CN103809149A - 数字化电能表的校验设备、装置及方法 - Google Patents

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杨宝琳
姚艳松
马振强
刘国跃
靳阳
任轶
陆翔宇
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Abstract

本发明公开了一种数字化电能表的校验设备、装置及方法，其中，该设备包括：处理器，用于获取电气量的模拟量，将模拟量转换成数字量，并向数字化电能表发送数字量，以及根据数字化电能表对数字量的计量结果进行误差对比。通过本发明，在一个处理芯片中实现了对数字化电能表的校验，解决现有技术中数字式电能表校验仪结构复杂的问题，提供了一种结构简单易于实现的数字化电能表的校验设备。

Description

数字化电能表的校验设备、装置及方法
技术领域
本发明涉及，具体而言，涉及一种数字化电能表的校验设备、装置及方法。
背景技术
数字化电能表是应用于数字化智能变电站的计量装置，与传统模拟式电能表不同，其输入信号为符合IEC61850（-9-1、-9-2、-9-2LE）采样值传输规范的数字报文，其采样环节在电子式互感器部分或合并单元部分完成。因此，数字化电能表的溯源和检定方式与传统电能表不同。
传统电能表输入是电压电流模拟量，通过计算累积电能，按照设定值发送电能脉冲检定电能表精度。数字化电能表输入的是数字信号，不是模拟信号，因此，数字化电能表不能按照传统电能表检定方式进行日常检定。
目前，国内对数字式校验仪正处于探索阶段。相关技术中的常见方式为：在传统电能表校验仪的基础上，增加数字化报文生成和发送模块，通过光纤以太网将数字化采样值传输到数字化电能表，因此，数字化电能表校验仪结构比传统电能表校验仪更加复杂。
具体的，现有数字化电能表校验仪硬件上一般包含模数转换（AD）采样模件、数字化报文生成和发送模件、电量计算和误差对比模件、人机界面交互及通讯模件等。采用多个中央处理器（Central Processing Unit，简称为CPU）实现，CPU之间通讯过程比较复杂且有延时，采用CPU查询电平方式测量脉冲宽度，误差较大。
综上所述，相关技术中的数字式电能表校验仪结构复杂、时延较大以及误差较大，针对该问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明旨在提供一种数字化电能表的校验设备、装置及方法，以解决现有技术中数字式电能表校验仪结构复杂的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种数字化电能表的校验设备，包括：处理器，用于获取电气量的模拟量，将所述模拟量转换成数字量，并向数字化电能表发送所述数字量，以及根据所述数字化电能表对所述数字量的计量结果进行误差对比。
进一步的，所述处理器，还用于提供人机交互界面，向显示设备发送检测结果，以及接收用户操作和配置。
进一步的，所述处理器包括内置ARM和FPGA的处理器。
进一步的，所述FPGA，用于获取电气量的模拟量，将所述模拟量转换成数字量，并向数字化电能表发送所述数字量，以及根据所述数字化电能表对所述数字量的计量结果进行误差对比；所述ARM，用于提供人机交互界面，向显示设备发送检测结果，以及接收用户操作和配置。
根据本发明的另一个方面，提供了一种数字化电能表的校验装置，设置于处理器中，包括：模拟量采样模块，用于获取电气量的模拟量，并将所述模拟量转换成数字量；发送模块，用于向所述数字化电能表发送所述数字量；误差对比模块，用于根据所述数字化电能表对所述数字量的计量结果进行误差对比。
进一步的，所述误差对比模块包括：计量单元，用于对获取的所述电气量进行计量；脉冲采集单元，用于采集所述数字化电能表对所述数字量计量达到预设值时发送脉冲信号；误差对比单元，用于根据所述脉冲信号和所述计量单元的计量结果确定所述数字化电能表的计量误差。
进一步的，所述发送模块包括：报文转换单元，用于将所述数字量转换成以太网报文；报文发送单元，用于向所述数字化电能表发送所述以太网报文。
进一步的，所述装置还包括：人机交互模块，用于提供人机交互界面，向显示设备发送检测结果，以及接收用户操作和配置。
进一步的，所述装置还包括：通信模块，用于与外围设备进行通信，其中，所述外围设备包括：打印机和模拟源控制。
进一步的，所述模拟量采样模块、发送模块和误差对比模块设置在所述处理器的FPGA中。
根据本发明的又一个方面，提供了一种数字化电能表的校验方法，应用于本发明上述任一项所述的设备中，包括：校验设备获取电气量的模拟量，将所述模拟量转换成数字量；所述校验设备向数字化电能表发送所述数字量；所述校验设备根据所述数字化电能表对所述数字量的计量结果进行误差对比。
进一步的，所述校验设备根据所述数字化电能表对所述数字量的计量结果进行误差对比，包括：所述校验设备对获取的所述电气量进行计量；所述校验设备采集所述数字化电能表对所述数字量计量达到预设值时发送脉冲信号；所述校验设备根据所述脉冲信号和所述计量单元的计量结果确定所述数字化电能表的计量误差。
