便攜式單相多功能電能表校驗(yàn)儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于電能儀表【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種便攜式單相多功能電能表校驗(yàn)儀。該校驗(yàn)儀包括功率源單元和多功能檢測單元，功率源單元包括單片機(jī)、波形數(shù)據(jù)處理、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器和裂相、合相電路；多功能測試單元分別與GPS秒脈沖、高穩(wěn)溫補(bǔ)晶振、電流、電壓擋位控制單元、被檢表秒脈沖和被檢表脈沖輸入端相連接；多功能測試單元還包括上位機(jī)和光電隔離，該多功能測試單元的輸出端與光電隔離相連接，光電隔離輸出端連接有通信總線。該校驗(yàn)儀電流測量范圍能達(dá)到50A、精度等級(jí)為0.1級(jí)，能夠?qū)Χ喙δ茈娔鼙磉M(jìn)行現(xiàn)場進(jìn)行精確檢測。為企業(yè)和社會(huì)節(jié)能減排提供監(jiān)測手段和合理評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到節(jié)能減排的目的，促進(jìn)低碳發(fā)展。
【專利說明】便攜式單相多功能電能表校驗(yàn)儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電能儀表【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種便攜式單相多功能電能表校驗(yàn)儀。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各行各業(yè)對電的需求越來越大，不同時(shí)間用電量不均衡的現(xiàn)象也日益嚴(yán)重。為緩解我國日趨尖銳的電力供需矛盾，調(diào)節(jié)負(fù)荷曲線，改善用電量不均衡的現(xiàn)象，全面實(shí)行峰、平、谷分時(shí)電價(jià)制度，“削峰填谷”，提高全國的用電效率，合理利用電力資源，達(dá)到節(jié)能減排的目的，越來越多的多功能電能表取代了傳統(tǒng)的普通單相電能表，國內(nèi)大部分省市的電力部門已開始逐步推進(jìn)包含多費(fèi)率等功能的單相多功能電能表對普通單相電能表的替換工作，對用戶的用電量分時(shí)計(jì)費(fèi)。
[0003]為了保證電能表的電能計(jì)量的準(zhǔn)確，各類電能表在安裝使用前必須依據(jù)相應(yīng)的檢定規(guī)程進(jìn)行檢定。但在實(shí)際現(xiàn)場應(yīng)用中，僅電能表本身準(zhǔn)確并不一定能最終保證電能計(jì)量的準(zhǔn)確。電能計(jì)量中經(jīng)常出現(xiàn)這樣的問題:在實(shí)驗(yàn)室檢定合格的電能表在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于計(jì)量方式的不合理、運(yùn)行方式的改變、電壓互感器二次回路電壓降過大、接線錯(cuò)誤等原因，會(huì)造成計(jì)量誤差過大，電量損失嚴(yán)重。尤其是在現(xiàn)場用電負(fù)荷大、倍率高時(shí)出現(xiàn)差錯(cuò)的影響更大。由于錯(cuò)誤接線、功率因數(shù)變化、負(fù)荷變化等因素將會(huì)引起電能表出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)很慢等現(xiàn)象，如果不對電能表進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)則很難發(fā)現(xiàn)。只有進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正由于新裝、輪換和設(shè)備檢修等原因?qū)е碌碾娔鼙懋惓＿\(yùn)行的情況，才能確保電能計(jì)量的準(zhǔn)確性。然而目前在國內(nèi)還沒有電流達(dá)到50安培的高精度(精度0.1%)單相多功能電能表校驗(yàn)儀，為了解決多功能電能表現(xiàn)場校驗(yàn)問題，提高工作效率且便于攜帶，因此應(yīng)該提供一種新的技術(shù)方案解決上述所有問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種便攜式單相多功能電能表校驗(yàn)儀，能夠提供電流測量范圍50A、精度等級(jí)為0.1級(jí)，能夠?qū)Χ喙δ茈娔鼙磉M(jìn)行現(xiàn)場準(zhǔn)確檢測。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種便攜式單相多功能電能表校驗(yàn)儀包括功率源單元和多功能檢測單元，所述功率源單元包括單片機(jī)、波形數(shù)據(jù)處理、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器和裂相、合相電路；所述多功能測試單元分別與GPS秒脈沖、高穩(wěn)溫補(bǔ)晶振、電流、電壓擋位控制單元、被檢表秒脈沖和被檢表脈沖輸入端相連接；所述的多功能測試單元還包括上位機(jī)和光電隔離，該多功能測試單元的輸出端與光電隔離相連接，所述光電隔離輸出端連接有通信總線。
[0006]較優(yōu)的，所述的波形數(shù)據(jù)處理主要采用雙口 RAM存儲(chǔ)波形數(shù)據(jù)，基波波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在單片機(jī)內(nèi)部ROM中，單片機(jī)上電初始化將ROM中的基波數(shù)據(jù)寫入雙口 RAM中完成基波輸出。
