CN101957439B - 采算分离式电能表校验方法与电能表现场参数记录仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采算分离式电能表校验方法，包括以下两个步骤：第一步：在设定时间段内，按选定的采样方式同时采样被校表计量回路的各相电压与各相电流，并将采样的结果及时刻信息一并存储；并记录存储该时间段内被校表输出的各低频脉冲的边沿出现的时刻信息；第二步：根据第一步现场采集存储的数据，计算被校表计量误差和/或分析现场计量环境因素对被校表计量的影响。本发明方法使在校验后的离线状态下，仍可对校验做进一步的技术分析；可根据被校表的计量原理或其他实际需要，自由选择计算标准电能的公式；计算标准电能的公式算法可以不受复杂程度的限制。

Description

采算分离式电能表校验方法与电能表现场参数记录仪

技术领域

本发明属于“电能计量”技术领域，特别涉及电能表校验方法及其设备。

背景技术

目前电能表校验，以3元件表为例，普遍采取的方法示意图见附图1。

1、被校电能表2从电能计量屏1接入电压电流信号，形成计量回路，校验时，将标准电能表3接入该计量回路，并使标准电能表3所接的各相(线)电压电流信号与被校电能表2的一致。

2、标准电能表3与被校电能表2均以输出脉冲代表各自计量的电量，每个脉冲代表多少电量由电能表常数决定。校验时，标准电能表3从端口“Fh”输出高频脉冲，被校电能表2从端口“FL”输出低频脉冲，高、低频脉冲分别送误差运算器4的“高频输入”端口和“低频输入”端口。误差运算器4以先后2个低频脉冲的有效边沿作为校验的起始时刻与停止时刻，起始时刻与停止时刻之间的低频脉冲数称为检验圈数，显然，设定校验圈数等于确定校验时间。

3、设定校验圈数为n，在n个低频脉冲对应的时间内，若误差运算器4计得的高频脉冲数为N，同时，假设标准电能表3的高频脉冲常数为C₀，被校电能表2的低频脉冲常数为C，则可得出被校电能表2的相对误差E为：

$E=\frac{\frac{C_{0}N}{C}-n}{n}\×100\%$

以上所述有效边沿单指脉冲的上升沿(也可单指脉冲的下降沿)，为叙述方便，下文将把有效边沿简称为边沿。同时将标准电能表简称为标准表，被校电能表简称为被校表。另外，将校验时由标准表(或其他方法)所计量的，相对被校表所计电能更准确的，可用作标准的电能值简称为标准电能。

通过以上对现行电能表校验方法的描述，可见现行方法的特点是：被校表计量电能、标准表计量电能、2表输出脉冲比较误差，三者必须同步、在线、实时进行；标准表计量标准电能采用的计算公式是表内固定的；校验只得出误差结果，不记录校验过程的电压电流信号和被校表输出的低频脉冲信号等校验过程量；这些使得现行方法在校验电能表，尤其是校验现场运行电能表时存在以下缺陷：

1、由于校验只得出结果，不记录校验过程量，在事后离线状态下，无法对校验做进一步的技术分析，尤其是分析现场计量环境因素，包括电压电流信号的谐波、非周期、冲击等对被校表计量的影响。

2、实际当中，被校表的计量原理是不尽相同的，以有功电能表为例，除了传统的全功率计量原理的有功电能表外，近年来还推出不少基波电能表和谐波电能表，同时，一些采用新计量算法的电能表也在研究和推出中(湖南大学.一种冲击性负荷电能计量方法[P].中华人民共和国：CN200710034363.7，2007)。无功电能表类型更多，而对于非正弦波下的无功功率定义，国际上至今也没有统一。在以上所述情况下，现行方法中标准表采用固定公式计算标准电能，若标准表与被校表计量原理不同，将可能导致校验结果异常。

3、由于标准表是实时运行的，其计算标准电能的算法不能复杂，否则无法满足实时性的要求，由此限制了对一些性能优良但较为复杂的算法的使用。

发明内容

本发明的目的是：克服现行方法的不足，提出一种采算分离式电能表校验方法，使在校验后的离线状态下，仍可对校验做进一步的技术分析；可根据被校表的计量原理或其他实际需要，自由选择计算标准电能的公式；计算标准电能的公式算法可以不受复杂程度的限制。

