檢定自動化單相電能表流水線的交流電壓試驗核查裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種檢定自動化單相電能表流水線的交流電壓試驗核查裝置，它包括一個絕緣外殼；絕緣外殼與其內(nèi)部都通過接線端子連接；其中，絕緣外殼內(nèi)部包括，對高壓輸入信號采樣的電阻分壓取樣電路，其輸出信號傳送至計量檢測單元對采樣電壓進行計量，所述計量檢測單元通過SPI接口與MCU單元進行通訊，所述計量值在MCU單元控制的顯示模塊上顯示；電源及其管理單元為MCU單元和計量檢測單元供電。本實用新型設(shè)計簡潔、直觀、輕便，方便操作人員接線、測試、讀取數(shù)據(jù)，能夠極大的提高耐壓測試效率。
【專利說明】檢定自動化單相電能表流水線的交流電壓試驗核查裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種檢定自動化單相電能表流水線的交流電壓試驗核查裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 耐壓儀屬于測量器具，主要用于電力企業(yè)之間、供電企業(yè)與用戶之間電表、采集 器、終端等設(shè)備測試的儀器，而標(biāo)準(zhǔn)耐壓測試儀及其核查裝置又是衡量電表、采集器、終端 等設(shè)備耐壓性能的重要組成部分。為保證現(xiàn)場測試工作準(zhǔn)確無誤地順利開展，交流電壓試 驗核查裝置顯得尤為重要。
[0003] 目前，國際和國內(nèi)還沒有測試耐壓儀準(zhǔn)確的測量器具，國家電網(wǎng)對電表的可靠性 檢測的準(zhǔn)確性要求，對交流耐壓儀的精度提出了更高的要求，而且全國自動化流水線的運 用為交流電壓試驗核查裝置提供了很大的市場空間。
[0004] 交流電壓試驗是國家計量檢定規(guī)程JJG596-2012規(guī)定的檢定項目，檢定裝置在試 驗時必須提供2kV或4kV的交流試驗電壓，試驗時間為lmin，對于人工逐只檢驗電能表的交 流電壓項目，可以很容易判斷并完成試驗，但是對規(guī)模性多表位自動化檢定單相智能電能 表流水線系統(tǒng)，規(guī)程要求每一表位均應(yīng)滿足規(guī)定的試驗要求，在對電能表自動進行交流電 壓試驗時，則很難判斷是否所有表位均提供了試驗電壓，目前國際和國內(nèi)還沒有類似的裝 置。 實用新型內(nèi)容
[0005] 本實用新型的主要目的是為解決當(dāng)前對多表位單相智能電能表做交流電壓試驗 的裝置進行核查，提供了一種檢定自動化單相電能表流水線的交流電壓試驗核查裝置。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型裝置采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種檢定自動化單相電能表流水線的交流電壓試驗核查裝置，它包括一個絕緣外 殼；絕緣外殼與其內(nèi)部都通過接線端子連接；其中，絕緣外殼內(nèi)部包括，對高壓輸入信號采 樣的電阻分壓取樣電路，其輸出信號傳送至計量檢測單元對采樣電壓進行計量，所述計量 檢測單元通過SPI接口與MCU單元進行通訊，所述計量值在MCU單元控制的顯示模塊上顯 示；電源及其管理單元為MCU單元和計量檢測單元供電。
[0008] MCU單元還與紅外通訊單元、存儲單元、按鍵操作單元以及擴展單元相連。
[0009] 所述電阻分壓采樣電路，由電路中串聯(lián)的多個300K電阻組成。
[0010] 電源及其管理單元采用線性穩(wěn)壓電源芯片RP130N501D，在芯片RP130N501D的接 地引腳加上一個反向二極管。
[0011] 所述交流電壓試驗核查裝置的外形結(jié)構(gòu)大小與單相智能電能表大小一致。
[0012] 本實用新型的有益效果是：
