CN103576121A - 一种智能电表恒磁检测系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能电表恒磁检测系统及其方法，包括一台或多台的恒磁检测装置、上位机、加密机、程控校表电压电流源、标准电能表、误差计算器与数字高精度电流表。系统的方法步骤包括：读取待测电表参数并进行检测操作配置；通过上位机发送检测控制指令到恒磁检测装置控制其对电表进行初检以及对异常点进行复检，记录最终的异常数据；根据检测结果生成相应的检测报告。本发明可同时使用多台恒磁检测装置通过恒磁干扰对电能表的工作电源、内置负荷开关状态以及计量精度影响量的检测，从而实现电能表的自动化批量检测；通过复测机制确认初次筛选的敏感点，极大地提高了检测的效率与准确度；能够大大提升电能表的生产效率，降低生产成本。

Description

一种智能电表恒磁检测系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种智能电表恒磁检测系统及其方法。

背景技术

智能电表是智能电网的智能终端，它已经不是传统意义上的电能表，智能电表除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外，为了适应智能电网和新能源的使用它还具有双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化的功能，智能电表代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端的发展方向。

智能电表在生产制造完成后必须按国家标准进行一系列的检测，其中一项就是关于磁场对于电能表影响的检测。考虑到电能表设备本身含有磁性材料，其工作环境不但有空间电磁场、低频电磁波，还有交变磁场与直流恒定磁场的存在，容易受到外界磁场的干扰从而导致电能表继电器或计量部件工作异常。因此，为了保证电能表质量，外界磁场在一定的量值下不得对电能表产生较大影响。传统的恒磁检测多基于单台型号相同的电能表进行处理，而且检测到的敏感点与失效点位置相对比较模糊，因此大大影响了磁场干扰检测的效率与准确度。无法实现电能表的自动化批量检测，大大限制了电能表的生产、检测效率与检测的精度。

发明内容

为了解决上述智能电表恒磁检测存在的不足，本发明提供一种智能电表恒磁检的设计方案。

一种智能电表恒磁检测系统，包括一台或多台的恒磁检测装置以及通过串口与恒磁检测装置连接的上位机，还包括与上位机连接的加密机和程控校表电压电流源，以及分别与程控校表电压电流源连接的标准电能表、误差计算器与数字高精度电流表；所述上位机存储有各种不同类型电表的配置参数的配置文件。

具体的，还设置有与恒磁检测装置连接的电流互感器及电压回路电流传感器，电压回路电流传感器与数字高精度电流表连接；所述电流互感器及电压回路电流传感器分别与程控校表电压电流源连接。

更具体的，所述恒磁检测装置包括固定底座，设置于固定底座上的活动臂，活动臂上设有一恒磁干扰磁块，设置于固定底座上用于安置待检测电表的活动卡座；所述活动臂包括与固定底座固定连接的支架，与支架活动连接的第一活动臂以及与第一活动臂活动连接的第二活动臂，恒磁干扰磁块设置于第二活动臂上并与第二活动臂活动连接。

更具体的，所述支架上设有支架导轨第一活动臂通过与支架导轨连接的第一步进电机与支架进行活动连接，第一活动臂沿支架导轨进行垂直方向的上下移动。

进一步的，所述第一活动臂上设有活动臂转轴，第二活动臂通过活动臂转轴与第一活动臂活动连接；所述第二活动臂与支架导轨相互垂直，设置有滑动导轨，恒磁干扰磁块通过第二步进电机与滑动导轨活动连接，并沿滑动导轨在第二活动臂上进行往返运动。

更进一步的，所述活动卡座包括设置于固定底座上方的电表固定座以及与电表固定座连接的设置于固定底座下方固定座控制器；所述电表固定座上设有与电表进行连接的连接接口；所述固定座控制器包括导轨，安装于导轨上的第三步进电机，安装于第三步进电机上用于控制电表固定座旋转的转动电机；固定底座设有一与导轨相对应的镂空，电表固定座穿过镂空处与转动电机与连接。