本发明的另一个目的是：提出一种实施采算分离式电能表校验方法所需的设备——电能表现场参数记录仪。

本发明所述的采算分离式电能表校验方法，其特征在于：包括2个主要步骤：

第一步，现场采集存储：设定一个时间段，在该时间段内，按选定的采样方式同时采样被校表计量回路的各相电压与各相电流，并将每次采样的结果连同该次采样发生的时刻信息一并存储；并记录存储该时间段内被校表输出的各低频脉冲的边沿出现的时刻信息，或同时记录每个工频周波边沿过“0”的时刻信息；

第二步，计算与分析：根据第一步现场采集存储的数据，开展后续的各种计算与分析工作，包括计算被校表计量误差和/或分析现场计量环境因素对被校表计量的影响。

本发明所述的被校表计量误差的计算方法是：

1、选择校验时段：在第一步现场采集存储的数据中选择某低频脉冲的边沿时标作为校验起始时刻，选择其后另一低频脉冲的边沿时标作为校验停止时刻，起始时刻与停止时刻之间的时间段即为本次校验的校验时段；

2、找出属于校验时段的电压电流采样数据和低频脉冲数据：将所有电压电流采样数据和低频脉冲数据所带时标与校验起始时刻和校验停止时刻对照，凡时标大于或等于校验起始时刻而小于或等于校验停止时刻的数据，属于校验时段，否则不属于；

3、计算校验时段的标准电能：根据被校表的计量原理或其他实际需要，选择合理的标准电能计算公式，以校验时段内的电压电流采样数据为对象，计算得出校验时段的标准电能；

4、计算校验时段被校表计量的电能值：通过被校表常数，将校验时段内的低频脉冲数换算成相应的电能值；

5、得出被校表计量误差：计算所说被校表计量的电能值与所说标准电能二者的相对误差，该相对误差即为被校表计量误差。

本发明所述的分析现场计量环境因素对被校表计量影响的方法是：

采用分析工具软件，对第一步现场采集存储的数据进行技术分析，研判可能影响计量的各种计量环境因素，包括电压电流信号中的谐波、工频频率波动、冲击及其暂态过程等，对被校表计量影响的大小。

本发明所述采样方式应包括2种，一种是以固定频率进行采样的方式；另一种则是锁相工频周波，始终以工频频率的若干倍频率进行采样的方式。

根据采算分离式电能表校验方法设计的电能表现场参数记录仪，包括电压电流输入部分、模数转换部分、采样方式选择部分和数据接收管理部分；所述电压电流输入部分用于将输入的三相电压和三相电流信号变换成适合电子电路的6路模拟电压信号；所述模数转换部分用于对6路模拟电压信号进行同时采样，将其转换成数字信号；所述采样方式选择部分用于根据选择输出固定频率信号或工频频率的若干倍频率信号至模数转换部分，作为其采样启动信号，采样方式选择部分的输入为所述6路模拟电压信号中的一路，该输入信号经整形后提供所述工频频率信号；所述数据接收管理部分用于接收经模数转换后的数字信号、输入的被校表低频脉冲信号以及工频周波信号并进行存储，同时还用于对外数据通信和人机对话。

本发明所述电压电流输入部分包括连接电压输入的电压取样电路及随后的U程控放大器、连接电流输入的电流取样电路及随后的I程控放大器；所述模数转换部分包括可同时采样的6路A/D转换器；所述采样方式选择部分包括方波整形电路、锁相倍频电路、晶振电路、分频器以及数字开关；所述数据接收管理部分的核心是DSP，其他电路均与DSP相连，包括对DSP的输入输出信号进行逻辑电平转换的电平转换电路、用于DSP与6路A/D转换器间数据交换的6个锁存器以及地址译码器和多输入与非门、用于隔离并传输输入的被校表低频脉冲信号的光耦电路、用于存储所接收数据的大容量FLASH、用于对外数据通信的高速通信口、用于人机对话的键盘和LCD显示屏。

本发明所述采样方式选择部分中，数字开关的公共端接所述6路A/D转换器的启动引脚，晶振电路的输出经分频器后，输出一固定频率信号接数字开关的一个触点，从所述6路模拟电压信号中取出一路至方波整形电路，整形后的工频信号再经锁相倍频电路将信号频率锁定为工频频率的若干倍后，接数字开关的另一个触点。

本发明所述的各电压取样电路采用精密电阻分压器，各电流取样电路采用电子补偿式精密电流互感器，所述精密电流互感器的2次输出绕组上连接精密电阻做I/V变换，将输出的电流信号转换为电压信号。