[0013] (1)本裝置首次實現(xiàn)了對多表位單相智能電能表做交流電壓試驗的裝置進行了核 查，測量電壓范圍寬，裝置測量準(zhǔn)確度高；
[0014] (2)試驗數(shù)據(jù)通過存儲器用事件記錄下來，事件包含試驗時的時間、最大電壓值、 持續(xù)時間；
[0015] (3)裝置供電簡單、采用電池供電，功耗小，大約為6mA，能夠記錄1萬次以上核查 試驗；
[0016] (4)裝置設(shè)計輕便，簡潔，易于流水線系統(tǒng)自動接線、測試、存儲并讀取數(shù)據(jù)，提高 了交流電壓試驗的效率，有較好的應(yīng)用推廣前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為本實用新型的耐壓測試裝置的工作原理框圖；
[0018] 圖2為本實用新型的電阻分壓采樣電路；
[0019] 圖3為本實用新型的計量檢測單元電路；
[0020] 圖4為本實用新型的電源電路；
[0021] 圖5a)為本實用新型的紅外發(fā)送單元
[0022] 圖5b)為本實用新型的紅外接收單元；
[0023] 圖6為本實用新型的連接示意圖；
[0024] 圖7為本實用新型的模擬單相電能表結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖中，A為本實用新型交流電壓試驗核查裝置,B為交流耐壓儀；C為交流耐壓儀高 壓側(cè)輸出端，D為交流耐壓儀低壓側(cè)輸出端，a、b、c、d、e和f均為交流電壓試驗核查裝置 的強電端子，g、h、i、j、k和1均為交流電壓試驗核查裝置的弱電端子，1為高壓信號輸入，2 為電阻分壓取樣電路，3為計量檢測單元，4為MCU單元，5為紅外通訊單元，6為顯示模塊，7 為存儲單元，8為按鍵操作單元,9為擴展單元,10為電源及其管理單元。

【具體實施方式】
[0026] 如圖1所示，一種檢定自動化單相電能表流水線的交流電壓試驗核查裝置，它包 括一個絕緣外殼；絕緣外殼與其內(nèi)部都通過接線端子連接；其中，絕緣外殼內(nèi)部包括，對高 壓輸入信號1采樣的電阻分壓取樣電路2,其輸出信號傳送至計量檢測單元3對采樣電壓進 行計量，所述計量檢測單元3通過SPI接口與MCU單元4進行通訊，所述計量值在MCU單元 4控制的顯示模塊6上顯示；電源及其管理單元10為MCU單元4和計量檢測單元3供電； MCU單元4還與紅外通訊單元5、存儲單元7、按鍵操作單元8以及擴展單元9相連；存儲單 元用來記錄試驗數(shù)據(jù)，并且用事件記錄下來，所述事件包含試驗時的時間、最大電壓值、持 續(xù)時間。
[0027] 如圖2所示，本實用新型采用的電阻分壓采樣電路，由串聯(lián)的67個300K電阻 (20. 1M)組成，其輸入信號為高壓信號輸入；輸出信號端為V3P/V3N，電阻分壓采樣電路串 聯(lián)多個300K電阻，一是考慮電阻的溫漂影響，二是考慮電阻的分壓作用，本裝置選擇的電 阻精度在15ppm以下，確保了測量精度。
[0028] 如圖3所示，本實用新型的計量檢測單元中的計量芯片選擇RN8209G ;RN8209G中 的V3P/V3N兩個引腳為輸入端連接電阻分壓采樣電路的輸出端；RN8209G計量芯片通過SPI 接口與MCU進行通訊，SPI使用2條控制線和2條數(shù)據(jù)線：SCSN、SCLK、SDI和SWI。
[0029] 計量芯片RN8209G為單相多功能防竊電專用計量芯片，RN8209G集成了三路二階 2-AADC，RN8209G能夠測量有功功率、有功能量，并能夠同時提供兩路獨立的有功功率和 電流有效值、電壓有效值、線頻率、過零中斷等，RN8209G支持全數(shù)字的增益、相位和offset 校正。有功電能脈沖從PF管腳輸出，用戶自定義電能脈沖頻率從QF引腳輸出。RN8209G內(nèi) 部的電源監(jiān)控電路可以保證上電和斷電時芯片的可靠工作。在RN8209G中，提供了豐富的 軟件校準(zhǔn)手段，不僅省卻了增加外部電阻網(wǎng)絡(luò)的麻煩，而且精度最高可達〇. 5S級；RN8209G 采樣電壓值范圍為〇?IV，外部高壓為5000V時，采樣電壓0. 25V，外部電壓為1000V時采 樣電壓為0. 05V，都在采樣范圍內(nèi)。