本发明进一步公开了一种用于上述智能电表恒磁检测系统的检测方法，包括以下步骤：（1）将待检测电表通过连接接口固定于电表固定座上；（2）从上位机配置文件中设置选取对应的电表参数进行检测操作配置；（3）通过上位机发送检测控制指令到恒磁检测装置控制其对电表进行初检，记录相关异常数据；（4）根据异常数据，通过上位机发送检测控制指令到恒磁检测装置控制其对电表进行复检，并根据复检的结果记录最终的异常数据；（5）根据检测结果生成相应的检测报告。

具体的，所述步骤（2）的方法包括以下步骤：（21）检测各已连接待测电表的类型并读取存储的相应电表类型的配置文件，获取配置参数；（22）根据参数设置各个步进电机的步进距离；（23）根据获取的待测电表长、宽、高参数设置各个步进电机的工作范围；（24）初始化标准电能表，根据预设参数设置电表负载电流。

 更具体的，所述初检的步骤包括：（31）当恒磁检测装置接收到检测控制指令并开始进行相应操作时，上位机从标准电能表读入电表的线电流I的在单位时间内的变化量，将变化量最大位置坐标标记为最敏感点P1max，将上位机和电表通讯不正常的位置坐标标记为不正常点F1n，其中n为标号，n=1,2,3，……，下文相同；（32）若检测某一位置时标准电能表的负荷开关处于闭合状态，则上位机向待测电表发送进行一次拉闸/合闸动作的指令，若此时标准电能表通信状态功能正常，能够进行相应的操作，则进行下一个检测步骤，否则将该位置坐标标记为不正常点P2n后进行下一个检测步骤；若检测某一位置时标准电能表负荷开关处于断开的状态，则标记位置坐标为不合格点F2n后进行下一个检测步骤；（33）上位机从标准电能表读取电表电量，将精度E0变化量最大位置坐标标记为最敏感点P3max；同时若E0大于预设的阈值，则标记位置坐标为不合格点F3n，其中E0=(待测电表电量的读取值-标准电能表读取值)/ 标准电能表读取值；所述位置坐标为恒磁检测装置的恒磁干扰磁块所在的空间位置（x,y,z,r），其中x为恒磁干扰磁块第二活动臂上的相对位置，y为第一活动臂在支架导轨上的相对位置，z为第三步进电机在导轨上的相对位置，r为表固定座与导轨的相对旋转角度。

更具体的，所述复检的步骤为：（41）上位机发送控制指令到恒磁检测装置控制恒磁块运动到位置坐标P1max，并停留预设的时间长度，在此期间上位机与待测电表进行持续通讯，并读取待测电表P、U、I三个值，若能够正常通讯则判定检测通过，若连续2次通讯失败，则判定检测不通过；（42）上位机发送控制指令到恒磁检测装置控制恒磁块运动到位置坐标P2n，并发送指令让待测电表进行预设次数的拉合闸操作；若在本步骤检测中出现一次或以上的拉合闸操作导致标准电能表功能正常，则判定检测不通过。

综上所述，本发明具有以下有益效果：（1）可同时使用多台恒磁检测装置通过恒磁干扰对电能表的工作电源、内置负荷开关状态以及计量精度影响量的检测，从而实现电能表的自动化批量检测；（2）通过复测机制确认初次筛选的敏感点，极大地提高了检测的效率与准确度；（3）能够大大提升电能表的生产效率，降低生产成本。

附图说明

图1为本发明所述智能电表恒磁检测系统的系统框架示意图；

图2为本发明所述恒磁检测装置的整体结构示意图；

图3为本发明所述恒磁检测装置的侧视结构示意图；

图4为本发明所述恒磁检测装置的电表固定座结构示意图；

图5为本发明所述智能电表恒磁检测系统检测方法的初检流程示意图；

图6为本发明所述智能电表恒磁检测系统检测方法的复检流程示意图；

图7为本发明所述恒磁检测装置对待测电表的检测步骤示意图；

图8为本发明所述恒磁干扰磁块检测运动轨迹示意图。

具体实施方式

为了让本领域的技术人员能够更好地了解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步的阐述。

本发明揭示了一种智能电表恒磁检测系统及其方法。

如图1所示，本发明首先公开了一种智能电表恒磁检测系统，包括一台或多台的恒磁检测装置以及通过串口与恒磁检测装置连接的上位机，还包括（通过IP协议）与上位机连接的加密机和程控校表电压电流源，以及（通过RS485串口）分别与程控校表电压电流源连接的标准电能表、误差计算器与数字高精度电流表；所述上位机存储有各种不同类型电表的配置参数的配置文件。还设置有与恒磁检测装置连接的电流互感器及电压回路电流传感器，电压回路电流传感器与数字高精度电流表连接；所述电流互感器及电压回路电流传感器分别与程控校表电压电流源连接。

