CN105182277A - 电能表接线检查系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种引导用户依次自动完成测量、记录、分析和管理，且操作简单，使用方便的电能表接线检查系统，它包括测量终端、移动终端和电脑，首先，由测量终端检测接入电能表的电压信号和电流信号，并计算出检测的电压有效值、电流有效值及其相位关系，测量终端通过蓝牙或者红外等无线通信方式将检测的电压有效值、电流有效值及其相位关系发送至移动终端；然后，由移动终端根据接收的电压有效值、电流有效值及其相位关系自动完成接线分析，并由操作人员选择并确定分析结果后，保存分析记录到移动终端；最后，操作人员从现场回到办公室后，把移动终端里的分析记录通过有线传输或无线传输的方式同步到电脑，由电脑完成记录的长期保存和管理。

Description

电能表接线检查系统

技术领域

本发明涉及一种电能表接线检查工具，具体来说，涉及一种引导用户依次自动完成测量、记录、分析和管理，且操作简单，使用方便的电能表接线检查系统。

背景技术

接线检查系统用于检查电能计量装置的接线正确与否和错误接线方式，电能计量装置要正确计量电力用户消费的电能，必须采用正确的接线方式，两元件法电表的接线方式如图1所示。

因电能表本身的误差非常小，而使计量电能的误差一般只是百分之几，但因电能表计量回路的接线接错可能达到百分之几百的误差，也就是说，一线之差可能导致几万，至致上千万电量的差错，给用户或供电企业带来极大的经济损失，所以必须认真对待现场运行电能表的接线问题，确保电能表在正确的接线状态下计量电能量的大小。电能表错误接线的种类很多，有电压、电流回路短路或断路；电压、电流互感器极性接反；电能表的电压、电流元件中不是接入对应相别的电压、电流等等，电能表安装现场由于线路较长、安装隐蔽，通常难以直接观察到电能表接线情况。

目前，供电部门的做法是利用相位表分别测量各电压、电流及其相位关系，然后由技术人员分析接线情况，管理分析记录，这种做法不仅效率低而且容易引入人为错误，对人员的要求也较高。

发明内容

针对以上的不足，本发明提供了一种引导用户依次自动完成测量、记录、分析和管理，且操作简单，使用方便的电能表接线检查系统，它包括用于检测接入电能表的电压信号和电流信号，并计算出检测的电压有效值、电流有效值及其相位关系的测量终端，还包括加载有接线分析APP的移动终端，所述测量终端以无线传输的方式将电压有效值、电流有效值及其相位关系发送至移动终端，所述接线分析APP根据接收的采样数据判断电能表接线方式。

为了进一步实现本发明，所述接线分析APP包括存储单元和数据分析单元，以存储电能表的移动终端接收的采样数据和正确接线的电压电流值及相位关系。

为了进一步实现本发明，所述接线分析APP还包括资料管理单元，以完成电能表资料的新建、删除、编辑和搜索功能。

为了进一步实现本发明，所述存储单元还存储有预设的各种错误接线方式对应的电压电流关系，所述数据分析单元在电能表接线方式出现异常时，通过比对采样数据中的电压电流关系与预设的各种错误接线方式对应的电压电流关系，给出当前错误接线的接线方式。

为了进一步实现本发明，还包括加载有电脑端应用程序APP的电脑，所述接线分析APP还包括数据同步单元，以将存储单元中的存储数据同步到电脑中。

为了进一步实现本发明，所述电脑端应用程序APP可同步管理多个移动终端发送过来的数据。

为了进一步实现本发明，所述测量终端与移动终端之间采用蓝牙或者红外的数据传输的方式连接。

为了进一步实现本发明，所述测量终端包括壳体、电压表笔、电流钳和线路板，所述线路板设置于壳体的内部，所述电压表笔和电流钳分别电气连接线路板，以完成接入电能表的电压有效值、电流有效值及其相位关系的检测，以及实现检测数据的传输。

为了进一步实现本发明，所述线路板包括电压采集单元、电流采集单元、数据处理单元和数据发送单元，所述电压采集单元用于检测电能表的电压信号，所述电流采集单元用于检测电能表的电流信号，所述数据处理单元用于对接收的两个电压值和两个电流值进行处理，以获得相应的相位关系，数据发送单元用于将数据处理单元处理后的电压有效值、电流有效值和相位关系发送至移动终端。

