CN103616659B - 智能电能表瞬间电压中断下可靠性的自动测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及公开了一种用于智能电能表瞬间电压中断下可靠性的自动测试装置及其方法，包括自动测试控制器、可编程控制器PLC、交流接触器和不少于两台被检智能电能表，其中自动测试控制器为安装有自动测试软件且带有通讯接口的计算机设备。自动测试控制器通过RS232或TCP/IP接口与可编程控制器PLC连接，通过RS485接口与被检智能电能表连接；可编程控制器PLC通过控制信号接口与交流接触器连接。电压回路相互并联的被检电能表与交流接触器K按串联方式连接。自动测试控制器通过控制可编程控制器PLC按照设定的多种不同时间间隔反复控制交流接触器K接通与断开，实现对被检智能电能表在多种不同时间间隔内频繁上电与掉电；自动测试控制器通过检测对比被检智能电能表在频繁上掉电前与频繁上掉电后的运行数据，对被检智能电能表在瞬间电压中断情况下的可靠性做出评价。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种检测智能电能表在瞬间电压中断情况下，智能电能表处理机制是否可靠的自动测试方法，属于智能电能表检测技术领域。
背景技术
电压中断属于一种电能质量问题，当电压有效值降低到接近于零并持续一段时间时，称为电压中断。对于电压下降的幅度，IEC定义“接近于零”为“低于额定电压的1%”，IEEE的定义为“低于10%”。三大国际标准对于电压中断的类型根据持续时间定义对照如下表1所示：
表1 电压中断类型持续时间定义
造成电压中断的原因可能是输配电系统中发生故障、设备故障或控制失灵以及运行人员误操作等，一般来讲，由系统故障造成的中断持续时间由保护装置是由保护装置的动作时间决定的，通常对于非永久性故障，瞬时重合闸将会使电压中断时间限定在工频下的30个周期以内。带有延时的重合闸可能导致暂时的或短时的电压中断。由设备故障等造成的电压中断时间一般是无规律的。
对于作为计量器具的智能电能表来说，上电与掉电处理是极为关键的一个环节，直接关系到所计量数据的保存与读取是否正确。在电压中断（即掉电）发生时，智能电能表硬件应产生一个掉电信号传送给本身的MCU，并利用电容或电池在一段时间内保证本身硬件的正常运行。MCU接收到掉电信号后，在智能电能表软件中产生一个掉电中断。智能电能表软件接收到掉电中断后，会停止其他正在处理的流程，进入掉电处理流程，对MCU的各个端口进行处理，并将需要保存的各类数据存储到内部存储芯片中。掉电处理流程根据不同的表型与存储数据的大小，大约用时在十几毫秒到三百毫秒之间。掉电流程执行完成以后，智能电能表软件进入低功耗运行模式。当电压恢复（即上电）时，智能电能表硬件会对本身的MCU产生一个复位信号，智能电能表软件会重新恢复正常运行并进入上电处理流程，对相关硬件进行自检及初始化，对MCU各端口进行初始化，读取上次掉电时保存的各类数据等。
由此可以看出，如果智能电能表在运行中遇到IEEE Std.1250-1995中所定义的瞬间电压中断（电压中断时间0.5个周波到30个周波，即10毫秒到600毫秒），智能电能表软件很可能会遇到掉电处理流程没有完成即又收到复位信号的情况，同时，在另一种相反情况下，智能电能表在运行中遇到瞬间电压恢复，智能电能表软件很可能会遇到上电处理流程没有完成即又收到掉电信号的情况，在这两种情况下，如果智能电能表的处理机制不完善的话，就有可能会出现数据紊乱等故障现象，后果往往是难以预计的。
这种故障的出现，与瞬间电压中断的时间、发生的频率以及智能电能表的类型、内部软、硬件设计都有一定的关系，因此出现的概率很低。但考虑到目前挂网智能电能表的数量，这种现象的出现也有一定的数量。从现场故障分析情况来看，现场智能电能表出现数据错乱，大多都是在停电前后发生的。目前没有专门的自动测试方法对这种情况进行测试，通过一般的测试手段不但操作繁琐，而且很难发现。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种在瞬间电压中断情况下，对多台智能电能表进行多次检测，判断智能电能表运行机制是否可靠的自动测试装置方法，即智能电能表在瞬间电压中断情况下可靠性的自动测试方法，解决了现有技术上的缺陷。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
