CN105093165A - 一种数字化电能表脉冲信号的综合测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字化电能表脉冲信号的综合测试方法，包括以下几个项目：对电能脉冲频率精度、稳定度进行测试；对脉冲信号的幅值、占空比、时间参数与标准一致性进行测试；对脉冲常数及对应电能计量分辨率进行测试；对功率及脉冲同步性进行测试。本发明方法可以对数字化电能表的电能脉冲进行综合、全面、系统化的测试，进而对数字化电能表的误差因素进行综合分析，判断数字化电能表误差产生根源。

Description

一种数字化电能表脉冲信号的综合测试方法

技术领域

本发明涉及一种数字化电能表脉冲信号的综合测试方法，属于电能仪表技术领域。

背景技术

电能表不断累积功率值，并按定值输出脉冲信号，用以电能计量状态显示及电能表误差校验，因此脉冲信号的性能及相关指标可以反映出电能表的计量性能。脉冲信号的指标包括频率准确性、信号稳定性，信号幅值、脉冲占空比与标准规定的一致性等。目前没有关于电能脉冲信号的相关测试标准，如何对脉冲信号的指标进行测试及如何通过脉冲测试出电能表相关性能也没有相关技术文献。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数字化电能表脉冲信号的综合测试方法，对电能表脉冲信号进行综合、全面、系统化的测试。

本发明采用的技术方案如下：

一种数字化电能表脉冲信号的综合测试方法，所述综合测试包括以下几个方面：

1)对电能脉冲频率精度、稳定度进行测试，具体包括以下步骤：

1-1)被测数字化电能表数据输入口连接至虚拟功率标准源，脉冲输出口连接至高精度通用计数器；

1-2)设置虚拟功率标准源一个恒定的数字功率输出至被测数字化电能表，被测数字化电能表输出脉冲至高精度通用计数器，高精度通用计数器测量被测数字化电能表脉冲频率值；

1-3)根据被测数字化电能表铭牌标定的电能脉冲常数推算出该设置功率下的脉冲信号的理论频率值；

1-4)根据被测数字化电能表脉冲频率误差公式，计算所述步骤1-2)高精度通用计数器测量的脉冲频率值与所述步骤1-3)推算得到的理论频率值的误差，即为被测数字化电能表的脉冲频率精度，计算公式如下：

$r=\frac{f^{\′}-f}{f}$

其中，r为被测数字化电能表脉冲频率误差，f′为被测数字化电能表的脉冲频率，f为理论频率值，P为虚拟功率标准源输出功率，C为被测数字化电能表脉冲常数；

1-5)改变虚拟功率标准源输出的功率值，重复步骤1-2)至1-4)，对被测数字化电能表的脉冲频率精度进行多次测试，并计算多次测试得到的脉冲频率精度的标准偏差值，以表征被测数字化电能表的稳定性；

1-6)施加数字化电能表标准规定的各类骚扰信号至被测数字化电能表，重复步骤1-2)至1-5)，观测被测数字化电能表脉冲信号频率的稳定性变化；

2)对脉冲信号的幅值、占空比、时间参数与标准一致性进行测试，具体包括以下步骤：

2-1)被测数字化电能表数据输入口连接至虚拟功率标准源，脉冲输出口分别连接至高精度通用计数器、数字示波器；

2-2)设置虚拟功率标准源一个恒定的数字功率输出至被测数字化电能表，被测数字化电能表输出脉冲信号至高精度通用计数器、数字示波器；

2-3)高精度通用计数器、数字示波器测量脉冲信号的幅值、占空比、时间参数，并显示相应波形；

2-4)将显示的脉冲信号的幅值、占空比、时间参数与说明书中规定的参数值进行对比，确定其一致性；

3)对脉冲常数及对应电能计量分辨率进行测试，具体包括以下步骤：

3-1)被测数字化电能表数据输入口连接至虚拟功率标准源，脉冲输出口连接至高精度通用计数器；

3-2)按被测数字化电能表脉冲常数倒数对应电能值，并以1秒为时间基准计算相应功率值，设置虚拟功率标准源输出该功率标准值至被测数字化电能表，被测数字化电能表输出脉冲信号至高精度通用计数器；

3-3)高精度通用计数器测量被测数字化电能表输出的脉冲信号频率，则该脉冲信号频率值即代表了被测数字化电能表的电能计量最小分辨率；

3-4)观测或计算该脉冲信号的频率与相应功率一致性、一段时间的稳定性，从而评估电能脉冲发生机理的准确性、可靠性；

4)对功率及脉冲同步性进行测试，包括以下步骤：

4-1)依据数字化电能表与之配套的电子式互感器测量范围，设定电压互感器的额定值，按线性规则均匀设置电流互感器一次电流工作点及电流分辨率值；

4-2)将所述步骤4-1)设置的电流互感器的线性工作点分别与设定的电压互感器的额定值相乘作为虚拟功率标准源的标准功率值，测量被测数字化电能表在每一个测量点对应的脉冲频率精度及电能计量最小分辨率可测分辨率；