本发明所述的电压电流输入部分I包括3个电压取样电路第一电压取样电路、第二电压取样电路及第三电压取样电路、3个电流取样电路第一电流取样电路、第二电流取样电路及第三电流取样电路、3个U程控放大器第一U程控放大器、第二U程控放大器、第三U程控放大器、3个I程控放大器第一I程控放大器、第二I程控放大器、第三I程控放大器；模数转换部分II包括6个A/D转换器第一A/D转换器、第二A/D转换器、第三A/D转换器、第四A/D转换器、第五A/D转换器、第六A/D转换器；采样方式选择部分III包括方波整形电路、锁相倍频电路、分频器、晶振电路及数字开关；数据接收管理部分IV包括DSP、电平转换电路、6个锁存器第一锁存器、第二锁存器、第三锁存器、第四锁存器、第五锁存器、第六锁存器、地址译码器、多输入与非门、光耦电路、大容量FLASH、高速通信口、LCD显示屏及键盘。

本发明所述的电流取样电路包括电流互感器、由运算放大器、电阻、电容构成的放大电路及精密电阻；电流互感器的二次补偿绕组接所述放大电路输入，电流互感器的二次输出绕组接精密电阻，电流互感器的一次输入绕组接相应电流输入端。

与现行电能表校验方法相比，本发明专利提出的新方法的特点及其技术效果是：

1、通过将校验过程拆成2步执行，将必须在线实时进行的现场采集存储任务放在第一步执行，将可能涉及复杂算法的计算与分析任务放在可离线非实时进行的第二步执行，使得新方法在计算标准电能时，不再因为复杂、运算量过大而放弃对一些性能优良算法的采用。

2、新方法不再使用标准表，原标准表的功能，电压电流的采样放进了新方法的第一步过程，标准电能的计算放进了新方法的第二步过程，由于采样与计算在过程和载体上的分离，使得在计算标准电能时，能根据被校表计量原理或其他实际需要，灵活选择、更换计算标准电能的公式。

3、由于新方法的第一步存储了电能表的现场参数，使得后续可以据此开展进一步的技术分析，尤其是分析现场计量环境因素，包括电压电流信号的谐波、非周期、冲击等对被校表计量的影响，使得校验的内容、结果较现行方法有较大拓展。

附图说明

图1为现行电能表校验方法示意图；

图2为采算分离式电能表校验方法示意图；

图3为由单相电能表的现场采集参数形成的波形图；

图4为电能表现场参数记录仪硬件功能框图；

图5为电能表现场参数记录仪硬件电路示意图。

图6为电能表现场参数记录仪电流取样电路原理图。

图7为电能表现场参数记录仪存储、通信电路连线图。

具体实施方式

以下结合实施例并对照附图对本发明进行详细说明。

本发明中采算分离式电能表校验方法的实现分2个主要步骤，第一步，现场采集存储；第二步，计算与分析。

现场采集存储：设定一个时间段，在该时间段内，按选定的采样方式同时采样被校表计量回路的各相(线)电压与各相(线)电流，并将每次采样的结果连同该次采样发生的时刻信息一并存储。同时，记录存储该时间段内被校表输出的各低频脉冲的边沿出现的时刻信息，以及每个工频周波边沿过“0”的时刻信息。所述时刻信息下文中简称为时标。

以上所述采样方式应包括2种供采样前选择，一种是以固定频率进行采样的方式，称为定频采样方式；另一种则是锁相工频周波，始终以工频频率的若干倍频率进行采样的方式，称为倍频采样方式。

第二步，计算与分析：根据第一步现场采集存储的数据，开展后续的各种计算与分析工作，包括计算被校表计量误差，分析现场计量环境因素对被校表计量的影响。

以3元件表为例，采算分离式电能表校验方法示意图见附图2，图中，虚线以左为第一步工作示意图，虚线以右为第二步工作示意图。校验实施过程说明如下：

第一步，现场采集存储：

1、将电能表现场参数记录仪7接入被校电能表6与电能计量屏5之间的计量回路，并使电能表现场参数记录仪7所接的各相(线)电压电流信号与被校电能表6的一致。同时，将被校电能表6的低频脉冲输出端口“FL”与电能表现场参数记录仪7的“被校表低频脉冲输入”端口相连；