    在检测的过程中，误差计算器根据程控校表电压电流源的读数与标准电能表的读数进行误差计算。任一恒磁检测装置的电流回路开路时，电流互感器（本实施例中采用三相电流互感器）可自动短接并有报警信息；电压回路电流传感器（本实施例中采用三相电压回路电流传感器）对出现的短路状态实现短路保护及报警功能。

    如图2和3所示，所述恒磁检测装置包括固定底座1，设置于固定底座1上的活动臂2，活动臂2上设有一恒磁干扰磁块3，设置于固定底座1上用于安置待检测电表的活动卡座4；所述活动臂2包括与固定底座1固定连接的支架21，与支架21活动连接的第一活动臂22以及与第一活动臂22活动连接的第二活动臂23，恒磁干扰磁块3设置于第二活动臂23上并与第二活动臂23活动连接。支架21上设有支架导轨211第一活动臂22通过与支架导轨211连接的第一步进电机与支架21进行活动连接，第一活动臂22沿支架导轨211进行垂直方向的上下移动。

所述第一活动臂22上设有活动臂转轴，第二活动臂23通过活动臂转轴与第一活动臂22活动连接；所述第二活动臂23与支架导轨211相互垂直，设置有滑动导轨231，恒磁干扰磁块3通过第二步进电机与滑动导轨231活动连接，并沿滑动导轨231在第二活动臂23上进行往返运动。

所述活动卡座4包括设置于固定底座1上方的电表固定座41以及与电表固定座41连接的设置于固定底座1下方固定座控制器42；所述电表固定座41上设有与电表进行连接的连接接口（如图4所示）；所述固定座控制器42包括导轨，安装于导轨上的第三步进电机，安装于第三步进电机上用于控制电表固定座旋转的转动电机；固定底座设有一与导轨相对应的镂空，电表固定座41穿过镂空处与转动电机与连接。

    本发明进一步公开了一种用于上述智能电表恒磁检测系统的检测方法。

进行检测时，将待检测电表通过连接接口固定于电表固定座上，由4根铜柱插入待测电表底面接口。

检测平台加电初始化复位，从上位机配置文件中设置选取对应的电表参数进行检测操作配置，读取待测电表的长宽高参数以及待测电表的单相、三相类型选择等。根据获取的待测电表长、宽、高参数设置各个步进电机的工作范围。初始化标准电能表（即电能表复位），待测电表合闸，设置标准电能表电压、电流与频率，并设置根据预设参数设置电表负载电流。

通过上位机发送检测控制指令到恒磁检测装置控制其对电表进行初检，记录相关异常数据；分时发送检测命令到各恒磁检测装置；并根据相关的配置参数设置恒磁干扰磁块在X，Y，Z，R轴方向的运动距离，为节省运动时间，恒磁干扰磁块每次后退距离为待测电表与恒磁干扰磁块距离的一半。

当如图5所示，恒磁检测装置接收到检测控制指令并开始进行相应操作时，选取待测电表第一个面进行初检。恒磁干扰磁块扫描单前点P0，上位机从标准电能表读入待测电表的线电流I的在单位时间内的变化量ΔI，将变化量最大位置坐标标记为最敏感点P1max（x,y,z,r），由于刚开始时测试P1max无记录，因此P1max=P0。同时检测上位机和待测电表通讯是否正常若不正常则将当前点的坐标标记为不正常点F1n（x,y,z,r）。

继续检测标准电能表的负荷开关处于闭合状态，则上位机向待测电表发送执行一次拉闸/合闸动作的指令，若此时标准电能表通信状态功能正常，能够进行相应的操作，则进行下一个检测步骤，否则将该位置坐标标记为不正常点P2n（x,y,z,r）后进行下一个检测步骤；若检测某一位置时标准电能表负荷开关处于断开的状态，则标记位置坐标为不合格点F2n（x,y,z,r）后进行下一个检测步骤。

