CN102967846A - 一种智能电能表故障自检方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智能电能表故障自检方法，电能表分别对其中的电源模块、计量模块、控制模块、存储模块、通讯模块、显示模块进行自检，对每个模块自检完成后，若无故障电能表直接退出自检模式，进入正常运行模式；若电表存在故障，电表将在液晶屏上显示相应的错误代码，维修人员可以根据代码提示进行修理。本发明不仅可以自动检测电能表，而且检测速度快，同时能发现电能表中一些隐含的故障，大大提升智能电能表的质量及可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电量计量技术领域，特别涉及一种智能电能表故障自检的方法。
背景技术
随着我国智能电网的持续推进建设，智能电表的需求巨大，同时智能电网的终端传感器智能电表的功能要求也越来越高，电路设计也越来越复杂。功能的增加，对智能电表在厂家生产过程的控制及筛选也相应提出了更高的要求。各电表产在原生产模式中对故障表的维修与检测的方法已经不再适合现在多功能的智能电表。目前，智能电表的检测方法不仅麻烦，而且检测的速度慢，不能准确找出故障的原因，还没有一种能快速准确的电能表故障自检的方法。
发明内容
发明目的：本发明针对现有技术中存在智能电表维修困难和检测速度慢的问题，提供了一种不仅可以自动检测电能表，而且检测速度快，同时能发现电能表中一些隐含的故障，大大提升产品质量及可靠性的智能电能表故障自检方法。
技术方案：本发明提供一种智能电能表故障自检方法，有如下运行步骤：
步骤100：电能表检测是否有自检命令，如果有就进行下一步，如果没有就进入正常运行模式；
步骤200：电能表判断是否为出厂状态，如果为出厂状态则进入自检运行模式，如果不为出厂状态，电能表恢复成出厂状态后进入自检运行模式；
步骤300：如电能表无故障则直接退出自检模式，进入正常运行模式；若电能表存在故障，电能表将在液晶屏上显示相应的错误代码；
所述自检运行模式包括以下步骤：
步骤201：电能表进行电源模块自检，在电源模块中设置一个电压对比区间，然后对电源模块中的掉电检测电路中的固定点的电压进行检测，判断检测到的电压值进行是否在对比区间内，若在对比区间则判断电源模块工作正常；
步骤202：电源模块自检结束后，电能表进行计量模块自检，读取计量芯片中寄存参数，然后将寄存参数进行按双字节求和，并将求和后的数据取反与计量芯片中存储的对比数据比较，从而判断计量芯片是否正常；
步骤203：计量模块自检结束后，电能表进行控制模块自检，电能表中的单片机发送继电器拉合闸命令，控制继电器断开闭合，然后检测继电器状态，判断出控制模块是否正常；
步骤204：控制模块自检结束后，电能表进行存储模块自检，对存储器每个分区的预留数据区进行读写操作，判断存储器及其通讯总线是否正常工作；
步骤205：存储模块自检结束后，电能表进行通讯模块自检，电能表先后通过内部的485通道、电力线载波及红外通讯方式的方式发送请求通讯命令帧到外接的检测设备，检测设备收到指令后回复响应帧，电能表在发送命令帧3秒内接收到响应帧则判断通讯模块工作正常；
步骤206：通讯模块自检结束后，电能表进行显示模块自检，通过读取液晶驱动电路中设定的检测数据，将检测到的数据与设定的检测数据进行比较来判断显示驱动部分是否正常工作。
有益效果：本发明与现有技术相比，电能表不仅可以自动检测故障，而且检测速度快，同时能发现电能表中一些隐含的故障，大大提升智能电能表的检测效率。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为电能表中的掉电检测电路。
具体实施方式
智能电表需处理大量计量数据和事件记录，CPU的负荷很重，而对于计量、掉电处理、通讯等事件又需要快速响应，否则将造成电表丢失电量、数据紊乱、通讯失败等现象。考虑到智能电表的工作实时性和可靠性，本发明将智能表运行设计为正常运行模式及自检运行模式，这两种模式为独立分时运行。如图1所示，智能电能表先检测是否有自检命令，通过长按6秒开机键向电能表发送自检命令；由于自检运行模式是在厂内状态下进行的，所以电能表接收到自检命令后先检测是否为出厂状态，如果为出厂状态则进入自检模式，如果不是出厂状态先恢复出厂状态后进入自检模式，在自检模式中，电能表分别对电能表中的电源模块、计量模块、控制模块、存储模块、通讯模块、显示模块进行自检，对每个模块自检完成后，若无故障电能表直接退出自检模式，进入正常运行模式；若电表存在故障，电表将在液晶屏上显示相应的错误代码，维修人员可以根据代码提示进行相对应维修方法进行修理。
本发明的整个自检过程完全是电能表自动完成，不需要人为参与；故障信息的编制及故自检的顺序，产生的故障错误信息的具有准确和可操作。
其中每一个模块检测的具体步骤如下：
电源模块的自检过程：电源模块的自检过程是在电源模块中的掉电检测电路中进行的，如图2所示，输入电压端接电阻R1的一端，电阻R1的另一端分别接电阻R2和电容C1的一端，电阻R2和电容C1的另一端接地。电源模块的自检主要是通过固定的输入电压判断检测点的电压值是否在电压模块中设置的对比区间内来判断电源模块工作是否正常。