附图2中被校电能表6为3元件表，如果是2元件表，则电能表现场参数记录仪7只接入2路电压电流信号，如果是单相表，则电能表现场参数记录仪7只接入1路电压电流信号。

2、在电能表现场参数记录仪7上设置采集存储的时间长度，选择采样方式(定频采样方式或是倍频采样方式)，然后启动电能表现场参数记录仪7工作，达到设置的时间长度后，工作完成。

第二步，计算与分析：

1、以一台电脑PC机8作为计算与分析的硬件平台，首先通过PC机8的“通信口”，从电能表现场参数记录仪7的“高速通信口”导出现场采集存储的数据；

2、根据不同的实际需要，从软件包9中选择相应的计算或分析软件工具进行计算与分析工作。软件包9应包含目前较通用的一些基本计算分析工具软件，如快速傅里叶变换(FFT)分析软件、全功率电能计算与校验软件、基波电能计算与校验软件、Budeanu无功电能计算与校验软件、S.Fryze无功电能计算与校验软件等。软件包9应可以升级扩充新的计算分析工具软件。软件包9应提供编程接口，供用户根据实际需要自己编制计算分析软件。

以下给出按全功率电能计算方法，以一单相有功被校表的现场采集存储数据为对象，计算其计量误差的方法示例：

1、在PC机8上，以时间t为横坐标，分别以电压采样值Um、电流采样值Im以及被校表低频脉冲的逻辑值FL为纵坐标，绘出如附图3的波形图。图中t1为某一低频脉冲的边沿时标，t2为其后第n个低频脉冲的边沿时标，现选择t1为校验起始时刻，t2为校验停止时刻，t1～t2时段则为校验时段，

2、在现场采集存储的所有数据中，找出属于校验时段的电压电流采样数据和低频脉冲数据。方法是，将所述数据所带时标与校验起始时刻和校验停止时刻对照，凡时标大于或等于校验起始时刻而小于或等于校验停止时刻的数据，则属于校验时段，否则不属于。

3、假定属于校验时段的电压电流采样数据的数量都为k(同步采样，因此采样点数相同)，校验时段内第一个电压采样数据记为u1，最后一个为uk，第一个电流采样数据记为i1，最后一个为ik，则该时段标准有功电能的值W₀为：

$W_0=\left[\frac{1}{k}\underset{m=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}\left(A_u{u}_m\right)\left(A_i{i}_m\right)\right](t_2-t_1)$

$=A_u{A}_i\left(\frac{1}{k}\underset{m=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{u}_m{i}_m\right)(t_2-t_1)$

式中，A_u为电压采样值(经A/D转换的数字化数据)与实际值间的转换系数，其大小由电压通道的硬件参数决定，单位V。A_i为电流采样值(经A/D转换的数字化数据)与实际值间的转换系数，其大小由电流通道的硬件参数决定，单位A。t₁、t₂单位s。

4、校验时段被校表输出了n个低频脉冲，若被校表常数为C，则n个低频脉冲折算的电能值W为：

$W=\frac{n\×3600000}{C}$

5、被校表计量误差E为：

$E=\frac{W-W_0}{W_0}\×100\%$

本发明提出的实施例中，设计的电能表现场参数记录仪硬件功能框图见附图4。该设备有3个电压输入端Ua、Ub、Uc和3个电流输入端Ia、Ib、Ic，可接入3相电压和3相电流。若被校表为2元件表，则电压接入Ua、Uc输入端，电流接入Ia、Ic输入端。若被校表为单相表，则电压接入Ua输入端，电流接入Ia输入端。

电能表现场参数记录仪硬件电路可划分成4个功能块，包括电压电流输入部分I、模数转换部分II、采样方式选择部分III和数据接收管理部分IV。设备的硬件电路示意图见附图5，

其中，电压电流输入部分I包括3个电压取样电路第一电压取样电路10.1、第二电压取样电路10.2及第三电压取样电路10.3、3个电流取样电路第一电流取样电路11.1、第二电流取样电路11.2及第三电流取样电路11.3、3个U程控放大器第一U程控放大器12.1、第二U程控放大器12.2、第三U程控放大器12.3、3个I程控放大器第一I程控放大器13.1、第二I程控放大器13.2、第三I程控放大器13.3；模数转换部分II包括6个A/D转换器第一A/D转换器14.1、第二A/D转换器14.2、第三A/D转换器14.3、第四A/D转换器14.4、第五A/D转换器14.5、第六A/D转换器14.6；采样方式选择部分III包括方波整形电路15、锁相倍频电路16、分频器17、晶振电路18及数字开关20；数据接收管理部分IV包括DSP22、电平转换电路29、6个锁存器第一锁存器19.1、第二锁存器19.2、第三锁存器19.3、第四锁存器19.4、第五锁存器19.5、第六锁存器19.6、地址译码器21，多输入与非门28，光耦电路23，大容量FLASH26，高速通信口27，LCD显示屏24及键盘25。

