CN101153900A - 一种电能表的校准方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于电能仪器领域,提供了一种电能表的校准方法及系统,所述方法包括下述步骤:校准控制台向被校电能表发送基本校准命令帧,对被校电能表进行校准初始化,所述基本校准命令帧携带有被校电能表的初始化参量和相线值;被校电能表初始化完成后,校准控制台根据校准步骤控制功率源的输出,读取标准电能表根据所述功率源的输出产生的校准参量,向被校电能表发送校准命令帧,所述校准命令帧携带有所述校准参量和校准步骤标识;被校电能表根据所述校准命令帧中的校准参量、校准步骤标识,以及根据功率源的输出产生的被校参量计算误差补偿系数,根据所述误差补偿系数执行校准操作。本发明提高了电能表校准的可靠性和精确度。

Description

一种电能表的校准方法及系统技术领域本发明属于电能仪器领域,尤其涉及一种电能表的校准方法及系统。 背景技术在电力系统中,各种电能表在入网之前,需要对其电能计量误差进行校准, 一般采用误差检定的方法。如图1所示,校准控制台控制功率源输出交流电,该 交流电同时输入到标准电能表和被校电能表,标准电能表和被校电能表分别产 生标准电能脉冲和被校电能脉沖,电能误差计算器采集标准电能脉冲以及被校 电能脉冲,采用误差检定的方法计算被校电能表的误差补偿系数,将误差补偿 系数上传到校准控制台,校准控制台以控制信息帧的方式传送到被校电能表并 进行校准操作,经过多个幅度校准的方法以达到电能表等级精度的要求。在上述校准过程中,除了被校电能表本身与标准电能表的比较误差外,还 有电能脉冲采集不准确造成的误差。同时,通过误差检定的方法来计算误差补 偿系数时一般都精确到小数点后一位值,其精确度不够高,且误差补偿系数被 传输到被校电能表时可能产生传输误差。这些误差导致电能表校准的可靠性、 精确度较低,难以满足电能表校准的要求,从而对整个电能表校准过程产生不 利影响。发明内容本发明的目的在于提供一种电能表的校准方法,旨在解决现有技术中对电 能表校准时,由于各种校准误差导致校准的可靠性、精确度较低的问题。 本发明的另一目的在于提供一种电能表的校准系统。本发明是这样实现的, 一种电能表的校准方法,所述方法包括下述步骤: 校准控制台向被校电能表发送基本校准命令帧,对被校电能表进行校准初始化,所述基本校准命令帧携带有被校电能表的初始化参量和相线值;被校电能表初始化完成后,校准控制台根据校准步骤控制功率源的输出,读取标准电能表根据所述功率源的输出产生的校准参量,向被校电能表发送校准命令帧,所述校准命令帧携带有所述校准参量和校准步骤标识;被校电能表根据所述校准命令帧中的校准参量、校准步骤标识,以及根据功率源的输出产生的被校参量计算误差补偿系数,根据所述误差补偿系数执行校准操作,并将校准结果返回校准控制台。所述校准步骤依次为功率增益校准、相位校准和电压、电流校准。 所述相位校准包括多次相位校准,每次相位校准的电流不同。 在进行功率校准时,所述功率源的输出为:Us-Ub, Is = Ib, PF-l,其中Us、 Is分别为功率源的输出电压和输出电流,Ub和Ib分别为被校电能表的标定电压和标定电流,PF为功率因子,所述校准参量为标准电能表根据所述功率源的输出读取的每相的有功功率PS[a,b,c]。所述功率源的输出为Us-Ub、 Is= (hlb, ilb, jlb….)、PF=0.5, h、 i、 j…分别为每次相位校准时选取的不同的相位校准参数,所述校准参量为每次相位校准时标准电能表读取的每相的有功功率PS[a,b,c]。在进行电压、电流校准时,所述功率源的输出为Us = Ub、 Is-Ib、 PF=1,其中Us、 Is分别为功率源的输出电压和输出电流,Ub和Ib分别为被校电能表的标定电压和标定电流,PF为功率因子,所述校准参量为标准电能表根据所述功率源的输出读取的每相的电压Us[a,b,c]和电流Is[a,b,c]。 一种电能表的校准系统,所述系统包括:设置于校准控制台的初始化配置模块,用于向被校电能表发送基本校准命 令帧,对被校电能表进行校准初始化,所述基本校准命令帧携带有被校电能表 的初始化参量和相线值;设置于被校电能表的初始化参数存储器,用于存储所述初始化参量和相线