掉电检测电路中的电阻R1的阻值为200K，电阻R2的阻值为30K，输入电压端为整流后电压+12V，检测点PWRDET正常电压U=R1*12/(R1+R2)=30*12/(200+30)=1.56V。检测点PWRDET接电能表中单片机的数模转换口，这里使用10位数模转换精度已经足够，不需要增加额外电路。由于每块智能表的变压器次级转换都有差异，正常情况下整流后的电压在11V～13V之间，可以计算得出检测点电压在1.43V～1.69V之间，如果检测到的检测点的电压在上述区间内，即可判断电源模块工作正常。
计量模块的自检过程：智能表计量模块的核心为高性能计量芯片，现使用的计量芯片均具有串行SPI通讯接口，并支持完整可靠的读寄存器、写寄存器、读写保护命令等通讯指令，但由于现所有计量芯片通讯对物理层的校验机制都存在安全漏洞，即发出读、写指令后，无法知道对方是否正确接收到数据以及是否接收到正确数据。本发明提出计量芯片寄存器数据校验机制，将计量芯片所有寄存参数进行按双字节求和，并将求和后的数据取反，设定为对比参数存储。当计量模块自检时，读取计量芯片中各种参数，然后按上述校验方法计算校验值，并将其与设定的寄存参数进行比较，从而判断计量芯片是否正常。
控制模块自检过程：控制模块的自检过程主要利用表内的继电器检测电路，当继电器合闸时，回路导通，检测回路中的光耦合器在工频信号半波截波导通，光耦合器的输出端接电能表中单片机检测引脚，检测到有导通信号即可判断继电器处于闭合状态；若继电器断开，检测回路中的光耦合器不导通，单片机检测引脚检测不到导通信号即可判断继电器处于拉闸状态。通过单片机发送继电器拉合闸命令，控制继电器断开闭合，然后检测继电器状态，可以判断出控制回路是否正常。
存储模块自检过程：智能表内优选使用的电可擦写可编程只读存储器(后称为EEPROM)，由于使用EEPROM容量都在32Kbyte以上，EEPROM写操作必须按页操作，每页64字节，若对EEPROM进行一次完整地扫描确认操作，需要在1分钟左右，如此长的时间对于自检来说太长。本发明提出了EEPROM分区的概念，并对EEPROM进行分区管理，提出分区测试EEPROM，8kbyte为1个分区，每个区预留16字节数据区，通过对此预留数据区的读写操作，判断EEPROM及其通讯总线是否正常工作，采用这种检测方法可以缩短存储模块的检测时间。
通讯模块自检过程：智能表内具有485、电力线载波及红外通讯方式，电能表首先通过485通道发送请求通讯指令到外部的信号接收与发射检测装置，信号接收与发射检测装置收到指令后回复响应帧，电能表在3秒内接收到响应帧则判断485通道工作正常；电力载波和红外采用同样的操作流程进行自检，电能表对通讯模块中三种不同通讯方式的自检使用相同的应用层判断条件，大大简化了自检过程。
显示模块自检过程：电能表主要针对液晶屏显示驱动部分进行自检，现使用的液晶驱动电路均具有内部数据读取功能，通过读取液晶驱动电路中设定检测数据，将检测到的数据与设定的检测数据进行比较来判断显示驱动部分是否正常工作。
整个自检过程完全由智能电能表自身完成，并且完全利用智能电能表原有硬件结构，未增加硬件成本。解决了智能电表生产中维修困难和速度慢的问题，并且能发现一些隐含的故障，大大提升产品质量及可靠性。
Claims (4)
1.一种智能电能表故障自检方法，其特征在于：
步骤100：电能表检测是否有自检命令，如果有就进行下一步，如果没有就进入正常运行模式；
步骤200：电能表判断是否为出厂状态，如果为出厂状态则进入自检运行模式，如果不为出厂状态，电能表恢复成出厂状态后进入自检运行模式；
步骤300：如电能表无故障则直接退出自检模式，进入正常运行模式；若电能表存在故障，电能表将在液晶屏上显示相应的错误代码；
所述自检运行模式包括以下步骤：
步骤201：电能表进行电源模块自检，在电源模块中设置一个电压对比区间，然后对电源模块中的掉电检测电路中的固定点的电压进行检测，判断检测到的电压值进行是否在对比区间内，若在对比区间则判断电源模块工作正常；
步骤202：电源模块自检结束后，电能表进行计量模块自检，读取计量芯片中寄存参数，然后将寄存参数进行按双字节求和，并将求和后的数据取反与计量芯片中存储的对比数据比较，从而判断计量芯片是否正常；
步骤203：计量模块自检结束后，电能表进行控制模块自检，电能表中的单片机发送继电器拉合闸命令，控制继电器断开闭合，然后检测继电器状态，判断出控制模块是否正常；
步骤204：控制模块自检结束后，电能表进行存储模块自检，对存储器每个分区的预留数据区进行读写操作，判断存储器及其通讯总线是否正常工作；
步骤205：存储模块自检结束后，电能表进行通讯模块自检，电能表先后通过内部的485通道、电力线载波及红外通讯方式的方式发送请求通讯命令帧到外接的信号接收与发射检测装置，信号接收与发射检测装置收到指令后回复响应帧，电能表在发送命令帧3秒内接收到响应帧则判断通讯模块工作正常；
步骤206：通讯模块自检结束后，电能表进行显示模块自检，通过读取液晶驱动电路检测数据，将检测到的数据与设定的检测数据进行比较来判断显示驱动部分是否正常工作。
2.根据权利要求1所述的一种智能电能表故障自检方法，其特征在于：步骤201中所述的电压对比区间为1.43V～1.69V。
3.根据权利要求1所述的一种智能电能表故障自检方法，其特征在于：步骤204中所述的存储器为电可擦写可编程只读存储器。
4.根据权利要求1或3所述的一种智能电能表故障自检方法，其特征在于：步骤204中所述的存储器每个分区的预留数据区为16字节。
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