应用本发明的技术方案，数字化电能表的校验设备的处理器获取电气量的模拟量，将该模拟量转换成数字量，并向数字化电能表发送该数字量，以及根据数字化电能表对该数字量的计量结果进行误差对比。在一个处理芯片中实现了对数字化电能表的校验，解决现有技术中数字式电能表校验仪结构复杂的问题，提供了一种结构简单易于实现的数字化电能表的校验设备。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的数字化电能表的校验设备的示意图；
图2是根据本发明实施例的数字化电能表的校验装置的结构框图；
图3是根据本发明实施例优选的误差对比模块的结构框图；
图4是根据本发明实施例优选的发送模块的结构框图；
图5是根据本发明实施例优选的数字化电能表的校验装置的结构框图；以及
图6是根据本发明实施例的数字化电能表的校验方法的流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
根据本发明实施例，提供了一种数字化电能表的校验设备，采用单一芯片实现数字化电能表校验仪的功能。
图1是根据本发明实施例的数字化电能表的校验设备的示意图，如图1所示，该设备主要包括：处理器1，用于获取电气量的模拟量，将该模拟量转换成数字量，并向数字化电能表发送该数字量，以及根据数字化电能表对数字量的计量结果进行误差对比。
通过本发明实施例，在一个处理芯片中实现了对数字化电能表的校验，解决现有技术中数字式电能表校验仪结构复杂的问题，提供了一种结构简单易于实现的数字化电能表的校验设备。
在本发明实施例的一个优选实施方式中，处理器1，还用于提供人机交互界面，向显示设备发送检测结果，以及接收用户操作和配置。用户可以通过人机交互界面进行操作和配置，处理器1可以将对数字化电能表的检测结果发送至显示设备，显示设备将检测结果呈现给用户。
在本发明实施例的一个实施方式中，处理器包括内置ARM和现场可编程门阵列（FieldProgrammable Gate Array，简称为FPGA）的处理器。ARM和FPGA之间通过中断方式通讯，通讯信息通过内存传递。优选地，FPGA，用于获取电气量的模拟量，将模拟量转换成数字量，并向数字化电能表发送数字量，以及根据数字化电能表对数字量的计量结果进行误差对比；ARM，用于提供人机交互界面，向显示设备发送检测结果，以及接收用户操作和配置。
通过本优选实施方式吗，采用单一芯片即可实现整个数字化电能表校验仪的功能，并且采样环节和校验对比采样硬件逻辑实现，提高了系统的精度，降低了处理时延。
根据本发明实施例，还提供了一种数字化电能表的校验装置，该装置设置在本发明提供的上述设备的处理器中。
图2是根据本发明实施例的数字化电能表的校验装置的结构框图，如图2所示，该装置主要包括：模拟量采样模块10、发送模块12和误差对比模块14。其中，模拟量采样模块10，用于获取电气量的模拟量，并将该模拟量转换成数字量；发送模块12，与模拟量采样模块10相耦合，用于向数字化电能表发送上述数字量；误差对比模块14，与发送模块12相耦合，用于根据数字化电能表对数字量的计量结果进行误差对比。
通过本发明实施例，处理器中的模拟量采样模块10获取电气量的模拟量，并将该模拟量转换成数字量；发送模块12向数字化电能表发送上述数字量；误差对比模块14根据数字化电能表对数字量的计量结果进行误差对比，在一个处理芯片中实现了对数字化电能表的校验，解决现有技术中数字式电能表校验仪结构复杂的问题。
图3是根据本发明实施例优选的误差对比模块的结构框图，如图3所示，误差对比模块14主要包括：计量单元142，用于对获取的电气量进行计量；脉冲采集单元144，用于采集数字化电能表对数字量计量达到预设值时发送脉冲信号；误差对比单元146，与计量单元142和脉冲采集单元144相耦合，用于根据采集到的脉冲信号和计量单元的计量结果确定数字化电能表的计量误差。
图4是根据本发明实施例优选的发送模块的结构框图，如图4所示，发送模块12主要包括：报文转换单元122，用于将上述数字量转换成以太网报文；报文发送单元124，与报文转换单元122相耦合，用于向数字化电能表发送上述以太网报文。
在本发明实施例的一个优选实施方中，模拟量采样模块10、发送模块12和误差对比模块14设置在处理器的FPGA中，从而可以提高处理的实时性，提高测量准确度。对于其他模块，可用设置在ARM中。通过本优选实施方式，采样环节和测量脉冲宽度采样硬件逻辑实现，提高了系统的精度。
图5是根据本发明实施例优选的数字化电能表的校验装置的结构框图，如图5所示，该装置还可以包括：人机交互模块16，与模拟量采样模块10相耦合，用于提供人机交互界面，向显示设备发送检测结果，以及接收用户操作和配置。优选地，如图5所示，该装置还可以还包括：通信模块18，与人机交互模块16相耦合，用于与外围设备进行通信，其中，外围设备包括：打印机和模拟源控制。
根据本发明实施例，对应于上述设备和装置，还提供了一种数字化电能表的校验方法，该方法应用于本发明实例提供的上述设备中。
图6是根据本发明实施例的数字化电能表的校验方法的流程图，如图6所示，该方法主要包括步骤S602至步骤S606：
步骤S602，校验设备获取电气量的模拟量，将该模拟量转换成数字量；