[0030] MCU單元，選擇FM3308作為核心控制芯片。
[0031] 計量芯片RN8209G與FM3308通過SPI接口進行通訊，采樣值通過顯示模塊顯示； FM3308芯片，配置了開發(fā)國網(wǎng)智能表所需要的功能模塊，如IXD驅(qū)動、RTC實時時鐘、3個 UART 口、硬件的I2C接口等。
[0032] (1)硬件上FM3308將IXD驅(qū)動器和RTC實時時鐘集成到芯片內(nèi)部，提高了集成度；
[0033] (2)軟件部分：時鐘計時能通過測量溫度并進行補償?shù)姆椒ūＷC時鐘精度符合要 求；
[0034] (3)數(shù)據(jù)存儲，能保存歷史電壓、電流數(shù)據(jù)，設(shè)置參數(shù)等；
[0035] (4)事件記錄功能：包括掉電記錄、編程記錄、校時記錄及事件清零記錄等；
[0036] (5)顯示功能：能顯示電量、時間、參變量及測量值等數(shù)據(jù)。
[0037] 如圖4所示，本實用新型的電源及其管理模塊的輸入端為VIN1，該模塊使用線性 穩(wěn)壓電源芯片RP130N501D，芯片具有反應(yīng)速度快，輸出紋波小，工作產(chǎn)生的噪聲低等優(yōu)點， 芯片輸出電壓為5V，為了抬升輸出電壓，在芯片地引腳加上一個反向二極管M7,其輸出端 的電壓則為5. 7V。
[0038] 圖5為紅外通訊單元，紅外通訊單元包括兩部分，如圖5b)所示，一部分為紅外接 收單元；如圖5a)所示，另一部分為紅外發(fā)送單元。本實用新型選用高效率的AT205作為發(fā) 射管，一體化的紅外接收器HM238RL-W作為接收管。HM238RL-W接收器將光敏二極管、前置 放大器和解調(diào)器封裝為一體，具有接收紅外信號、內(nèi)置信號放大、38kHZ濾波、波形檢測輸出 的作用。
[0039] 如圖5a)所示，紅外發(fā)送電路由三極管V25、電阻R66、電阻R67和發(fā)送管組成，經(jīng) 調(diào)試后的紅外信號由單片機引腳18輸出。發(fā)送高電平時，截止，無信號輸出；發(fā)送低電平 時，三極管導(dǎo)通，紅外發(fā)送管導(dǎo)通，發(fā)射信號。
[0040] 如圖5b)所示，紅外接收最高輸出低電平為0. 5V，最低輸出低電平為0V。最高輸出 高電平為5V，最低輸出高電平為4. 5V。工作電壓為4. 5?5. 5V，工作電流為0. 3?0. 6mA。 通訊距離20米（水平），紅外接收用V24表示，R63為限流電阻，C39為去耦電容，C40為濾 波電容，容值為22pF。
[0041] 測試裝置測試時不需要外部供電，由電池進行供電，電池采用武漢力興的CR-P2 電池，電池電壓為6V，芯片輸入電壓由電池提供。測試裝置在低功耗設(shè)計方面進行了考慮， 電池的容量1500mAh，耐壓測試時啟動電池，實驗結(jié)束后關(guān)閉電池，電池功耗大約為6mA，大 約能做1萬次耐壓測試。
[0042] 為了方便核查耐壓測試儀上的電壓是否準(zhǔn)確地加到檢表流水線上的單相智能電 能表，交流電壓試驗核查裝置，做成和單相智能電能表大小一樣的外形結(jié)構(gòu)。本實用新型 交流電壓試驗核查裝置測試電壓范圍為1000?5000V，電壓顯示保留兩位小數(shù)，精度達到 0. 1%，電阻分壓串聯(lián)電阻為20. 1MQ，測試時耐壓儀電流范圍在0. 05mA?0. 25mA ;每次做 耐壓實驗數(shù)據(jù)通過存儲器用事件存儲下來，事件記錄包含實驗時的時間、最大電壓值、持續(xù) 時間，可以分屏顯示。