设置于校准控制台的功率源输出配置模块,用于被校电能表初始化完成后,校根据校准步骤控制功率源的输出;设置于校准控制台的校准控制模块,用于读取标准电能表根据所述功率源 的输出产生的校准参量,向被校电能表发送校准命令帧,所述校准命令帧携带 有所述校准参量和校准步骤标识;设置于被校电能表的被校参量产生模块,用于根据功率源的输出产生被校 参量;设置于被校电能表的误差补偿系数计算模块,用于4艮据所述初始化参量和 相线值、所述校准命令帧中的校准参量和校准步骤标识,以及所述被校参量计 算误差补偿系数;以及设置于被校电能表的校准模块,用于根据所述误差补偿系数执行校准操作, 并将校准结果返回所述校准控制模块。所述校准步骤依次为功率增益校准、相位校准和电压、电流校准。所述相位校准包括多次相位校准,每次相位校准的电流不同。在进行功率增益校准时,所述功率源的输出为:Us = Ub, Is = Ib, PF=1, 其中Us、 Is分别为功率源的输出电压和输出电流,Ub和Ib分别为被校电能表 的标定电压和标定电流,PF为功率因子,所述校准参量为标准电能表根据所述 功率源的输出读取的每相的有功功率PS[a,b,c]。在进行相位校准时,所述功率源的输出为Us-Ub、 Is- (hlb, ilb, jlb....)、 PF=0.5, h、 i、 j…分别为每次相位校准时选取的不同的相位校准参数,所述校 准参量为每次相位校准时标准电能表读取的每相的有功功率PS[a,b,c]。在进行电压、电流校准时,所述功率源的输出为Us = Ub、 Is = Ib、 PF=1, 其中Us、 Is分别为功率源的输出电压和输出电流,Ub和Ib分别为被校电能表 的标定电压和标定电流,PF为功率因子,所述校准参量为标准电能表根据所述 功率源的输出读取的每相的电压Us[a,b,c]和电流Is[a,b,c]。

在本发明中,校准控制台向被校电能表发送校准参量,被校电能表根据校 准控制台提供的校准参量计算误差补偿系数,并根据该误差补偿系数对自身进 行校准,提高了电能表校准的可靠性和精确度。附图说明图l是现有技术中对电能表进行校准的实现原理图; 图2是本发明提供的电能表校准环境示意图; 图3是本发明提供的电能表校准步骤示意图; 图4是本发明提供的电能表校准方法的实现流程图; 图5是本发明提供的电能表校准系统的结构图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实 施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。在本发明中,校准控制台向被校电能表发送校准参量,被校电能表根据校 准控制台提供的校准参量计算误差补偿系数,根据该误差补偿系数对自身进行 校准,提高了电能表校准的可靠性和精确度。图2示出了本发明提供的电能表校准环境,功率源、标准电能表和被校电能 表分别通过串口与校准控制台连接通信,通信协议遵循多功能电能表通信规约 DL/T645-1997。校准控制台对被校电能表的校准过程进行集中控制,根据校准 步骤控制功率源产生相应的电压Us、电流Is和功率因子PF。标准电能表根据功 率源的输出分别读取每相的校准参量。校准控制台根据标准电能表读取的校准 参量向被校电能表发送校准命令帧。被校电能表根据校准命令帧和功率源的输 出计算误差补偿系数,执行校准操作,校准完成后向校准控制台返回校准应答 帧。

