CN102053181A - 现场标准电能表 - Google Patents

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阴存贞
李炜东
吴经锋
李勇
刘毅
申东晓
付阳
姚鹏超
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Abstract

本发明公开了一种现场标准电能表,包括标准电能表,所述标准电能表的表壳为高导电性金属材料,表壳上有散热透气孔,所述电能表包括有源逆变的稳压电源,还包括温度补偿系统。采用上述技术方案的现场标准电能表,实现了温度自动补偿,使标准电能表在现场受温度变化带来的影响降到最低,同时运用了有源逆变的稳压电源模块,给系统提供了稳定的电源,通过DSP自动调整系统的动态负荷,提高了电源功率的稳定性;在抗电磁干扰上,应用了非完全密封金属板电磁屏蔽方法;本发明设计合理,功能齐全,智能化程度高携带方便,能广泛的应用于现场校表和作为精度更高的计量器具。

Description

现场标准电能表技术领域[0001 ] 本发明属于电能计量装置,尤其涉及一种可以在现场使用的现场标准电能表。 背景技术
[0002] 电能表是用于测量电能量的仪器,计量精度的微小变化都会直接影响各方的利 益,为了使电能表长期准确计量,电能表除了在投入运行前要在实验室进行检定,在规定的 检定周期内进行周期检定以外,运行中还应当进行现场检测。标准电能表通常被设计和使 用在受控制的实验室环境中,以获得最高的准确度和稳定性的作为计量与测试标准的电能 表。电能表在投入运行前在实验室进行检定这个不难做到,由于受现场条件的限制我们往 往不能在现场对电能表进行校验、检测,电能计量技术与仪表在我国经济建设中起着非常 重要的作用,它的准确与否涉及供用双方的巨大经济利益,发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种可以在现场使用的现场标准电能表。
[0004] 为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种现场标准电能表,包括标准电能 表,所述标准电能表的表壳为高导电性金属材料,表壳上有散热透气孔,所述电能表包括有 源逆变的稳压电源,还包括温度补偿系统。
[0005] 所述的高导电性金属为铜或铝。
[0006] 所述的温度补偿系统包括温敏元件和温敏导线,还包括补偿软件。
[0007] 所述的电能表包括通道模块、数据采集模块、测量计算模块、上位机模块、辅助控 制模块、键盘、显示器和电源模块,通道模块与数据采集模块相连,数据采集模块与测量计 算模块相连,测量计算模块与上位机模块相连,辅助控制模块分别与上位机模块、测量计算 模块、键盘相连,电源模块分别与通道模块、数据采集模块、测量计算模块、上位机模块、辅 助控制模块、显示器相连,还包括通讯接口和脉冲接口,通讯接口与上位机模块相连,脉冲 接口与电源模块相连,所述的通道模块包括电压电流输入端子和三个结构相同的功能块。
[0008] 所述的上位机模块为工控机或单片机。
[0009] 采用上述技术方案的现场标准电能表,实现了温度自动补偿,使标准电能表在现 场受温度变化带来的影响降到最低,同时运用了有源逆变的稳压电源模块,给系统提供了 稳定的电源,通过DSP自动调整系统的动态负荷,提高了电源功率的稳定性;在抗电磁干扰 上,应用了非完全密封金属板电磁屏蔽方法;本发明设计合理,功能齐全,智能化程度高携 带方便,能广泛的应用于现场校表和作为精度更高的计量器具。附图说明
[0010] 图1为本发明的原理框图。
[0011] 图2为本发明的电路原理示意图。
[0012] 图3为温控补偿曲线示意图。3具体实施方式
[0013] 如图1、图2所示的现场标准电能表,包括通道模块、数据采集模块Ul、测量计算模 块U2、上位机模块U4、辅助控制模块U3、键盘U12、显示器U9和电源模块U8,通道模块包括 三个结构相同的功能块TO、U6、U7,功能块TO、U6、U7同时与电压电流输入端子Ul5相连,每 个功能块接收一相电压电流信号,功能块U5、U6、U7还同时与数据采集模块U2相连,数据采 集模块U2与测量计算模块Ul相连,测量计算模块Ul与上位机模块U4相连,辅助控制模块 U3分别与上位机模块U4、测量计算模块U1、键盘U12相连,电源模块分别与通道模块、数据 采集模块、测量计算模块、上位机模块、辅助控制模块、键盘、显示器、散热电扇U16相连,还 包括通讯接口和脉冲接口 U12,通讯接口包括RS232通讯口 Ull和USB 口 U10,RS232通讯 口 Ull和USB 口 UlO均与上位机模块相连,脉冲接口与电源模块相连。上位机模块可以是 工控机,也可以是单片机。
[0014] 电能表的表壳由铜或铝制成,表壳上有散热透气孔,各种模块安装在表壳内。校验 现场存有静电放电,辐射电磁场,电快速瞬变脉冲群,所以现场标准电能表的设计应保证在 有传导或辐射电磁场干扰及静电放电时不损坏,在无干扰时,能恢复其原有性能,并能准确 工作。本发明采用非完全密封金属板电磁屏蔽方法,采用铜或铝高导电性材料做成金属板, 将需保护的范围完全屏蔽起来,使内外两个范围相互不受影响。电子设备结构设计中,采用 上述屏蔽设计,能取到比较好的屏蔽效果。
[0015] 采样模块内部使用了 2路16位AD转换器,在采样时序控制下对6个通道的电压 和电流信号进行采样。采样的时序控制信号由GAL芯片产生,并受DSP模块控制。采样数 字信号合成为32位串行信号,传送给测量计算模块DSP。两模块之间的采样信号和采样控 制信号均通过光电耦合器传送,使两模块实现电气隔离。两模块的供电亦进行隔离。
[0016] 温度补偿系统:标准电能表的使用要求在允许使用的温度范围内,在相对湿度不 大于80%的条件下,输入端子和辅助电源端子对机壳,输入端子对辅助电源端子的绝缘电 阻不低于100ΜΩ,这样才能保证内部电子元器件的正常的使用。为了消除温度的变化给电 路带来的影响,既使用了软件记录各温度下的误差来进行软件补偿,又使用一些温敏元件、 温敏导线来抵消此影响,具有宽温度范围,全负荷区间曲线修正,分段程控放大可以准确测 量到Λ负荷点,如图4所示。
[0017] 电源模块:采用了有源逆变的稳压电源模块,输入端直流电直接由外部供给,这样 就得到了稳定的无杂波的电源。电源模块由开关电源盒和信号控制板组成,盒式开关电源 选用市售成品,其技术规格为:输入电压220V士 15%,输出为3组:5V 8A为主电源;+12V 2A为工控机辅助电源;24V 2A为继电器驱动电源。
[0018] 本发明以DSP为信号处理核心,采用数字乘法器原理实现基本测量功能;以上位 机为控制核心,辅之以模拟信号通道、键盘、显示器、通讯接口,实现系统功能。被测量的电 压、电流信号经过电阻分压器、电流互感器变换为适当的电压信号,送至AD转换器变换为 数字信号,再由数字信号处理器DSP进行数学运算,得到各种需要的测量数据。这些测量数 据通过通讯方式传送给控制CPU。控制CPU管理人机接口,由其响应控制键盘和通讯口,驱 动显示器,并对测试数据进行后期处理。