本发明的有益效果：

1、本发明通过测量终端采样接入电能表的电压信号和电流信号，再通过无线传输的方式将采样信号发送至加载有接线分析APP的移动终端，通过移动终端自动分析结果，整个检查过程自动引导依次完成测量、记录、分析和管理操作，操作简单，使用方便，可以极大的节省人力物力。

2、本发明的移动终端通过数据同步的方式将电能表的基本资料、移动终端接收的采样数据和检查结果发送至加载电脑端应用程序APP的电脑，通过电脑对电能表进行集中管理，操作更加方便，工作效率更高。

附图说明

图1为两元件法电表的接线方式的示意图；

图2为本发明的电能表接线检查系统的系统框图；

图3为本发明的测量终端的主视图；

图4为本发明的测量终端的侧视图；

图5为本发明的测量终端的线路板的功能框图；

图6为本发明的加载在移动终端2内的接线分析APP的功能框图；

图7为本发明的两元件法的电能表连线示意图；

图8为本发明的接线分析APP的数据分析单元的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步阐述，其中，本发明的方向以图1为标准。

本发明将原来人工完成的接线、测量、记录和分析接线情况等操作过程交由电能表4接线检查系统自动完成，引导用户依次自动完成测量、记录、分析和管理的整个过程，提高工作效率，保证工作质量，降低人员要求。

本发明的电能表接线检查系统包括测量终端1、移动终端2和电脑3，如图2所示，首先，由测量终端1检测接入电能表4(检查对象)的电压信号和电流信号，并根据检测的电压信号和电流信号计算出电压有效值、电流有效值及其相位关系，测量终端1通过蓝牙或者红外等无线通信方式将检测的电压有效值、电流有效值及其相位关系发送至移动终端2；然后，由移动终端2根据接收的电压有效值、电流有效值及其相位关系自动完成接线分析，并由操作人员选择并确定分析结果后，保存分析记录到移动终端2；最后，操作人员从现场回到办公室后，把移动终端2里的分析记录通过有线传输(USB)或无线传输(WIFI)的方式同步到电脑3，由电脑3完成记录的长期保存和管理。

如图3和图4所示，测量终端1包括壳体11、电压表笔12、电流钳13、液晶屏14、电源键15和线路板，其中，壳体11采用绝缘材料制成，壳体11上设置有充电插孔111、三个电压线插孔112和两个电流钳插孔113，充电插孔111设置于壳体11的侧面，通过充电口111接入外部电源，以对测量终端1进行供电和充电；电压表笔12的尾端可采用插接的方式安装在对应的三个电压线插孔112内，以实现电压表笔12与壳体11之间可拆卸连接，从而方便测量终端1的储放和携带；电流钳13的尾端可采用插接的方式安装在对应的两个电流钳插孔113内，以实现电流钳13与壳体11之间可拆卸连接，从而方便测量终端1的储放和携带；液晶屏14设置于壳体11的正表面，通过液晶屏14显示测量状态、蓝牙状态和充电状态；电源键15设置于壳体11的侧面，通过电源键15控制测量终端1的工作状态；线路板设置于壳体11的内部，利用线路板完成接入电能表4的电压有效值、电流有效值和相应关系的检测，以及实现检测数据的传输。

其中，如图5所示，线路板包括供电单元171、电压采集单元172、电流采集单元173、数据处理单元174、显示单元175和数据发送单元176，其中，

供电单元171用于给测量终端1提供稳定的工作电压，供电单元171采用可充电锂电池，其放电管理芯片采用BQ24070，供电单元171通过充电口15而连接至外部电源，从而实现给供电单元171供电或者充电。

电压采集单元172用于检测电能表4的电压信号，电压采集单元172通过电压线插孔112与电压表笔12电气连接，利用电压表笔12获取两组电压信号，并将采样的电压信号进行模数转换，从而获得两个电压值，即Uab和Uac。

电流采集单元173用于检测电能表4的电流信号，电流采集单元173通过电流钳插孔113与电流钳13电气连接，利用电流钳13获取两组电流信号，并将电流采集单元173采样的电流信号进行模数转换，从而获得两个电流值，即Ia和Ib。电压采集单元172和电流采集单元173采用ADE7878电能计量专用芯片，能够把电压和电流模拟量以8K采样率转换为数字量，并通过其HSDC总线发送到数据处理单元174。