一种智能电能表瞬间电压中断下可靠性的自动测试装置，包括自动测试控制器、可编程控制器、交流接触器K和不少于两台被检智能电能表；
自动测试控制器通过通讯接口与可编程控制器连接，并通过RS485接口与被检智能电能表连接，用于检测并记录被检智能电能表的关键运行状态与运行数据；可编程控制器通过控制信号接口与交流接触器连接，用于给被检智能电能表上电；电压回路相互并联的被检电能表与交流接触器按串联方式连接。作为优先考虑，上述通讯接口为RS232或TCP/IP。
一种智能电能表瞬间电压中断下可靠性的自动测试方法，包括自动测试控制器、可编程控制器PLC、交流接触器K和不少于两台被检智能电能表。
自动测试控制器通过RS232或TCP/IP接口与可编程控制器PLC连接，通过RS485接口与被检智能电能表连接；可编程控制器PLC通过控制信号接口与交流接触器K连接；电压回路相互并联的被检电能表与交流接触器K按串联方式连接；所述测试方法包括以下步骤：
（1）对被检智能电能表进行初始检定；自动测试控制器通过控制可编程控制器接通交流接触器，给被检智能电能表上电，通过RS485检测并记录被检智能电能表的关键运行状态与运行数据；
（2）对被检智能电能表进行反复瞬间上掉电操作：自动测试控制器通过控制可编程控制器按照设定的多种不同时间间隔反复控制交流接触器接通与断开，实现对被检智能电能表在多种不同时间间隔内频繁上电与掉电；
（3）对被检智能电能表进行比对检测：自动测试控制器通过控制可编程控制器接通交流接触器，给被检智能电能表上电，通过RS485检测并记录被检智能电能表试验后的运行状态和运行数据，与初始检定时的运行状态和运行数据进行比对；
（4）重复测试：根据比对结果，并结合试验时间，若智能电能表试验后的运行状态和运行数据参数与初始检定时的运行状态和运行数据进行比对的差值小于设定阀值，且智能电能表试验时的试验执行时间小于设定上限值，则循环执行步骤（1）至步骤（5），否则执行步骤（5）；
（5）根据多次重复测试后的数据比对结果，最终对被检智能电能表在瞬间上掉电情况下的可靠性做出评价。
本发明所达到的有益效果：本发明的自动测试控制器通过控制可编程控制器PLC按照设定的多种不同时间间隔反复控制交流接触器K接通与断开，实现对被检智能电能表在多种不同时间间隔内频繁上电与掉电；自动测试控制器通过检测对比被检智能电能表在频繁上掉电前与频繁上掉电后的运行数据，对被检智能电能表在瞬间电压中断情况下的可靠性做出评价，即可有效判断电能表在瞬间电压中断情况下的处理机制是否可靠。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1是本发明的系统架构图。
图2 是本发明的自动测试软件流程图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
从图1可以看出，本发明的智能电能表在瞬间电压中断情况下可靠性的自动测试装置，其包括自动测试控制器、可编程控制器PLC、交流接触器K和不少于两台被检智能电能表。自动测试控制器通过RS232或TCP/IP接口与可编程控制器PLC连接，通过RS485接口与被检智能电能表连接；可编程控制器PLC通过控制信号接口与交流接触器K连接。电压回路相互并联的被检电能表与交流接触器K按串联方式连接。
采用可编程控制器PLC能够保证对交流接触器的控制稳定运行，不容易受到外界干扰，能可靠保证检测的长时间进行；采用交流接触器对电源进行切换，对电路的切换时间最低可达到10毫秒以内，可以满足瞬间电压中断持续时间0.5周波到30周波的要求（对于50Hz的工频，0.5周波为10毫秒），这是采用现有检定台体无法达到的（现有检定台体电源切换一般都在1秒以上），能够很好的模拟现场电压瞬时中断的现象。
本实施案例中，自动测试控制器为安装有自动测试软件的通用计算机，从图2可以看出，该自动测试软件实现的自动测试方法流程如下：
