CN101359042B - 一种单相电子式电能表自动校表方法 - Google Patents

Abstract

本发明包括以下步骤：检测是否有校表命令；如果有校表命令则执行下一步，如果没有则返回上一步；判断是否是初调命令，如果是，则执行初调校表；如果不是初调命令，则重新检测；所述初调校表包括以下步骤：读取电能表传送的功率值P1；根据等式T＝3600/(P1×C1)，计算校表脉冲周期T；其中C1为脉冲常数，是电能表内设定的固定值；读取计量电路输出高频脉冲周期T1；根据等式K＝T/T1，计算计量电路高频脉冲分频数K；按照高频脉冲分频数K进行分频，即可得到校表脉冲。本发明省去可调电阻网络，减少了硬件开销，而且可以大幅度提高校表效率，降低劳动强度，全自动化操作，能实现更加精确的校准。

Description

一种单相电子式电能表自动校表方法 

技术领域

本发明涉及一种电能表的校表方法，特别是一种单相电子式电能表自动校表方法。 

背景技术

传统的电能表校表方法通常是在设计电压采样回路的电阻网络时，设置5到7个固定阻值的串联电阻，然后再放8到10个阻值按照2ⁿ的顺序递减的串联电阻调整网络，这些电阻称为调整电阻。每个电阻都设有短接点，根据校表装置显示的百分比误差，通过短接适当阻值的电阻来减小电压取样回路的阻值，从而增大取样电压，使计量电路输出的低频校表脉冲周期内，计读标准表输出的高频脉冲数与预置的高频脉冲数尽可能接近或相等，达到校准目的。采用这种方式校表，只能调整百分比误差为负值的电表，如果在没有短接任何电阻的情况下，误差就为正值，则无法通过短接来完成校表。必须更换电阻网络中某些电阻的阻值来减小电压采样幅值，使误差变为负偏差后才能完成校表，十分不便。这种方法通过纯硬件调节来实现，设计过程中需要预留至少8个以上的短接点，以便能够将误差调整到要求范围内，占用PCB板面积大，增加了硬件成本，而且容易发生虚焊假焊，影响电表计量精度。而且，在大规模生产过程中，需要手工根据不同的误差情况来短接适当阻值的电阻，一般需要短接多个电阻才能达到校准目的。因此，调整速度慢，劳动强度大，需要调表人员具有一定的经验。 

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术的不足，提供了一种单相电子式电能表自动校表方法，可以实现电能表的初调命令和微调命令配合工作。 

技术方案：本发明针对现有技术的不足，提供了一种单相电子式电能表自动校表方法，包括以下步骤： 

检测是否有校表命令；如果有校表命令则执行下一步，如果没有则重新检测是否有校表命令； 

判断是否是初调命令，如果是，则执行初调校表；如果不是初调命令，则返回检测是否有校表命令。 

所述初调校表包括以下步骤：

读取校表装置传送的功率值P1； 

根据等式T＝3600/(P1×Cl)，计算校表脉冲周期T；其中Cl为脉冲常数，是电能表内设定的固定值； 

测量计量电路输出高频脉冲周期T1； 

根据等式K＝T/T1，计算计量电路高频脉冲分频数K； 

按照高频脉冲分频数K进行分频，即可得到校表脉冲。 

本发明中，由于初调是根据标准表测得的功率进行校准，因此校准效果并不一定能达到理想的精度。其校准精度取决于MCU在测量计量电路的高频脉冲周期T1时的测量精度，如果这个测量误差较大，则计算出的分频数就会产生较大偏差。作为进一步改进，为了更高精度的校准，还必须按照“高频脉冲预置法”进行进一步微调。因此，如果不是初调命令，进一步判断是否是微调命令，如果是，则执行微调校表；如果不是，则重新检测是否有校表命令； 

所述微调校表包括以下步骤： 

电能表读取校表装置根据等式  $\mathrm{err}=\frac{n_0-n}{n}\×100+a$ 计算的当前误差值err； 

由等式  $K1=K+\frac{K\×\mathrm{err}}{100},$ 计算脉冲分频值K1；其中K为初调校表中得到的高频脉冲分频数K； 

按照脉冲分频值K1输出校表脉冲； 

其中，n为实测高频脉冲数，n₀为预置高频脉冲数，a为校表装置的系统误差；n₀根据等式  $n_0=\frac{\mathrm{Ch}\×N}{\mathrm{Cl}}$ 计算，其中Ch为标准电能表的高频脉冲常数，Cl为被校电能表的低频脉冲常数，N为误差读数周期。 

本发明中，所述校表装置为本领域常用的用于校表的校验台。 

有益效果：本发明采用自动校准，省去可调电阻网络，减少了硬件开销，而且可以大幅度提高校表效率，降低劳动强度，全自动化操作，能实现更加精确的校准。全程无人工干预，杜绝人工操作中的虚焊假焊现象，更加利于产品质量的提高。在做计量电路设计时，将计量电路的脉冲输出设置成高频输出模式，然后单片机计读计量电路输出的高频脉冲，对该高频脉冲进行适当的分频后输出校表脉冲。通过软件控制，根据校表装置测量的实际误差，来计算分频数，达到校准目的。