数据处理单元174用于对采样的电压信号和电流信号进行处理，以获取相应的电压有效值、电流有效值及其相位关系，数据处理单元174采用ST公司的一款CortexM3架构ARM处理器，处理能力满足波形存储，傅里叶计算的计算能力要求。

显示单元175用于驱动液晶屏14显示测量状态、蓝牙状态和充电状态。

数据发送单元176用于将数据处理单元174处理后的电压有效值、电流有效值和相位关系发送至移动终端2，数据发送单元176采用蓝牙或者红外等无线传输的方式将上述数据发送至移动终端2，本申请优选采用蓝牙通信方式，即数据发送单元176采用HC05蓝牙模块，其与数据处理单元174之间采用uart通信方式，该蓝牙模块通过厂家AT协议配置完成后，uart与蓝牙之间为透明传输转换，蓝牙模块设置为从机模式，上电后会一直广播自己的存在，等待手机APP端对其发起连接请求，蓝牙模块每1秒把测量到的电压有效值、电流有效值和相位关系主动发送至移动终端2。

如图6所示，移动终端2内加载有接线分析APP，接线分析APP基于android系统的移动平台开发，移动终端2可以采用平板电脑或者手机等电子设备，接线分析APP包括存储单元21、资料管理单元22、数据分析单元23和数据同步单元24，存储单元21用于存储电能表的基本资料、移动终端2接收的采样数据、正确接线的电压电流值及相位关系、预设的各种错误接线方式对应的电压电流关系和检查结果，移动终端2接收的采样数据包括电压有效值、电流有效值及相位关系，即测量终端1发送过来的监测数据，电能表的基本资料包括表号、用户名称、位置信息、联系方式、互感器变比和备注，检查结果包括当前电能表接线方式是否异常，以及出现异常时错误接线的接线方式；资料管理单元22需要完成电能表资料的新建、删除、编辑和搜索功能；数据分析单元23用于分析移动终端2接收的采样数据中的电压电流关系(比对采样数据与存储在存储单元21的正确接线的电压电流值及相位关系)，从而判断当前电能表接线方式是否正确，当前电能表接线方式出现异常时，通过比对采样数据中的电压电流关系与预设的各种错误接线方式对应的电压电流关系，从而给出当前错误接线的接线方式；数据同步单元24将存储单元21中的存储数据同步到电脑3中。

接线分析APP分为记录初始接线状态、分析提示接线状态和记录纠正后的接线状态三个步骤，即首先记录并存储初始接线状态，即测量终端1发送过来的监测数据(检测的电压有效值、电流有效值及相位关系)；然后，根据初始接线状态分析出当前电能表接线方式是否正确，当分析出前接线方式异常时，同时给出错误接线的接线方式；记录纠正后的接线状态，即记录正确的接线方式，以及正确接线状态的电压有效值、电流有效值和相位关系。

如图7所示，为了分析电能表4的接线，接线分析APP需要用到与电能表4输入一样的电压输入信息和电流输入信息，两元件法的电能表4需要测量Uab、Ucb两个电压，以及Ia、Ic两个电流，测量终端1也同样测量这4个输入电能表4的待检测量，测量端的接线与电表的接线是对应的，也就是说，电表接线怎么接，测量端就怎么测。

接线分析APP的数据分析单元23的工作流程如图8所示，接线分析APP的工作原理为：实际的电压电流满足一定的有效值及相位关系，当接线没有按照正确的方式接入电表时，这种有效值与相位的关系会产生一定的偏差，从而可以看出接线不正确，而不同的接线错误方式会表现出不同的有效值与相位关系，从而能够根据有效值与相位关系反推错误接线方式。

具体来说，企业用电正常情况下三相电压处于平衡状态，输入电表的电压满足Uab有效值约等于Ucb有效值，约等于100V，Uab与Ubc之间相位差为60°；Ia、Ic有效值大概相等，相位差120°；Uab与Ia之间的相位差反应用户用电的功率因数，功率因数一般在0.5～1之间，Uab与Ia夹角在75°到30°之间，而实际企业用电一般都装有无功补偿控制器，功率因数一般保存在0.9～0.95之间，也就是Uab与Ia夹角一般在48°到56°之间，改变接线方式会让测量到的电压电流明显偏离这个合理范围。