在本发明中,校准控制台向被校电能表发送的校准命令帧的格式如下:68AO Al A2 A3 A4 A5 68 04 L D10 DI1 PAN PON PIN P2N STEP DATA CS 16其中,DIl、 DIO字段为数据项标识,STEP字段为本发明的校准步骤标识, 数据DATA字段为校准命令帧需传输的校准参量,其他字段的定义参见多功能 电能表通信规约01/1645-1997 。校准控制台对被校电能表进行校准时,首先进行基本校准,然后依次进行 功率增益校准、相位校准以及电压、电流校准。基本校准是校准控制台对被校 电能表进行校准初始化的过程,校准控制台将校准的初始参量以及相线值传送 到被校电能表,被校电能表根据该初始参量以及相线值进行校准初始化。在校 准控制台通过校准命令帧传输被校电能表的初始化参量时,校准命令帧采用的 数据标志码为OxFFFO。校准命令帧中STEP字段为O,数据DATA字段的内容为 陂校电能表的初始参量,其中各种不同规格电能表的各初始参量值示例如下:<table>table see original document page 9</column></row> <table>

<table>table see original document page 10</column></row> <table>然后,校准控制台通过校准命令帧传送被校电能表的相线值,此时校准命令帧采用的数据标志码为C097H。校准命令帧中数据字段DATA的内容为被校电 能表的相线值,被校电能表为三相三线时,校准命令帧的数据字段DATA中的 内容为O,被校电能表为三相四线时,校准命令帧的数据字段DATA中的内容为 1。被校电能表将校准命令帧中的初始化参量及相线值下载到本地存储器中,以 备后续的校准操作。图4示出了本发明提供的电能表校准的实现流程,详述如下:1、校准控制台控制功率源的输出。在进行功率增益校准时,校准控制台控制功率源的输出为:Us = Ub, Is-lb, PF=1,其中Us、 Is分别为功率源的输出电压和输出电流,Ub和Ib分别为被 校电能表的标定电压和标定电流;由于交流电的电流不稳定,为了提高校准的可靠性和精确性,本发明在进 行相位校准时,校准控制台控制功率源输出多个电流,对被校电能表进行多次 相位校准,任一次相位校准不合格,则被校电能表为不合格。校准控制台控制 功率源的输出为:Us = Ub、 Is= "Ib, /Ib, j'Ib....)、 PF=0.5, A、 /、)...分别为 每次相位校准时选取的不同的相位校准参数,以三次相位校准为例,Us = Ub、 Is= (31b, Ib, O.llb)、 PF=0.5,三个点分别为Imax(最大电流)、Ib(额定电流)、 O.lIb(O.l倍Ib电流),这三个点是国家标准误差检定点的三个关键点,当然还有 其它基本点,>3Ib\2Ib\0.5Ib\0.2Ib\0.05Ib\0.01Ib^,从理论上来说被校点越多, 精度越好。在进行电压、电流校准时,校准控制台控制功率源的输出为:Us = Ub、 Is =Ib、 PF=1。2、 标准电能表和被校电能表分别读取功率源输出的Us、 Ub和PF,分别产 生校准参量和被校参量。在进行功率增益校准和相位校准时,标准电能表根据功率源的输出读取每 相的有功功率,记为PS[a,b,c];在进行电压、电流校准时,标准电能表根据功率源的输出读取每相的电压 和电流,记为Us[a,b,c]、 Is[a,b,c]。3、 校准控制台读取标准电能表产生的校准参量。4、 校准控制台向被校电能表发送校准命令帧,携带有校准参量及相应的校 准步骤标识。在进行功率增益校准时,校准控制台向被校电能表发送的校准命 令帧的数据字段DATA的内容为标准电能表读取的每相的有功功率PS[a,b,c], STEP字段的值为1,表示此次校准为功率增益校准。在进行相位校准时,校准控制台向被校电能表发送的校准命令帧的数据字 段DATA的内容为每次相位校准时标准电能表读取的每相的有功功率PS[a,b,c], 校准命令帧的STEP字段的值为相位校准的次数标记,例如2表示是第一次相位 校准,3为第二次相位校准,4为第三次相位校准。在进行电压、电流校准时,校准控制台向被校电能表发送的校准命令帧的 数据字段DATA的内容为标准电能表读取的每相电压Us[a,b,c]和电流Is[a,b,c],校 准命令帧的STEP字段的值为5,表示此次校准为电压、电流校准。5、 被校电能表接收校准命令帧,提取校准命令帧中的校准参量,与自身根 据功率源的输出产生的被校参量进行比较,计算误差补偿系数,根据计算获得 的误差补偿系数进行相应的功率增益校准、相位校准和电压、电流校准。6、 被校电能表根据校准命令执行结果向校准控制台发送校准应答帧。 当校准失败时,被校电能表向校准控制台返回错误校准应答帧时,其帧格式为:<table>table see original document page 11</column></row> <table>校准控制台根据该出错校准应答帧判断相应校准步骤失败,从而中止校准。