上位机从标准电能表读取待测电表电量，将精度E₀变化量最大位置坐标标记为最敏感点P3max；同时若E₀大于预设的阈值，则标记位置坐标为不合格点F3n，其中E0=(待测电表电量的读取值-标准电能表读取值)/ 标准电能表读取值；

如图6所示，当第一个面的初检完成后，为得到更加准确的检测数据，以便进一步确定该问题点是否影响标准电能表的工作电源、内置负荷开关状态以及计量精度3项参数。根据异常数据，通过上位机发送检测控制指令到恒磁检测装置控制其对电表进行复检，并根据复检的结果记录最终的异常数据。如图5所示，当待测电表第一个面的初检完成后，上位机发送控制指令到恒磁检测装置控制恒磁块运动到位置坐标P1max（x,y,z,r），并停留预设的时间长度（根据实际需求自定义，本实施例为20分钟），在此期间上位机与待测电表进行持续通讯（一分钟不低于1次），并读取待测电表P、U、I三个值，若能够正常通讯则判定检测通过，若连续2次通讯失败，则判定检测不通过；为了继续检测其他问题，此时对判定的结果进行标记，即FLAG1=2。上位机发送控制指令到恒磁检测装置控制恒磁块运动到位置坐标P2n（x,y,z,r），并发送指令让待测电表进行预设次数（本实施例定义为5次）的拉合闸操作；若在本步骤检测中出现一次或以上的拉合闸操作导致标准电能表功能不正常，则判定检测不通过。

当待测电表的第一面检测完成后，恒磁干扰磁块回退，转动电机使电能表在R轴旋转90°后便可进行下一个面的检测。对待测电表的检测步骤可以通常采用顶面、背面、右侧面、正面、左侧面的顺序进行检测，如图7所示。其中图中的磁块即为恒磁干扰磁块。 如图8所示，在初检时，磁块的运动轨迹可以采用顺序往返模式。

当所有面都检测完毕后，上位机可根据检测结果生成相应的检测报告。

本发明所述的智能电表恒磁检测系统具有多个恒磁检测装置，上位机可同时对多个电表进行检测。实际应用中，上位机还可以连接到计量信息系统，对所生成的相关报告数据进行提交。上位机与计量信息系统的通讯通过加密机将相关的数据进行加密，防止数据的修改与不正确数据的传输。

本是实施例中为详细描述部分均采用本领域的现有技术实现。

本实施例只是本发明的较优实施方式，未进行详细描述的部分均采用公知的成熟技术。需要说明的是，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。 

Claims (10)

1. 一种智能电表恒磁检测系统，包括一台或多台的恒磁检测装置以及通过串口与恒磁检测装置连接的上位机，其特征在于，还包括与上位机连接的加密机和程控校表电压电流源，以及分别与程控校表电压电流源连接的标准电能表、误差计算器与数字高精度电流表；

所述上位机存储有各种不同类型电表的配置参数的配置文件。

2. 根据权利要求1所述的一种智能电表恒磁检测系统，其特征在于，还设置有与恒磁检测装置连接的电流互感器及电压回路电流传感器，电压回路电流传感器与数字高精度电流表连接；

所述电流互感器及电压回路电流传感器分别与程控校表电压电流源连接。

3. 根据权利要求2所述的一种智能电表恒磁检测系统，其特征在于，所述恒磁检测装置包括固定底座，设置于固定底座上的活动臂，活动臂上设有一恒磁干扰磁块，设置于固定底座上用于安置待检测电表的活动卡座；

所述活动臂包括与固定底座固定连接的支架，与支架活动连接的第一活动臂以及与第一活动臂活动连接的第二活动臂，恒磁干扰磁块设置于第二活动臂上并与第二活动臂活动连接。

4. 根据权利要求3所述的一种智能电表恒磁检测系统，其特征在于，所述支架上设有支架导轨第一活动臂通过与支架导轨连接的第一步进电机与支架进行活动连接，第一活动臂沿支架导轨进行垂直方向的上下移动。