第一电压取样电路10.1、第二电压取样电路10.2及第三电压取样电路10.3分别接三相电压输入端Ua、Ub、Uc，并对相应的三相电压信号进行取样。第一电压取样电路10.1、第二电压取样电路10.2及第三电压取样电路10.3输出端分别接第一U程控放大器12.1、第二U程控放大器12.2及第三U程控放大器12.3输入端，进行程控放大。第一U程控放大器12.1、第二U程控放大器12.2及第三U程控放大器12.3的控制输入端分别接DSP22的相应U量程控制输出端，第一U程控放大器12.1、第二U程控放大器12.2及第三U程控放大器12.3的输出端分别接第一A/D转换器14.1、第二A/D转换器14.2、第三A/D转换器14.3的信号输入端Vin，其中仅第一电压取样电路10.1输出端接方波整形电路15的输入端。第一A/D转换器14.1、第二A/D转换器14.2、第三A/D转换器14.3的输出Dout及

分别接第一锁存器19.1、第二锁存器19.2、第三锁存器19.3的输入端。

第一电流取样电路11.1、第二电流取样电路11.2及第三电流取样电路11.3分别接三相电流输入端Ia+及Ia-、Ib+及Ib-、Ic+及Ic-，并对相应的三相电流信号进行取样。第一电流取样电路11.1、第二电流取样电路11.2及第三电流取样电路11.3输出端分别接第一I程控放大器13.1、第二I程控放大器13.2及第三I程控放大器13.3输入端，进行程控放大。第一I程控放大器13.1、第二I程控放大器13.2及第三I程控放大器的控制输入端分别接DSP22的相应I量程控制输出端，第一I程控放大器13.1、第二I程控放大器13.2及第三I程控放大器的输出端分别接第四A/D转换器14.4、第五A/D转换器14.5、第六A/D转换器14.6的信号输入端Vin。第四A/D转换器14.4、第五A/D转换器14.5、第六A/D转换器14.6的输出Dout及

分别接第四锁存器19.4、第五锁存器19.5、第六锁存器19.6的输入端。

模数转换部分II中的各A/D转换器采用16位的A/D芯片AD976，6片A/D芯片的

引脚相连后接至数字开关20的公共端，各A/D转换器的

引脚连接相应锁存器的时钟端，由

信号的上升沿将数据打入相应锁存器。6个A/D转换器的

引脚同时还接多输入与非门28的输入，多输入与非门28的输出接DSP22的中断口“XINT1”，用于触发DSP22取数中断。6个锁存器的输出接DSP22的数据总线“XD”，DSP22的地址总线“XA”与片选信号

接地址译码器21的输入，地址译码器21的6根输出线则分别接6个锁存器19.1、19.2、19.3、19.4、19.5、19.6的输出允许引脚，这样，DSP22就能以不同的地址选通接收相应锁存器的输出数据。DSP芯片可以选用TMS320F2812，工作主频150MHz。

6个锁存器、地址译码器21、多输入与非门28的功能可由一片CPLD器件EPM3256A编程实现，由于EPM3256A的3.3VI/O口可承受5V电压，因此实现电平转换电路29的功能。

方波整形电路15输出端连接锁相倍频电路16输入端及DSP22的捕获单元引脚CAP1。方波整形电路15输出的方波为工频周波，该信号送DSP22的一个捕获单元(如CAP1)，由CAP1自动捕获每个方波的边沿时刻。“被校表低频脉冲输入”经光耦电路23送DSP22的另一个捕获单元引脚(如CAP2)，由CAP2自动捕获每个低频脉冲的边沿时刻。光耦电路23中的光耦器件可以采用6N137。

大容量FLASH26选用NAND FLASH芯片K9K8G08，高速通信口27采用USB2.0模块USB20D，TMS320F2812通过GPIO口与K9K8G和USB20D相连接。具体连线方式见附图7，TMS320F2812的GPIOB0～B7作为数据线与K9K8G08的IO0～IO7和USB20D的D0～D7相连，TMS320F2812其他的GPIO口分别用作各种读写控制线和状态接收线连接K9K8G08和USB20D的相应引脚。