当校准成功时,被校电能表向校准控制台返回正确校准应答帧时,其帧格式为:<table>table see original document page 12</column></row> <table>校准控制台根据该正确校准应答帧判断相应校准步骤成功,从而继续依次 下一个步骤的校准。图5示出了本发明提供的电能表校准系统的结构,其中,初始化配置模块 11、功率源输出配置模块12以及校准控制模块13设置于校准控制台,初始化 参数存储器21 、误差补偿系数计算模块23以及校准模块24设置于被校电能表。在对被校电能表进行校准时,初始化配置模块11向被校电能表发送基本校 准命令帧,对被校电能表进行校准初始化,基本校准命令帧携带有被校电能表 的初始化参量和相线值。收到基本校准命令帧后,初始化参数存储器21存储基 本校准命令帧中携带的初始化参量和相线值,以备后续校准使用。被校电能表初始化完成后,功率源输出配置模块22根据校准步骤控制功率 源的输出,包括电压Us、电流Is以及功率因子PF。在本发明中,校准步骤依 次为功率增益校准、相位校准和电压、电流校准。为了提高相位校准的可靠性 和精确性,本发明在进行相位校准时,控制功率源输出多个电流,对被校电能 表进行多次相位校准,每次相位校准时,功率源输出的电流不同。在进行功率增益校准时,功率源输出配置模块22控制功率源的输出为: Us = Ub, Is = Ib, PF=1,其中Us、 Is分别为功率源的输出电压和输出电流, Ub和Ib分别为被校电能表的标定电压和标定电流,PF为功率因子,所述校准 参量为标准电能表根据所述功率源的输出读取的每相的有功功率PS[a,b,c〗。在进行相位校准时,功率源输出配置模块22控制功率源的输出为Us = Ub、 Is= (/zlb, /Ib, yib.... )、 PF=0.5, /2、 /、,..分别为每次相位校准时选取的不同 的相位校准参数,所述校准参量为每次相位校准时标准电能表读取的每相的有 功功率PS[a,b,c]。在进行电压、电流校准时,功率源输出配置模块22控制功率源的输出为

Us = Ub、 Is-Ib、 PF=1,其中Us、 Is分别为功率源的l俞出电压和输出电流, Ub和Ib分别为被校电能表的标定电压和标定电流,PF为功率因子,所述校准 参量为标准电能表根据所述功率源的输出读取的每相的电压Us[a,b,c]和电流 Is[a,b,c]。功率源的输出同时输入到标准电能表和被校电能表。校准控制模块13读取 标准电能表根据功率源的输出产生的校准参量,向被校电能表发送校准命令帧, 校准命令帧携带有该校准参量和校准步骤标识信息。被校参量产生模块22根据功率源的输出产生^l校参量。收到校准控制台的 校准命令帧后,误差补偿系数计算模块23根据初始化参数存储器21存储的初 始化参量和相线值、校准命令帧中的校准参量和校准步骤标识,以及被校电能 表根据功率源的输出产生的被校参量计算误差补偿系数。校准模块24根据误差 补偿系数计算模块23计算的误差补偿系数执行校准操作,并将校准结果返回给 校准控制模块13。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明 的保护范围之内。

Claims (12)