附图说明

图1为本发明所采用的电子式电能表结构框图。 

图2为本发明总的流程图。 

图3为本发明中初调校表的流程图。 

图4为本发明中微调校表的流程图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。 

如图1所示，本发明所述的一种单相电子式电能表自动校表方法运行的硬件平台包括单片机1，电能计量电路2、数据存储电路3、红外接口电路4、RS485电路5、脉冲输出电路6、掉电检测电路7分别与单片机1连接并传送相应的信号。电能计量电路2还分别与电压采样电路9、电流采样电路10连接。单片机还与显示电路11连接，用于显示各个参数。电源电路8分别为单片机1、电能计量电路2以及掉电检测电路7供电。 

如图2所示，本发明公开了一种单相电子式电能表自动校表方法，包括以下步骤：开始步骤；步骤101，检测是否有校表命令；若有校表命令则执行下一步，若没有则重新检测是否有校表命令； 

步骤102，判断是否是初调命令，如果是，则执行初调校表命令，并返回步骤101；如果不是初调命令，则执行步骤103； 

步骤103，判断是否是微调命令，如果是，则执行微调校表命令；如果不是，则返回步骤101，检测是否有校表命令。 

如图3所示，所述初调校表包括以下步骤： 

步骤201，读取校表装置传送的功率值P1； 

步骤202，根据等式T＝3600/(P1×Cl)，计算校表脉冲周期T；其中Cl为脉冲常数，是电能表内设定的固定值； 

步骤203，测量计量电路输出高频脉冲周期T1； 

步骤204，根据等式K＝T/T1，计算计量电路高频脉冲分频数K； 

步骤205，按照高频脉冲分频数K进行分频，即可得到校表脉冲。 

如图4所示，所述微调校表包括以下步骤： 

步骤301，电能表读取校表装置传送的当前误差值err；所述误差值err由校表装置根据等式  $\mathrm{err}=\frac{n_0-n}{n}\×100+a,$ 计算得到；

步骤302，由等式 

计算脉冲分频值K1；其中K为所述高频脉冲分频数； 

步骤303，按照脉冲分频值K1输出校表脉冲； 

步骤301中，n为实测高频脉冲数，n₀为预置高频脉冲数，a为检定装置的系统误差；n₀根据等式 

计算，其中Ch为标准电能表的高频脉冲常数，Cl为被校电能表的低频脉冲常数，N为误差读数周期。 

更具体地说，本发明的电子式电能表校准原理如下： 

电子式电能表采用脉冲比较法进行校表。在恒定负载的情况下，读取被检表输出N个校表脉冲时，标准表输出的高频脉冲数n，作为实测高频脉冲数。与预置的高频脉冲数相比较， 

用等式 $\mathrm{err}=\frac{n_0-n}{n}\×100+a---\left(1\right)$

等式(1)中：a为检定装置的系统误差(修正误差)，通常为0 

n为实测高频脉冲数 

n₀为预算(预置)高频脉冲数 

n₀按预算等式(2)计算得出， $n_0=\frac{\mathrm{Ch}\×N}{\mathrm{Cl}}---\left(2\right)$

等式(2)中：Ch为标准表的高频脉冲常数 

C1为被检表的低频脉冲常数 

N为误差读数周期 

本发明的初调命令中，电流采样与传统方法相同，电压采样的电阻网络设计成固定电阻网络，将电能计量电路设计成校表脉冲输出为高频模式，单片机接收高频脉冲后，通过软件分频将高频脉冲转换成与实际校表脉冲频率相接近的低频脉冲输出给校表装置，完成校表。假设通过标准表测出加载到被检表上的负载功率为P1，被检表测出的功率P2。已知校表脉冲常数为Cl，即表示每度电为多少脉冲，则校表脉冲的实际输出频率为f＝P1×Cl/3600，每个校表脉冲的周期T＝3600/(P1×C1)，对于某种表型，其脉冲常数C1是一个固定值，施加负载的功率P1可以视为标准表测得的功率值，因此，校表脉冲的周期T就可以计算出来。要达到校准目的，只需要使被检表输出校表脉冲的实际周期等于或接近于计算值即可。 

为了输出正确周期的校表脉冲，被检表需要通过RS485接口接收校表装置传递的标准表测得的功率值P1，然后根据T＝3600/(P1×Cl)计算出校表脉冲的周期。表内的MCU测出计量电路输出高频脉冲的周期T1，T1为计量电路根据当前功率大小输出对应频率的脉冲的周期，通过等式K＝T/T1计算出分频数，然后对计量电路输出的高频脉冲进行K分频，即可得到校表脉冲。 

本发明的初调命令中： 

1、根据等式(2)计算出1个校表脉冲时间内，计读标准表输出的高频脉冲数  $n_0=\frac{\mathrm{Ch}}{\mathrm{Cl}}---\left(3\right)$