LCD显示屏24和键盘25挂接在TMS320F2812未用的GPIO口上。高速通讯口27可以通过外扩100M网口模块或USB2.0模块实现，模块的数据线和控制线同样挂接在DSP22的GPIO口上。

电压取样电路可以采用精密电阻分压器。

各电流取样电路的电路原理图见附图6。电流取样电路包括电流互感器B1、由运算放大器A1、阻R1-R3、电容C1、C2构成的放大电路及精密电阻R4；电流互感器B1的二次补偿绕组W2接所述放大电路输入，电流互感器B1的二次输出绕组W3串接精密电阻R4后至地，进行I/V变换，将w3输出的电流信号转换成电压信号后输出。电流互感器B1的一次输入绕组W1接相应电流输入端。电阻R2与电容C2的串联支路跨接于运算放大器A1的输入负端脚2及地间，电阻R3跨接于运算放大器A1的输入正端脚3及输出端间，电阻R1与电流互感器B1的一次输入绕组W1串联支路并接电容C1后跨接于运算放大器A1的输入正端脚3及地间。

电能表现场参数记录仪硬件电路的工作原理是：

外部输入电压首先经电压取样电路10取样，转换成小电压，再送U程控放大器12放大，然后送A/D转换器14。DSP22输出的“U量程控制”信号接U程控放大器12，用以控制其放大倍数，实现整机的电压量程切换。

外部输入电流首先经电流取样电路11取样并进行I/V变换，转换成小电压，再送I程控放大器13放大，然后送A/D转换器14。DSP22输出“I量程控制”信号接I程控放大器13，用以控制其放大倍数，实现整机的电流量程切换。

晶振电路18输出的脉冲经分频器17分频，输出“定频”信号接至数字开关20的一个触点，U程控放大器12.1输出的模拟信号经方波整形电路15整为工频方波信号，再经锁相倍频电路16倍频后输出“倍频”信号接数字开关20的另一个触点，DSP22输出“A/D采样方式选择”信号接数字开关20的控制端，用以选择将“定频”信号还是“倍频”信号连至A/D转换器14的采样启动引脚，以分别实现定频采样方式或倍频采样方式。

A/D转换器14将输入的模拟信号转换成数字信号后，送锁存器19暂存。同时将转换完成信号经多输入与非门28送DSP22中断口，通知DSP22取转换结果。DSP22通过地址译码器21寻址锁存器19，读取锁存器19暂存的数字信号。

方波整形电路15输出的工频方波信号送DSP22的一个捕获单元引脚，DSP22通过捕获每个方波的边沿时刻获得工频周波数据。

“被校表低频脉冲输入”信号经光耦电路23隔离后，送DSP22的另一个捕获单元引脚，DSP22通过捕获每个脉冲的边沿时刻获得被校表低频脉冲数据。

DSP22将接收的数据送大容量FLASH26存储，通过高速通信口27进行对外数据通信，通过键盘25和LCD显示屏24进行人机对话。

Claims (8)

1.一种采算分离式电能表校验方法，其特征在于：包括2个主要步骤：

第一步，现场采集存储：设定一个时间段，在该时间段内，按选定的采样方式同时采样被校表计量回路的各相电压与各相电流，并将每次采样的结果连同该次采样发生的时刻信息一并存储；并记录存储该时间段内被校表输出的各低频脉冲的边沿出现的时刻信息，或同时记录每个工频周波边沿过“0”的时刻信息；

第二步，计算与分析：根据第一步现场采集存储的数据，开展后续的各种计算与分析工作，包括计算被校表计量误差和/或分析现场计量环境因素对被校表计量的影响；

所述被校表计量误差的计算方法是：

2.1、选择校验时段：在第一步现场采集存储的数据中选择某低频脉冲的边沿时标作为校验起始时刻，选择其后另一低频脉冲的边沿时标作为校验停止时刻，起始时刻与停止时刻之间的时间段即为本次校验的校验时段；

2.2、找出属于校验时段的电压电流采样数据和低频脉冲数据：将所有电压电流采样数据和低频脉冲数据所带时标与校验起始时刻和校验停止时刻对照，凡时标大于或等于校验起始时刻而小于或等于校验停止时刻的数据，属于校验时段的数据，否则不属于校验时段的数据；