步骤S604，校验设备向数字化电能表发送上述数字量；
步骤S606，校验设备根据数字化电能表对上述数字量的计量结果进行误差对比。
通过本发明实施例，数字化电能表的校验设备的处理器获取电气量的模拟量，将该模拟量转换成数字量，并向数字化电能表发送该数字量，以及根据数字化电能表对该数字量的计量结果进行误差对比。在一个处理芯片中实现了对数字化电能表的校验，解决现有技术中数字式电能表校验仪结构复杂的问题。
在本发明实施例的一个优选实施方式中，校验设备根据数字化电能表对数字量的计量结果进行误差对比，包括：校验设备对获取的电气量进行计量，采集数字化电能表对数字量计量达到预设值时发送脉冲信号；校验设备根据脉冲信号和计量单元的计量结果确定数字化电能表的计量误差。
在实际应用中，可以设置数字化电能表在计量1千瓦时电量后向校验设备发送脉冲信号，校验设备判断自身计量的时间与数字化电能表反馈脉冲信号的时间，例如，校验设备在1S内计量了1千瓦时的电量，而数字化电能表在1.2秒后反馈脉冲信号，则对比可知数字化电能表计量误差为0.2千瓦时。
在本发明实施例中，还可以在显示设备上显示检测结果，以及与外围设备通信，例如，在打印机上打印检测结果等。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：采用内置ARM和FPGA架构的芯片实现数字化电能表的校验功能对实时性高的功能模块，采用FPGA实现是，而实时性低的功能在ARM部分实现。采用硬件逻辑控制AD采样和测量脉冲输入宽度，精度高，实时性好。提供了由单一芯片实现所有功能的校验设备，具有实时性好、检定精度高，并且结构简单，集成度高、可靠性高和成本低等特点。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种数字化电能表的校验设备，其特征在于，包括：
处理器，用于获取电气量的模拟量，将所述模拟量转换成数字量，并向数字化电能表发送所述数字量，以及根据所述数字化电能表对所述数字量的计量结果进行误差对比。
2.根据权利要求1所述的校验设备，其特征在于，所述处理器，还用于提供人机交互界面，向显示设备发送检测结果，以及接收用户操作和配置。
3.根据权利要求1或2所述的校验设备，其特征在于，所述处理器包括内置ARM和现场可编程门阵列FPGA的处理器。
4.根据权利要求3所述的校验设备，其特征在于，所述FPGA，用于获取电气量的模拟量，将所述模拟量转换成数字量，并向数字化电能表发送所述数字量，以及根据所述数字化电能表对所述数字量的计量结果进行误差对比；所述ARM，用于提供人机交互界面，向显示设备发送检测结果，以及接收用户操作和配置。
5.一种数字化电能表的校验装置，其特征在于，设置于处理器中，包括：
模拟量采样模块，用于获取电气量的模拟量，并将所述模拟量转换成数字量；
发送模块，用于向所述数字化电能表发送所述数字量；
误差对比模块，用于根据所述数字化电能表对所述数字量的计量结果进行误差对比。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述误差对比模块包括：
计量单元，用于对获取的所述电气量进行计量；
脉冲采集单元，用于采集所述数字化电能表对所述数字量计量达到预设值时发送脉冲信号；
误差对比单元，用于根据所述脉冲信号和所述计量单元的计量结果确定所述数字化电能表的计量误差。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述发送模块包括：
报文转换单元，用于将所述数字量转换成以太网报文；
报文发送单元，用于向所述数字化电能表发送所述以太网报文。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的装置，其特征在于，还包括：
人机交互模块，用于提供人机交互界面，向显示设备发送检测结果，以及接收用户操作和配置。
9.根据权利要求8中任一项所述的装置，其特征在于，还包括：
通信模块，用于与外围设备进行通信，其中，所述外围设备包括：打印机和模拟源控制。
10.根据权利要求5至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述模拟量采样模块、发送模块和误差对比模块设置在所述处理器的FPGA中。
11.一种数字化电能表的校验方法，应用于权利要求1至4中任一项所述的设备中，其特征在于，包括：
校验设备获取电气量的模拟量，将所述模拟量转换成数字量；
所述校验设备向数字化电能表发送所述数字量；
所述校验设备根据所述数字化电能表对所述数字量的计量结果进行误差对比。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述校验设备根据所述数字化电能表对所述数字量的计量结果进行误差对比，包括：
所述校验设备对获取的所述电气量进行计量；
所述校验设备采集所述数字化电能表对所述数字量计量达到预设值时发送脉冲信号；
所述校验设备根据所述脉冲信号和所述计量单元的计量结果确定所述数字化电能表的计量误差。
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