1、一种电能表的校准方法,其特征在于,所述方法包括下述步骤: 校准控制台向被校电能表发送基本校准命令帧,对被校电能表进行校准初始化,所述基本校准命令帧携带有被校电能表的初始化参量和相线值; 被校电能表初始化完成后,校准控制台根据校准步骤控制功率源的输出,读取标准电能表根据所述功率源的输出产生的校准参量,向被校电能表发送校准命令帧,所述校准命令帧携带有所述校准参量和校准步骤标识; 被校电能表根据所述校准命令帧中的校准参量、校准步骤标识,以及根据功率源的输出产生的被校参量计算误差补偿系数,根据所述误差补偿系数执行校准操作,并将校准结果返回校准控制台。
2、 如权利要求1所述的电能表的校准方法,其特征在于,所述校准步骤依 次为功率增益校准、相位校准和电压、电流校准。
3、 如权利要求2所述的电能表的校准方法,其特征在于,所述相位校准包 括多次相位校准,每次相位校准的电流不同。
4、 如权利要求2所述的电能表的校准方法,其特征在于,在进行功率增益 校准时,所述功率源的输出为:Us-Ub, Is = Ib, PF=1,其中Us、 Is分别为功 率源的输出电压和输出电流,Ub和Ib分别为被校电能表的标定电压和标定电 流,PF为功率因子,所述校准参量为标准电能表根据所述功率源的输出读取的 每相的有功功率PS[a,b,c]。
5、 如权利要求3所述的电能表的校准方法,其特征在于,在进行相位校准 时,所述功率源的输出为Us = Ub、 Is- (Wb, /Ib, jlb....)、 PF=0.5, /?、 " 分别为每次相位校准时选取的不同的相位校准参数,所述校准参量为每次相位 校准时标准电能表读取的每相的有功功率PS[a,b,c]。
6、 如权利要求2所述的电能表的校准方法,其特征在于,在进行电压、电 流校准时,所述功率源的输出为Us-Ub、 Is = Ib、 PF-l,其中Us、 Is分别为 功率源的输出电压和输出电流,Ub和Ib分别为被校电能表的标定电压和标定电流,PF为功率因子,所述校准参量为标准电能表根据所述功率源的输出读取的每相的电压Us[a,b,c]和电流Is[a,b,c]。
7、 一种电能表的校准系统,其特征在于,所述系统包括: 设置于校准控制台的初始化配置模块,用于向被校电能表发送基本校准命令帧,对被校电能表进行校准初始化,所述基本校准命令帧携带有被校电能表 的初始化参量和相线值;设置于被校电能表的初始化参数存储器,用于存储所述初始化参量和相线值;设置于校准控制台的功率源输出配置模块,用于被校电能表初始化完成后, 校根据校准步骤控制功率源的输出;设置于校准控制台的校准控制模块,用于读取标准电能表根据所述功率源 的输出产生的校准参量,向被校电能表发送校准命令帧,所述校准命令帧携带 有所述校准参量和4交准步骤标识;设置于被校电能表的被校参量产生模块,用于根据功率源的输出产生被校 参量;设置于被校电能表的误差补偿系数计算模块,用于根据所述初始化参量和 相线值、所述校准命令帧中的校准参量和校准步骤标识,以及所述被校参量计 算误差补偿系数;以及设置于被校电能表的校准模块,用于根据所述误差补偿系数执行校准操作, 并将校准结果返回所述校准控制模块。
8、 如权利要求7所述的电能表的校准系统,其特征在于,所述校准步骤依 次为功率增益校准、相位校准和电压、电流校准。
9、 如权利要求8所述的电能表的校准方法,其特征在于,所述相位校准包 括多次相位校准,每次相位校准的电流不同。
10、 如权利要求8所述的电能表的校准系统,其特征在于,在进行功率增 益校准时,所述功率源的输出为:Us = Ub, Is = Ib, PF=1,其中Us、 Is分别为功率源的输出电压和输出电流,Ub和Ib分别为被校电能表的标定电压和标定 电流,PF为功率因子,所述校准参量为标准电能表根据所述功率源的输出读取 的每相的有功功率PS[a,b,c]。
11、 如权利要求8所述的电能表的校准系统,其特征在于,在进行相位校 准时,所述功率源的输出为Us = Ub、 Is= "Ib, /Ib, )Ib....)、 PF=0.5, /?、 /、 /…分别为每次相位校准时选取的不同的相位校准参数,所述校准参量为每次相 位校准时标准电能表读取的每相的有功功率PS[a,b,c]。
12、 如权利要求8所述的电能表的校准系统,其特征在于,在进行电压、 电流校准时,所述功率源的输出为Us = Ub、 Is = Ib、 PF=1,其中Us、 Is分别 为功率源的输出电压和输出电流,Ub和Ib分别为^皮校电能表的标定电压和标 定电流,PF为功率因子,所述校准参量为标准电能表根据所述功率源的输出读 取的每相的电压Us[a,b,c]和电流Is[a,b,c]。
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