[0043] 本實用新型的使用方法為：
[0044] 出廠前，交流電壓試驗核查裝置用標(biāo)準(zhǔn)源校正后，精度能達到0. 1 %，非常精確。流 水線自動化檢定單相智能電能表時，做耐壓試驗這個項目，把交流電壓核查裝置和智能電 能表一起放到耐壓檢定臺上，同時做4KV的耐壓試驗，交流電壓核查裝置會記錄耐壓試驗 的電壓值發(fā)生的時間及電壓持續(xù)的時間。耐壓儀出廠時誤差在5%以內(nèi)，單相智能電能表做 耐壓測試儀時電壓值一般加4KV的電壓，最大值與最小值之間差約400V，測試很不準(zhǔn)確，所 以相對于耐壓儀來說，交流電壓試驗核查裝置就相當(dāng)于一個"標(biāo)準(zhǔn)源"，來核查耐壓測試儀 加到單相電能表的耐壓值是否準(zhǔn)確。
[0045] 如圖6所示，交流耐壓儀高壓側(cè)輸出端C，接在交流電壓試驗核查裝置的強電端 子；交流耐壓儀低壓側(cè)輸出端D，連接在交流電壓試驗核查裝置的弱電端子。
[0046] 如圖7所示，交流電壓試驗核查裝置模擬單相電能表結(jié)構(gòu)，其中交流電壓試驗核 查裝置的強電端子a、b、c、d、e和f，接在耐壓儀的高壓側(cè)，交流電壓試驗核查裝置的弱電端 子g、h、i、j、k和1，接在耐壓儀的低壓側(cè)。
[0047] 交流電壓試驗核查裝置加標(biāo)準(zhǔn)源經(jīng)過校正后，抽取15個核查裝置的輸出電壓精 度如下表1所不：第1列表不抽取核查裝置的序號，第2列表不標(biāo)準(zhǔn)源的輸出電壓，第3列 表不核查裝置的輸出電壓，第4列表不相對誤差（％ )。
[0048] 表1抽取15個核查裝置的輸出電壓精度
[0049]

【權(quán)利要求】
1. 一種檢定自動化單相電能表流水線的交流電壓試驗核查裝置，其特征是，它包括一 個絕緣外殼；絕緣外殼與其內(nèi)部都通過接線端子連接；其中，絕緣外殼內(nèi)部包括，對高壓輸 入信號采樣的電阻分壓取樣電路，其輸出信號傳送至計量檢測單元對采樣電壓進行計量， 所述計量檢測單元通過SPI接口與MCU單元進行通訊，所述計量值在MCU單元控制的顯示 模塊上顯示；電源及其管理單元為MCU單元和計量檢測單元供電。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種檢定自動化單相電能表流水線的交流電壓試驗核查裝置， 其特征是，MCU單元還與紅外通訊單元為存儲單元、按鍵操作單元以及擴展單元相連。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種檢定自動化單相電能表流水線的交流電壓試驗核查裝置， 其特征是，所述電阻分壓采樣電路，由電路中串聯(lián)的多個300K電阻組成。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種檢定自動化單相電能表流水線的交流電壓試驗核查裝置， 其特征是，電源及其管理單元采用線性穩(wěn)壓電源芯片RP130N501D，在芯片RP130N501D的接 地引腳加上一個反向二極管。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種檢定自動化單相電能表流水線的交流電壓試驗核查裝置， 其特征是，所述交流電壓試驗核查裝置的外形結(jié)構(gòu)大小與單相智能電能表大小一致。
【文檔編號】G01R35/04GK204188797SQ201420584895
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】孫艷玲, 何毓函, 翟曉卉, 張加海 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院