4-3)观测每一个测量点的功率值输出与脉冲输出响应时间的同步性、连续性。

前述的步骤1-6)中，骚扰信号为EMC电磁骚扰源。

本发明方法的优点为：可以对数字化电能表的电能脉冲进行综合、全面、系统化的测试，进而对数字化电能表的误差因素进行综合分析，判断数字化电能表误差产生根源。

附图说明

图1为本发明测试原理图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

本发明对数字化电能表脉冲信号的综合测试包括几个方面：

1、电能脉冲频率精度、稳定度测试：

电能表脉冲输出信号的频率、稳定性与其计量准确度密切相关，不同大小的功率与其脉冲输出信号频率成正比。

频率准确度检测系统如图1所示，具体方法包括以下步骤：

1-1)被测数字化电能表数据输入口连接至虚拟功率标准源，其脉冲输出口连接至高精度通用计数器；

1-2)设置虚拟功率标准源一个恒定的数字功率输出至被测数字化电能表，被测数字化电能表输出脉冲至高精度通用计数器，高精度通用计数器测量被测数字化电能表脉冲频率值；

1-3)根据被测数字化电能表铭牌标定的电能脉冲常数推算出该设置功率下的脉冲信号的理论频率值；

1-4)根据被测数字化电能表脉冲频率误差公式，计算高精度通用计数器测量的脉冲频率值与推算得到的理论频率值的误差，即为被测数字化电能表的脉冲频率精度，计算公式如下：

$r=\frac{f^{\′}-f}{f}$

其中，r为被测数字化电能表脉冲频率误差，f′为被测数字化电能表的脉冲频率，f为理论频率值，P为虚拟功率标准源输出功率，C为被测数字化电能表脉冲常数；

1-5)改变虚拟功率标准源输出的功率值，重复步骤1-2)至1-4)，对被测数字化电能表的脉冲频率精度进行多次测试，并计算多次测试得到的脉冲频率精度的标准偏差值，以表征被测数字化电能表的稳定性；

1-6)施加数字化电能表标准规定的各类骚扰信号至被测数字化电能表，如图1中的EMC电磁骚扰源，重复步骤1-2)至1-5)，观测被测数字化电能表脉冲信号频率的稳定性变化。

2、脉冲信号的幅值(电平)、占空比、时间等参数与标准一致性测试：

电能表脉冲输出信号的相关参数决定了其脉冲质量指标，如果信号相关参数不符合技术标准或检验标准器的要求，就会影响到其校验。

脉冲信号参数检测系统如图1所示，具体方法包括以下步骤：

2-1)被测数字化电能表数据输入口连接至虚拟功率标准源、其脉冲输出口分别连接至高精度通用计数器、数字示波器；

2-2)设置虚拟功率标准源一个恒定的数字功率输出至被测数字化电能表，被测数字化电能表输出脉冲信号至高精度通用计数器、数字示波器；

2-3)高精度通用计数器、数字示波器测量脉冲信号的幅值、占空比、时间等参数，并显示相应波形；

2-4)将显示的脉冲信号的幅值(电平)、占空比、时间等参数与说明书中规定的参数值进行对比，确定其一致性。

3、脉冲常数及对应电能计量分辨率测试：

由电能表脉冲常数定义知，其倒数的物理意义为每脉冲代表的电能量，即电能最小分辨率，测量其精度及稳定性，可评价电能脉冲发生机理的准确性、可靠性。

检测系统如图1所示，具体方法包括以下步骤：

3-1)被测数字化电能表数据输入口连接至虚拟功率标准源、其脉冲输出口连接至高精度通用计数器；

3-2)按被测数字化电能表脉冲常数倒数对应电能值、并以1秒为时间基准计算相应功率值，设置虚拟功率标准源输出该功率标准值至被测数字化电能表，被测数字化电能表输出脉冲信号至高精度通用计数器；

3-3)高精度通用计数器测量被测数字化电能表输出的脉冲信号频率，则该脉冲信号频率值即代表了被测数字化电能表的电能计量最小分辨率；

3-4)观测或计算该频率与相应功率一致性、一段时间的稳定性，从而评估电能脉冲发生机理的准确性、可靠性。

4、功率与脉冲同步性测试：

由于电子式电能表，无论是模拟式还是数字式，其脉冲信号并不用于电能表计度器计数及电量的走字，脉冲仅用于电能表检验及远程遥测，因此电能表脉冲输出与功率不同步性、及至差错还是难免的。