[0007]較優(yōu)的，所述上位機(jī)根據(jù)需生成的諧波次數(shù)后，通過串口發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)將接受到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到所述的波形數(shù)據(jù)處理的雙口 RAM中完成諧波輸出。
[0008]較優(yōu)的，還包括顯示器和鍵盤，單片機(jī)分別輸出到所述的顯示器和鍵盤。
[0009]本實(shí)用新型解決了【背景技術(shù)】中存在的缺陷，具有以下有益效果:
[0010]本實(shí)用新型提供的便攜式單相多功能電能表校驗(yàn)儀，便于現(xiàn)場試驗(yàn)使用，采用新穎的裂相電路設(shè)計(jì)，使不同諧波疊加時(shí)功放輸出具有較高穩(wěn)定性和較低的波形失真度。該校驗(yàn)儀電流測量范圍能50A、精度等級(jí)為0.1級(jí)，能夠?qū)Χ喙δ茈娔鼙磉M(jìn)行現(xiàn)場進(jìn)行精確檢測，解決了多功能電能表現(xiàn)場校驗(yàn)問題，提高工作效率，同時(shí)也為企業(yè)和社會(huì)節(jié)能減排提供監(jiān)測手段和合理評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到節(jié)能減排的目的，促進(jìn)低碳發(fā)展。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為便攜式單相多功能電能表校驗(yàn)儀的硬件結(jié)構(gòu)框圖；
[0012]圖2為便攜式單相多功能電能表校驗(yàn)儀的面板示意圖；
[0013]圖中:1-顯示器，2-鍵盤，3-220V交流供電電源輸入插座，4-電源開關(guān)，5_通信端口，6-電能脈沖輸入端子，7-電流輸出端子，8-電壓輸出端子，9-公共接地端。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0015]如圖1所示的一種便攜式單相多功能電能表校驗(yàn)儀，包括功率源單元和多功能檢測單元，功率源單元包括單片機(jī)、波形數(shù)據(jù)處理、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器和裂相、合相電路；多功能測試單元分別與GPS秒脈沖、高穩(wěn)溫補(bǔ)晶振、電流、電壓擋位控制單元、被檢表秒脈沖和被檢表脈沖輸入端相連接；多功能測試單元還包括上位機(jī)和光電隔離，該多功能測試單元的輸出端與光電隔離相連接，光電隔離輸出端連接有通信總線。波形數(shù)據(jù)處理主要采用雙口RAM存儲(chǔ)波形數(shù)據(jù)，基波波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在單片機(jī)內(nèi)部ROM中，單片機(jī)上電初始化將ROM中的基波數(shù)據(jù)寫入雙口 RAM(IDT7006)中完成基波輸出。上位機(jī)根據(jù)需生成的諧波次數(shù)后，通過串口發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)將接受到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到所述的波形數(shù)據(jù)處理的雙口 RAM中完成諧波輸出。還包括顯示器和鍵盤，單片機(jī)分別輸出到所述的顯示器和鍵盤。本實(shí)施例中，多功能測試模塊主控采用使用Atmel公司的低功耗AT89S52芯片，該芯片其具有內(nèi)存容量大(8k字節(jié)EEPR0M)、抗干擾能力強(qiáng)、功耗低、性能高等特點(diǎn)，能全面控制、協(xié)調(diào)各部件的工作，提高了儀表的性能。波形數(shù)據(jù)處理采用雙口 RAM的IDT7006芯片，GPS采用GPS15XL-W的塔鐘控制系統(tǒng)，高穩(wěn)溫補(bǔ)晶振采用MCX0-14芯片，光電隔離采用6N137單通道的高速光耦合器，模擬開關(guān)采用⑶4051單8通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)，相位控制采用74LS85數(shù)值比較器。
[0016]本實(shí)用新型原理是:校驗(yàn)儀運(yùn)用DSP作為主要處理芯片。模擬被測信號(hào)輸入后先經(jīng)過輸入控制電路(包括低通濾波、信號(hào)增益控制、多路信號(hào)控制等)，之后通過AD(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)將被測電壓電流信號(hào)采樣成為數(shù)字信號(hào)，之后DSP通過片上串行接口 Mcbsp接收到采樣信號(hào)，通過編寫好的算法實(shí)現(xiàn)所有分析功能，之后將運(yùn)算結(jié)果發(fā)送至液晶顯示以及上位機(jī)顯不。其中基準(zhǔn)電壓電路為AD提供參考電壓，時(shí)序控制電路控制AD米樣頻率。多功能檢測單元采用GPS高準(zhǔn)確度的時(shí)間(主標(biāo)準(zhǔn))和高穩(wěn)定度恒溫振蕩器(副標(biāo)準(zhǔn))作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。被檢表秒脈沖信號(hào)、GPS秒脈沖，分別輸入作為開關(guān)啟停信號(hào)，控制計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)振蕩器輸入的脈沖數(shù)，得出日計(jì)時(shí)誤差，從而完成多功能檢測部分的設(shè)計(jì)。