只要是能根据测量结果和接线方式反推该改正接线后电压电流关系的都能纳入分析范围内，主要包括电压逆相序、电流错相、电流反接、两相电流并联还有就是这些类型错误的复合错误，电流接线方式列举如下，其中I1、I2为实际接线下电表测量到的电流，Iu、Iw为正确接线下电表测量到的正确电流，以下40中电流状态囊括了常见电流错误接线状态下的电流状态，如下述电流状态1.I1＝Iu,I2＝Iw，包含表尾电流接线两相对调的错误接线方式，也包含CT接线两相对调的错误接线方式。如此，采用40种电流状态表述公式，就包括了所有CT两相对调、表尾电流两相对调、CT极性接反、表尾电流极性接反、接错B相电流等电流错接情况。

考虑到还有电压电流检测回路断线的情况，在分析以上接线错误之前，先分析断线错误，包括电压断线、电流断线，改正断线问题后再采用上述分析过程得出接线错误类型

电脑3同样加载电脑端应用程序APP，电脑端应用程序APP可同步接收移动终端2发送过来的数据，且电脑端应用APP完成与接线分析APP一样的电表资料管理与接线分析记录管理，与接线分析APP的区别主要有以下方面：

1.电脑端应用程序APP可以管理多台接线检查仪，通常以供电局为单位；

2.电脑端应用程序APP能生成和打印接线分析报告；

3.电脑端应用程序APP由于屏幕大，且有键盘鼠标，能实现更高效率的管理交互，主要表现在：

1)能先在电脑新建电表资料再同步到接线检查仪手机端；

2)能把一台移动终端2里的电表资料复制到另一台移动终端2；

3)能通过更大的屏幕更完整显示接线分析记录。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (9)

1.一种电能表接线检查系统，它包括用于检测接入电能表的电压信号和电流信号，并计算出检测的电压有效值、电流有效值及其相位关系的测量终端，其特征在于，还包括加载有接线分析APP的移动终端，所述测量终端以无线传输的方式将电压有效值、电流有效值及其相位关系发送至移动终端，所述接线分析APP根据接收的采样数据判断电能表接线方式。

2.根据权利要求1所述的电能表接线检查系统，其特征在于，所述接线分析APP包括存储单元和数据分析单元，以存储电能表的移动终端接收的采样数据和正确接线的电压电流值及相位关系。

3.根据权利要求2所述的电能表接线检查系统，其特征在于，所述接线分析APP还包括资料管理单元，以完成电能表资料的新建、删除、编辑和搜索功能。

4.根据权利要求2所述的电能表接线检查系统，其特征在于，所述存储单元还存储有预设的各种错误接线方式对应的电压电流关系，所述数据分析单元在电能表接线方式出现异常时，通过比对采样数据中的电压电流关系与预设的各种错误接线方式对应的电压电流关系，给出当前错误接线的接线方式。

5.根据权利要求2所述的电能表接线检查系统，其特征在于，还包括加载有电脑端应用程序APP的电脑，所述接线分析APP还包括数据同步单元，以将存储单元中的存储数据同步到电脑中。

6.根据权利要求5所述的电能表接线检查系统，其特征在于，所述电脑端应用程序APP可同步管理多个移动终端发送过来的数据。

7.根据权利要求1所述的电能表接线检查系统，其特征在于，所述测量终端与移动终端之间采用蓝牙或者红外的数据传输的方式连接。

8.根据权利要求1所述的电能表接线检查系统，其特征在于，所述测量终端包括壳体、电压表笔、电流钳和线路板，所述线路板设置于壳体的内部，所述电压表笔和电流钳分别电气连接线路板，以完成接入电能表的电压有效值、电流有效值及其相位关系的检测，以及实现检测数据的传输。

9.根据权利要求8所述的电能表接线检查系统，其特征在于，所述线路板包括电压采集单元、电流采集单元、数据处理单元和数据发送单元，所述电压采集单元用于检测电能表的电压信号，所述电流采集单元用于检测电能表的电流信号，所述数据处理单元用于对接收的两个电压值和两个电流值进行处理，以获得相应的相位关系，数据发送单元用于将数据处理单元处理后的电压有效值、电流有效值和相位关系发送至移动终端。