2.3、计算校验时段的标准电能：根据被校表的计量原理，选择合理的标准电能计算公式，以校验时段内的电压电流采样数据为对象，计算得出校验时段的标准电能；

2.4、计算校验时段被校表计量的电能值：通过被校表常数，将校验时段内的低频脉冲数换算成相应的电能值；

2.5、得出被校表计量误差：计算所说被校表计量的电能值与所说标准电能二者的相对误差，该相对误差即为被校表计量误差；

分析现场计量环境因素对被校表计量影响的方法是：

采用分析工具软件，对第一步现场采集存储的数据进行技术分析，研判影响计量的各种计量环境因素，包括电压电流信号中的谐波、工频频率波动、冲击及其暂态过程，对被校表计量影响的大小。

2.根据权利要求1所述的采算分离式电能表校验方法，其特征在于：所述采样方式应包括 2种，一种是以固定频率进行采样的方式；另一种则是锁相工频周波，始终以工频频率的若干倍频率进行采样的方式。

3.一种根据采算分离式电能表校验方法设计的电能表现场参数记录仪，其特征在于：包括电压电流输入部分、模数转换部分、采样方式选择部分和数据接收管理部分；所述电压电流输入部分用于将输入的三相电压和三相电流信号变换成适合电子电路的6路模拟电压信号；所述数转换部分用于对6路模拟电压信号进行同时采样，将其转换成数字信号；所述采样方式选择部分用于根据选择输出固定频率信号或工频频率的若干倍频率信号至模数转换部分，作为其采样启动信号，采样方式选择部分的输入为所述6路模拟电压信号中的一路，该输入信号经整形后提供所述工频频率信号；所述数据接收管理部分用于接收经模数转换后的数字信号、输入的被校表低频脉冲信号以及工频周波信号并进行存储，同时还用于对外数据通信和人机对话。

4.根据权利要求3所述的电能表现场参数记录仪，其特征在于：所述电压电流输入部分包括连接电压输入的电压取样电路及随后的U程控放大器、连接电流输入的电流取样电路及随后的I程控放大器；所述模数转换部分包括可同时采样的6路A/D转换器；所述采样方式选择部分包括方波整形电路、锁相倍频电路、晶振电路、分频器以及数字开关；所述数据接收管理部分的核心是DSP，其他电路均与DSP相连，包括对DSP的输入输出信号进行逻辑电平转换的电平转换电路、用于DSP与6路A/D转换器间数据交换的6个锁存器以及地址译码器和多输入与非门、用于隔离并传输输入的被校表低频脉冲信号的光耦电路、用于存储所接收数据的大容量FLASH、用于对外数据通信的高速通信口、用于人机对话的键盘和LCD显示屏。

5.根据权利要求4所述的电能表现场参数记录仪，其特征在于：所述采样方式选择部分中，数字开关的公共端接所述6路A/D转换器的启动引脚，晶振电路的输出经分频器后，输出一固定频率信号接数字开关的一个触点，从所述6路模拟电压信号中取出一路至方波整形电路，整形后的工频信号再经锁相倍频电路将信号频率锁定为工频频率的若干倍后，接数字开关的另一个触点。

6.根据权利要求3或4所述的电能表现场参数记录仪，其特征在于：各电压取样电路采用精密电阻分压器，各电流取样电路采用电子补偿式精密电流互感器，所述精密电流互感器的2次输出绕组上连接精密电阻做I/V变换，将输出的电流信号转换为电压信号。

7.根据权利要求4所述的电能表现场参数记录仪，其特征在于：电压电流输入部分(I)包括 3个电压取样电路第一电压取样电路(10.1)、第二电压取样电路(10.2)及第三电压取样电路(10.3)、3个电流取样电路第一电流取样电路(11.1)、第二电流取样电路(11.2)及第三电流取样电路(11.3)、3个U程控放大器第一U程控放大器(12.1)、第二U程控放大器(12.2)、第三U程控放大器(12.3)、3个I程控放大器第一I程控放大器(13.1)、第二I程控放大器(13.2)、第三I程控放大器(13.3)；模数转换部分(II)包括6个A/D转换器第一A/D转换器(14.1)、第二A/D转换器(14.2)、第三A/D转换器(14.3)、第四A/D转换器(14.4)、第五A/D转换器(14.5)、第六A/D转换器(14.6)；采样方式选择部分(III)包括方波整形电路(15)、锁相倍频电路(16)、分频器(17)、晶振电路(18)及数字开关(20)；数据接收管理部分IV包括DSP(22)、电平转换电路(29)、6个锁存器第一锁存器(19.1)、第二锁存器(19.2)、第三锁存器(19.3)、第四锁存器(19.4)、第五锁存器(19.5)、第六锁存器(19.6)、地址译码器(21)、多输入与非门(28)、光耦电路(23)、大容量FLASH(26)、高速通信口(27)、LCD显示屏(24)及键盘(25)；