2、一个校表脉冲时间内，计读K个计量电路输出的高频脉冲，K为初调时计算出的分频数。按照初调计算的K值对计量电路输出的高频脉冲进行分频得到的测量误差为err，err由校表装置计算得出。 

3、根据err和K计算理想的分频数K1。假设校表装置本身没有偏差(a＝0)，则  $\mathrm{err}=\frac{n_0-n}{n}=\frac{\mathrm{Ch}/\mathrm{Cl}-n}{n}\×100---\left(4\right)$

由等式(4)得到  $n=\frac{100\×\mathrm{Ch}}{\mathrm{Cl}(100+\mathrm{err})}---\left(5\right)$

等式(5)中的n为存在误差err的情况下，一个校表脉冲时间内，计读标准表的高频脉冲输出数。因为一个校表脉冲的时间等于K个计量电路高频脉冲的输出时间，因此计量电路输出一个高频脉冲时间内，标准表输出的高频脉冲数为：  $m1=\frac{n}{K}=\frac{100\×\mathrm{Ch}}{\mathrm{Cl}\×K(100+\mathrm{err})}---\left(6\right)$

假设一个校表脉冲时间内计量电路输出K1个高频脉冲，能够使误差为零，则： 

m1×K1＝m             (7) 

将等式(3)和等式(6)代入等式(7)得 

$\frac{100\×\mathrm{Ch}\×K1}{\mathrm{Cl}\×K(100+\mathrm{err})}=\frac{\mathrm{Ch}}{\mathrm{Cl}}---\left(8\right)$

由等式(8)得 

$K1=K+\frac{K\×\mathrm{err}}{100}---\left(9\right)$

等式(9)中，K为初调得到的分频值，err为初调时的误差值，K1为微调得到的分频值，按照K1对计量电路输出脉冲进行分频后输出校表脉冲即可达到精确校准。(GBT17215) 

以待校表为5(20)A，220V，校表脉冲输出常数3200imp/kWh为例。

初调步骤：给待校表加5A电流，220V电压，标准表测得的实际功率为1.099kW，校验装置将1.099kW下传给待校表，表内单片机按照等式T＝3600/(P1×Cl)计算出校表脉冲周期为3600/(1.099*3200)＝1.023秒＝1023毫秒。单片机捕捉表内计量电路输出脉冲的周期假设为2.25毫秒，则分频数K＝T/T1＝1023/2.25＝454。单片机每计读计量电路输出454个脉冲后输出一个校表脉冲即完成初调。 

微调步骤：假设通过初调后，校验装置显示待校表的测量误差为+0.243％，则新分频数为  $K1=K+\frac{K\×\mathrm{err}}{100}=454+\frac{454\×0.243}{100}=455$

单片机每计读计量电路输出455个脉冲后输出一个校表脉冲即完成校准。 

整个校准过程全部由计算机自动完成，速度快，误差一致性好，无须短接调校，减少焊锡用量，同时大大降低人力成本，适合大规模生产。 

本发明提供了一种单相电子式电能表自动校表方法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部份均可用现有技术加以实现。

Claims (2)

1.一种单相电子式电能表自动校表方法，其特征在于，包括以下步骤：

(101)检测是否有校表命令；如果有校表命令则执行下一步，如果没有则重新检测是否有校表命令；

(102)判断是否是初调命令，如果是，则执行初调校表；如果不是初调命令，则返回步骤(101)；

所述初调校表包括以下步骤：

(201)读取校表装置传送的功率值P1；

(202)根据等式T＝3600/(P1×Cl)，计算校表脉冲周期T；其中Cl为脉冲常数，是电能表内设定的固定值；

(203)测量计量电路输出高频脉冲周期T1；

(204)根据等式K＝T/T1，计算计量电路高频脉冲分频数K；

(205)按照高频脉冲分频数K进行分频，即可得到校表脉冲。

2.根据权利要求1所述的一种单相电子式电能表自动校表方法，其特征在于，步骤(102)进一步包括：如果不是初调命令，还包括步骤(103)，进一步判断是否是微调命令，如果是，则执行微调校表；如果不是，则返回步骤(101)；

所述微调校表包括以下步骤：

(301)电能表读取校表装置根据等式

计算的当前误差值err；

(302)由等式计算脉冲分频值K1；其中K为所述高频脉冲分频数，计算公式为K＝T/T1，T为校表脉冲周期，根据等式T＝3600/(P1×Cl)计算，Cl为脉冲常数是电能表内设定的固定值，P1是校表装置传送的功率值，T1为测量计量电路输出高频脉冲周期；

(303)按照脉冲分频值K1输出校表脉冲；

步骤(301)中，n为实测高频脉冲数，n₀为预置高频脉冲数，a为校表装置的系统误差；n₀根据等式计算，其中Ch为标准电能表的高频脉冲常数，Cl为被校电能表的低频脉冲常数，N为误差读数周期。

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