Claims (5)

1. 一种现场标准电能表,包括标准电能表,其特征在于:所述标准电能表的表壳为高 导电性金属材料,表壳上有散热透气孔,所述电能表包括有源逆变的稳压电源,还包括温度 补偿系统。
2.如权利要求1所述的现场标准电能表,其特征在于:所述的高导电性金属为铜或铝。
3.如权利要求1所述的现场标准电能表,其特征在于:所述的温度补偿系统包括温敏 元件和温敏导线,还包括补偿软件。
4.如权利要求1所述的现场标准电能表,其特征在于:所述的电能表包括通道模块、数 据采集模块、测量计算模块、上位机模块、辅助控制模块、键盘、显示器和电源模块,通道模 块与数据采集模块相连,数据采集模块与测量计算模块相连,测量计算模块与上位机模块 相连,辅助控制模块分别与上位机模块、测量计算模块、键盘相连,电源模块分别与通道模 块、数据采集模块、测量计算模块、上位机模块、辅助控制模块、显示器相连,还包括通讯接 口和脉冲接口,通讯接口与上位机模块相连,脉冲接口与电源模块相连,所述的通道模块包 括电压电流输入端子和三个结构相同的功能块。
5.如权利要求4所述的现场标准电能表,其特征在于:所述的上位机模块为工控机或 单片机。
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