[0017]本實(shí)用新型的過程是:將一個(gè)周期的工頻正弦波基波信號(hào)離散成長度為3600的離散序列，再以基波離散模型將相應(yīng)諧波離散成長度為3600的離散序列，將兩個(gè)序列按對應(yīng)點(diǎn)累加后得到諧波疊加后的離散序列，MCU將此離散序列轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)存入高速RAM中，再通過一定頻率的信號(hào)掃描高速RAM，輸出二進(jìn)制數(shù)送到高精度DAC進(jìn)行D/A變換，得到量化的階梯形正弦波輸出，最后經(jīng)低通/帶通濾波器濾除高頻分量，再經(jīng)過前置放大和功放最終形成平滑的、具有一定驅(qū)動(dòng)能力的信號(hào)，再通過變壓器或電流發(fā)生器生成對應(yīng)工頻或有諧波疊加的電壓、電流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)功率源設(shè)計(jì)。單相電能表多功能檢測單元采用GPS高準(zhǔn)確度的時(shí)間(主標(biāo)準(zhǔn))和高穩(wěn)定度恒溫振蕩器(副標(biāo)準(zhǔn))作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。被檢表秒脈沖信號(hào)、GPS秒脈沖，分別輸入作為開關(guān)啟停信號(hào)，控制計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)振蕩器輸入的脈沖數(shù)，得出日計(jì)時(shí)誤差，從而完成多功能檢測部分的設(shè)計(jì)。當(dāng)接受到被檢表多功能口輸出的秒脈沖信號(hào)后通過模擬開關(guān)切換連接，啟動(dòng)T1開始計(jì)數(shù)，同時(shí)檢測到GPS的秒脈沖輸出的信號(hào)后模擬開關(guān)切換連接，同時(shí)啟動(dòng)T0開始計(jì)數(shù)，一段時(shí)間后分別停止T0和T1的計(jì)數(shù)，比較T0和T1的計(jì)數(shù)值，即GPS標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖和被檢表的秒脈沖之間的差值，得出日計(jì)時(shí)誤差；當(dāng)接受不到GPS信號(hào)時(shí)，就可使用高穩(wěn)晶振單標(biāo)準(zhǔn)作為計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)。
[0018]如圖2所示的便攜式單相多功能電能表校驗(yàn)儀的面板示意圖，校驗(yàn)儀的輸出端有電流輸出端子7，電壓輸出端子8，地是公共接地端9。顯示器1是是IXD顯示器，顯示器的像素為3640X480點(diǎn)，色彩為26萬種。鍵盤2可分為數(shù)字鍵和功能鍵，通信端口 5是RS232串口端子，面板上還設(shè)有電能脈沖輸入端子6。
[0019]測量是這樣實(shí)現(xiàn)的:按照測量的需要，如測量電壓或電流時(shí)，首先連接好公共接地端9，然后將電壓接入校驗(yàn)儀相應(yīng)的電壓輸出端子8或把電流線串入相應(yīng)的電流端子7 ;在校驗(yàn)單相電能表時(shí)，除正確接入電壓、電流外還應(yīng)接入電能脈沖信號(hào)。電能脈沖的接入可通過電能脈沖輸入端子6接入。打開開關(guān)電源4，這時(shí)顯示屏出現(xiàn)菜單顯示，按照菜單提示配合鍵盤的各種功能鍵，可以完成各種測量功能，方便快捷的進(jìn)行各項(xiàng)操作。
[0020]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種便攜式單相多功能電能表校驗(yàn)儀，其特征在于:包括功率源單元和多功能檢測單元，所述功率源單元包括單片機(jī)、波形數(shù)據(jù)處理、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器和裂相、合相電路；所述多功能測試單元分別與GPS秒脈沖、高穩(wěn)溫補(bǔ)晶振、電流、電壓擋位控制單元、被檢表秒脈沖和被檢表脈沖輸入端相連接；所述的多功能測試單元還包括上位機(jī)和光電隔離，該多功能測試單元的輸出端與光電隔離相連接，所述光電隔離輸出端連接有通信總線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式單相多功能電能表校驗(yàn)儀，其特征在于:所述的波形數(shù)據(jù)處理主要采用雙口 RAM存儲(chǔ)波形數(shù)據(jù)，基波波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在單片機(jī)內(nèi)部ROM中，單片機(jī)上電初始化將ROM中的基波數(shù)據(jù)寫入雙口 RAM中完成基波輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式單相多功能電能表校驗(yàn)儀，其特征在于:所述上位機(jī)根據(jù)需生成的諧波次數(shù)后，通過串口發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)將接受到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到所述的波形數(shù)據(jù)處理的雙口 RAM中完成諧波輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式單相多功能電能表校驗(yàn)儀，其特征在于:還包括顯示器和鍵盤，單片機(jī)分別輸出到所述的顯示器和鍵盤。
【文檔編號(hào)】G01R35/04GK204203453SQ201420688221
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月17日
【發(fā)明者】何洪偉, 胡波, 曾舒帆, 李亞娟, 張自長, 付昆鵬, 廖杰, 楊春鳳 申請人:云南省計(jì)量測試技術(shù)研究院