5. 根据权利要求4所述的一种智能电表恒磁检测系统，其特征在于，所述第一活动臂上设有活动臂转轴，第二活动臂通过活动臂转轴与第一活动臂活动连接；

所述第二活动臂与支架导轨相互垂直，设置有滑动导轨，恒磁干扰磁块通过第二步进电机与滑动导轨活动连接，并沿滑动导轨在第二活动臂上进行往返运动。

6. 根据权利要求5所述的一种智能电表恒磁检测系统，其特征在于，所述活动卡座包括设置于固定底座上方的电表固定座以及与电表固定座连接的设置于固定底座下方固定座控制器；

所述电表固定座上设有与电表进行连接的连接接口；

所述固定座控制器包括导轨，安装于导轨上的第三步进电机，安装于第三步进电机上用于控制电表固定座旋转的转动电机；

固定底座设有一与导轨相对应的镂空，电表固定座穿过镂空处与转动电机与连接。

7. 一种智能电表恒磁检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将待检测电表通过连接接口固定于电表固定座上；

（2）从上位机配置文件中设置选取对应的电表参数进行检测操作配置；

（3）上位机通过串口发送PLC控制指令到恒磁检测装置控制其对电表进行初检，并记录相关异常检测点及数据；

（4）根据异常数据，通过上位机发送检测控制指令到恒磁检测装置控制其对电表进行复检，并根据复检的结果记录最终的异常数据；

（5）根据检测结果生成相应的检测报告。

8. 根据权利要求7所述的一种智能电表恒磁检测方法，其特征在于，所述步骤（2）的方法包括以下步骤：

（21）检测各已连接待测电表的类型并读取存储的相应电表类型的配置文件，获取配置参数；

（22）根据参数设置各个步进电机的步进距离；

（23）根据获取的待测电表长、宽、高参数设置各个步进电机的工作范围；

（24）初始化标准电能表，根据预设参数设置待测电表负载电流。

9. 根据权利要求8所述的一种智能电表恒磁检测方法，其特征在于，所述初检的步骤包括：

（31）当恒磁检测装置接收到检测控制指令并开始进行相应操作时，上位机从标准电能表读入电表的线电流I的在单位时间内的变化量，将变化量最大位置坐标标记为最敏感点P1max，将上位机和电表通讯不正常的位置坐标标记为不正常点F1n；

（32）若检测某一位置时标准电能表的负荷开关处于闭合状态，则上位机向待测电表发送进行一次拉闸/合闸动作的指令，若此时标准电能表通信状态功能正常，能够进行相应的操作，则进行下一个检测步骤，否则将该位置坐标标记为不正常点P2n后进行下一个检测步骤；若检测某一位置时标准电能表负荷开关处于断开的状态，则标记位置坐标为不合格点F2n后进行下一个检测步骤；

（33）上位机从标准电能表读取待测电表电量，将精度E₀变化量最大位置坐标标记为最敏感点P3max；同时若E₀大于预设的阈值，则标记位置坐标为不合格点F3n，其中E₀=(待测电表电量的读取值-标准电能表读取值)/ 标准电能表读取值；

所述位置坐标为恒磁检测装置的恒磁干扰磁块所在的空间位置（x,y,z,r），其中x为恒磁干扰磁块第二活动臂上的相对位置，y为第一活动臂在支架导轨上的相对位置，z为第三步进电机在导轨上的相对位置，r为表固定座与导轨的相对旋转角度。

10. 根据权利要求9所述的一种智能电表恒磁检测方法，其特征在于，所述复检的步骤为：

（41）上位机发送控制指令到恒磁检测装置控制恒磁块运动到位置坐标P1max，并停留预设的时间长度，在此期间上位机与待测电表进行持续通讯，并读取待测电表P、U、I三个值，若能够正常通讯则判定检测通过，若连续2次通讯失败，则判定检测不通过；

（42）上位机发送控制指令到恒磁检测装置控制恒磁块运动到位置坐标P2n，并发送指令让待测电表进行预设次数的拉合闸操作；若在本步骤检测中出现一次或以上的拉合闸操作导致标准电能表功能正常，则判定检测不通过。

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