步骤一，智能电能表上电并读取对比数Data(0)。自动测试控制器通过控制可编程控制器PLC接通交流继电器K给被检智能电能表上电，检测并记录被检智能电能表的各项运行数据Data(0)，如时钟、电量、事件记录等。
步骤二，判断运行方案X（X=01，或=02，或=03），并分别执行相应的控制智能电能表上掉电操作。自动测试控制器控制可编程控制器PLC按设定的多种不同时间间隔定时反复接通与断开交流继电器K，实现对被检智能电能表在多种不同时间间隔内频繁上电与掉电；上掉电时间间隔默认分为以下3类运行方案X逐次进行测试：（以下所有时间间隔均可根据检测情况自行设定）
方案X = 01：掉电时间从10毫秒开始，每次增加1毫秒，到600毫秒结束，上电时间保持3秒不变；
方案X = 02：上电时间从10毫秒开始，每次增加1毫秒，到600毫秒结束，掉电时间保持3秒不变；
方案X = 03：上电、掉电时间均从10毫秒开始，每次增加1毫秒，到600毫秒结束。
步骤三，智能电能表上电并读取Data(1)。自动测试控制器通过控制可编程控制器PLC接通交流接触器K，给被检智能电能表上电，通过RS485检测并记录被检智能电能表试验后的关键运行状态与运行数据Data(1)。
步骤四，将步骤三的Data(1)与步骤一的Data(0)进行比对，如果相关参数的差值小于设定阀值，且试验执行时间小于设定上限值，则循环执行步骤一至步骤三，否则执行步骤五。
步骤五，根据多次重复测试后的数据比对结果，最终对被检智能电能表在瞬间电压中断情况下的可靠性做出判定与评价。
经实验测的，本发明的自动测试控制器通过控制可编程控制器PLC按照设定的多种不同时间间隔反复控制交流接触器K接通与断开，实现对被检智能电能表在多种不同时间间隔内频繁上电与掉电；自动测试控制器通过检测对比被检智能电能表在频繁上掉电前与频繁上掉电后的运行数据，对被检智能电能表在瞬间电压中断情况下的可靠性做出评价，即可有效判断电能表在瞬间电压中断情况下的处理机制是否可靠。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种智能电能表瞬间电压中断下可靠性的自动测试装置的自动测试方法，自动测试装置包括自动测试控制器、可编程控制器、交流接触器和不少于两台被检智能电能表；
自动测试控制器通过RS232或TCP/IP接口与可编程控制器连接，通过RS485接口与被检智能电能表连接；可编程控制器通过控制信号接口与交流接触器K连接；电压回路相互并联的被检电能表与交流接触器按串联方式连接；所述自动测试方法包括以下步骤：
（1）对被检智能电能表进行初始检定；自动测试控制器通过控制可编程控制器接通交流接触器，给被检智能电能表上电，通过RS485检测并记录被检智能电能表的关键运行状态与运行数据；
（2）对被检智能电能表进行反复瞬间上掉电操作：自动测试控制器通过控制可编程控制器按照设定的多种不同时间间隔反复控制交流接触器接通与断开，实现对被检智能电能表在多种不同时间间隔内频繁上电与掉电；
（3）对被检智能电能表进行比对检测：自动测试控制器通过控制可编程控制器接通交流接触器，给被检智能电能表上电，通过RS485检测并记录被检智能电能表试验后的运行状态和运行数据，与初始检定时的运行状态和运行数据进行比对；
（4）重复测试：根据比对结果，并结合试验时间，若智能电能表试验后的运行状态和运行数据参数与初始检定时的运行状态和运行数据进行比对的差值小于设定阀值，且智能电能表试验时的试验执行时间小于设定上限值，则循环执行步骤（1）至步骤（3），否则执行步骤（5）；
（5）根据多次重复测试后的数据比对结果，最终对被检智能电能表在瞬间上掉电情况下的可靠性做出评价。
2.根据权利要求1所述的自动测试方法，其特征在于，所述运行数据为时钟数据或电量数据或事件记录的数据。
3.根据权利要求1所述的自动测试方法，其特征在于，所述步骤（2）中，多种不同时间间隔分为以下3类：
（A）掉电时间从10毫秒开始，每次增加1毫秒，到600毫秒结束，上电时间保持3秒不变；
（B）上电时间从10毫秒开始，每次增加1毫秒，到600毫秒结束，掉电时间保持3秒不变；
（C）上电、掉电时间均从10毫秒开始，每次增加1毫秒，到600毫秒结束。
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