第一电压取样电路(10.1)、第二电压取样电路(10.2)及第三电压取样电路(10.3)分别接三相电压输入端(Ua、Ub、Uc)，并对相应的三相电压信号进行取样，第一电压取样电路(10.1)、第二电压取样电路(10.2)及第三电压取样电路(10.3)输出端分别接第一U程控放大器(12.1)、第二U程控放大器(12.2)及第三U程控放大器(12.3)输入端，进行程控放大，第一U程控放大器(12.1)、第二U程控放大器(12.2)及第三U程控放大器(12.3)的控制输入端分别接DSP(22)的相应U量程控制输出端，第一U程控放大器(12.1)、第二U程控放大器(12.2)及第三U程控放大器(12.3)的输出端分别接第一A/D转换器(14.1)、第二A/D转换器(14.2)、第三A/D转换器(14.3)的信号输入端(Vin)，其中仅第一电压取样电路(10.1)输出端接方波整形电路(15)的输入端，第一A/D转换器(14.1)、第二A/D转换器(14.2)、第三A/D转换器(14.3)的输出Dout及 分别接第一锁存器(19.1)、第二锁存器(19.2)、第三锁存器(19.3)的输入端；

第一电流取样电路(11.1)、第二电流取样电路(11.2)及第三电流取样电路(11.3)分别接三相电流输入端Ia+及Ia-、Ib+及Ib-、Ic+及Ic-，并对相应的三相电流信号进行取样，第一电流取样电路(11.1)、第二电流取样电路(11.2)及第三电流取样电路(11.3)输出端分别接第一I程控放大器(13.1)、第二I程控放大器(13.2)及第三I程控放大器(13.3)输入端，进行程控放大，第一I程控放大器(13.1)、第二I程控放大器(13.2)及第三I程控放大器(13.3)的控制输入端分别接DSP(22)的相应I量程控制输出端，第一I程控放大器(13.1)、第二I程控放大器(13.2)及第三I程控放大器(13.3)的输出端分别接第四A/D转换器(14.4)、第五A/D转换器(14.5)、第六A/D转换器(14.6)的信号输入端(Vin)，第四A/D转换器(14.4)、第五A/D转换器(14.5)、 第六A/D转换器(14.6)的输出Dout及 

分别接第四锁存器(19.4)、第五锁存器(19.5)、第六锁存器(19.6)的输入端；

模数转换部分II中的各A/D转换器芯片的 引脚相连后接至数字开关（20）的公共端，各A/D转换器的 

引脚连接相应锁存器的时钟端，6个A/D转换器的 

引脚同时还分别接多输入与非门(28)的输入端，多输入与非门(28)的输出接DSP(22)的中断口“XINT1”，用于触发DSP(22)取数中断，6个锁存器的输出接DSP(22)的数据总线“XD”，DSP(22)的地址总线“XA”与片选信号 

接地址译码器(21)的输入端，地址译码器(21)的6根输出线则分别接6个锁存器(19.1、19.2、19.3、19.4、19.5、19.6)的输出允许引脚，方波整形电路(15)输出端连接锁相倍频电路(16)输入端及DSP(22)的捕获单元引脚CAP1，方波整形电路(15)输出的方波为工频周波，该信号送DSP(22)的一个捕获单元引脚(CAP1)，“被校表低频脉冲输入”经光耦电路(23)送DSP(22)的另一个捕获单元引脚CAP2，DSP(22)通过GPIO口与大容量FLASH(26)和高速通信口(27)相连接，LCD显示屏(24)和键盘(25)挂接在DSP(22)未用的GPIO口上。

8.根据权利要求6所述的电能表现场参数记录仪，其特征在于：电流取样电路包括电流互感器(B1)、由运算放大器(A1)、电阻(R1-R3)、电容(C1、C2)构成的放大电路及精密电阻(R4)；电流互感器(B1)的二次补偿绕组W2接所述放大电路输入，电流互感器(B1)的二次输出绕组(W3)接精密电阻(R4)，电流互感器(B1)的一次输入绕组(W1)接相应电流输入端。 

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