数字化电能表的功率与脉冲输出同步性测试系统如图1所示，具体方法包括以下步骤：

4-1)依据数字化电能表与之配套的电子式互感器测量范围，设定电压互感器的额定值，按线性规则均匀设置电流互感器一次电流工作点(测量点)及电流分辨率值(1mA)；

4-2)将电流互感器的这些线性测量点分别与设定的电压互感器的额定值相乘作为虚拟功率标准源的标准功率值，测量被测数字化电能表在每一个测量点对应的脉冲频率精度及电能计量最小分辨率可测分辨率；

4-3)观测每一个测量点的功率值输出与脉冲输出(响应时间)的同步性(同步输出)、连续性(一一对应)，应无异常。

本发明的数字虚拟功率标准源：可以由计算机直接仿真实现也可通过专用的虚拟数字信号发生器实现。其本质为离散化的正弦信号函数值时间序列，通过2组信号建立一种相位同步关系，达到仿真功率信号的输出。

Claims (2)

1.一种数字化电能表脉冲信号的综合测试方法，其特征在于，所述综合测试包括以下几个项目：

1)对电能脉冲频率精度、稳定度进行测试，具体包括以下步骤：

1-1)被测数字化电能表数据输入口连接至虚拟功率标准源，脉冲输出口连接至高精度通用计数器；

1-2)设置虚拟功率标准源一个恒定的数字功率输出至被测数字化电能表，被测数字化电能表输出脉冲至高精度通用计数器，高精度通用计数器测量被测数字化电能表脉冲频率值；

1-3)根据被测数字化电能表铭牌标定的电能脉冲常数推算出该设置功率下的脉冲信号的理论频率值；

1-4)根据被测数字化电能表脉冲频率误差公式，计算所述步骤1-2)高精度通用计数器测量的脉冲频率值与所述步骤1-3)推算得到的理论频率值的误差，即为被测数字化电能表的脉冲频率精度，计算公式如下：

$r=\frac{f^{\′}-f}{f}$

其中，r为被测数字化电能表脉冲频率误差，f′为被测数字化电能表的脉冲频率，f为理论频率值，P为虚拟功率标准源输出功率，C为被测数字化电能表脉冲常数；

1-5)改变虚拟功率标准源输出的功率值，重复步骤1-2)至1-4)，对被测数字化电能表的脉冲频率精度进行多次测试，并计算多次测试得到的脉冲频率精度的标准偏差值，以表征被测数字化电能表的稳定性；

1-6)施加数字化电能表标准规定的各类骚扰信号至被测数字化电能表，重复步骤1-2)至1-5)，观测被测数字化电能表脉冲信号频率的稳定性变化；

2)对脉冲信号的幅值、占空比、时间参数与标准一致性进行测试，具体包括以下步骤：

2-1)被测数字化电能表数据输入口连接至虚拟功率标准源，脉冲输出口分别连接至高精度通用计数器、数字示波器；

2-2)设置虚拟功率标准源一个恒定的数字功率输出至被测数字化电能表，被测数字化电能表输出脉冲信号至高精度通用计数器、数字示波器；

2-3)高精度通用计数器、数字示波器测量脉冲信号的幅值、占空比、时间参数，并显示相应波形；

2-4)将显示的脉冲信号的幅值、占空比、时间参数与说明书中规定的参数值进行对比，确定其一致性；

3)对脉冲常数及对应电能计量分辨率进行测试，具体包括以下步骤：

3-1)被测数字化电能表数据输入口连接至虚拟功率标准源，脉冲输出口连接至高精度通用计数器；

3-2)按被测数字化电能表脉冲常数倒数对应电能值，并以1秒为时间基准计算相应功率值，设置虚拟功率标准源输出该功率标准值至被测数字化电能表，被测数字化电能表输出脉冲信号至高精度通用计数器；

3-3)高精度通用计数器测量被测数字化电能表输出的脉冲信号频率，则该脉冲信号频率值即代表了被测数字化电能表的电能计量最小分辨率；

3-4)观测或计算该脉冲信号的频率与相应功率一致性、一段时间的稳定性，从而评估电能脉冲发生机理的准确性、可靠性；

4)对功率及脉冲同步性进行测试，包括以下步骤：

4-1)依据数字化电能表与之配套的电子式互感器测量范围，设定电压互感器的额定值，按线性规则均匀设置电流互感器一次电流工作点及电流分辨率值；

4-2)将所述步骤4-1)设置的电流互感器的线性工作点分别与设定的电压互感器的额定值相乘作为虚拟功率标准源的标准功率值，测量被测数字化电能表在每一个测量点对应的脉冲频率精度及电能计量最小分辨率可测分辨率；

4-3)观测每一个测量点的功率值输出与脉冲输出响应时间的同步性、连续性。

2.根据权利要求1所述的一种数字化电能表脉冲信号的综合测试方法，其特征在于，所述步骤1-6)中，骚扰信号为EMC电磁骚扰源。