖輸入檢測電 路；用戶檔案為電能表的運行參數(shù)及數(shù)據(jù)；計量單元的原始測量數(shù)據(jù)是電能量、有功功率、 無功功率、功率因數(shù)、分相電壓、分相電流、頻率、諧波、相序、電流和電壓瞬時值。
專利摘要本實用新型涉及一種智能電能表現(xiàn)場檢測裝置。構(gòu)成微控制器，接收輸入部的控制指令，向通信接口單元、存儲器、顯示部和時鐘模塊發(fā)送操作信號；計量單元，把電流采集通道和電壓采集通道傳輸來的模擬信號，經(jīng)過濾波、放大、采樣及數(shù)字信號處理后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的測量數(shù)據(jù)，并提供給微控制器；通信接口單元，與電能表進行數(shù)據(jù)通信和從服務器中下載用戶檔案，并傳送給微控制器，上傳現(xiàn)場測試的數(shù)據(jù)和記錄到服務器中；存儲器、輸入部、電流采集通道和電壓采集通道、時鐘模塊和脈沖輸入單元。優(yōu)點在不用停電，不變動現(xiàn)場一次和二次回路，不改變電能表繼電器狀態(tài)的情況下，現(xiàn)場檢測和診斷智能電能表各項功能是否運行正常。
文檔編號G01R35/04GK201716409SQ20102025915
公開日2011年1月19日 申請日期2010年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月15日
發(fā)明者王占元, 田衛(wèi)華 申請人:田衛(wèi)華