CN106353592A - 基于仿真智能电能表的测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于仿真智能电能表的测试系统，包括仿真智能电能表及与所述仿真智能电能表的服务器，仿真智能电能表包括电能表主板及与电能表主板连接的模拟故障控制板和通讯转换控制箱，电能表主板包括微处理器、计量电路、通信模块、显示模块、费控模块、时钟模块、多功能输出模块和电源模块；计量电路包括与工频电源连接的计量模块，所述计量模块包括计量芯片、电流采样回路、电压采样回路、脉冲发生回路；电流采样电路及电压采样电路与工频电源及计量芯片连接。通过对工频电源的电流信号及电压信号进行监测并通过计量模块直接转化为脉冲向外发送给微控制器，通过微控制器完成接下来的计量工作，使得该电路结构简单且功能完善。

Description

基于仿真智能电能表的测试系统

【技术领域】

本发明涉及电能表领域，尤其涉及基于仿真智能电能表的测试系统。

【背景技术】

随着智能电网的建设，单、三相智能仿真智能电能表在电力计量中得到广泛的应用，但在使用过程中也发现了诸多问题，现场发现的故障表直接更换表计并由智能电能表厂家负责处理，因现场的装表接电工和运行维护人员技术水平的限制，无法对智能电能表的故障做完整、系统的故障报告，因此电力系统人员及表厂家技术人员无法对智能电能表出现的各类故障进行深入的研究。因此为了提高装表接电工及运行维护人员技术水平，了解并熟悉单、三相智能电能表的工作原理，当现场智能表出现故障时能做正确的故障分析及出具系统、完整的故障报告，电力系统人员和表厂家技术人员通过故障报告能对智能电能表出现的各类问题进行深入的研究，同时也为各网省电力公司与智能电能表生产企业在智能电能表6应用拓展、技术研究等方面提供了大量的实践依据。WT-F56智能仿真智能电能表故障模拟实训装置，结合用电现场现有的典型电网运行事件和智能电能表使用中的一些典型故障在装置上进行模拟演示和分析，使现场人员了解、熟悉现场的故障，通过培训、学习，了解并熟悉单、三相智能电能表的工作原理。

现有的仿真电能表的计量模块，无法提供窃电状态下的计量功能，学员无法通过仿真阶段的学习以掌握发现用户窃电的能力。

【发明内容】

本发明所要解决的问题提供一种具备检测窃电状态功能的基于仿真智能电能表的测试系统。

为达到前述目的，本发明采用如下方案：一种基于仿真智能电能表的测试系统，包括仿真智能电能表及与所述仿真智能电能表的服务器，仿真智能电能表包括电能表主板及与电能表主板连接的模拟故障控制板和通讯转换控制箱，通讯转换控制箱与电能表主板通过RS485实现通信，使通讯转换控制箱读取电能表主板的数据，通讯转换控制箱与模拟故障控制板通过RS485实现通信，电能表主板包括微处理器、计量电路、通信模块、显示模块、费控模块、时钟模块、多功能输出模块和电源模块；计量电路、通信模块、显示模块、费控模块、时钟模块、多功能输出模块与微处理器及电源模块连接；计量电路包括与工频电源连接的计量模块，所述计量模块包括计量芯片、电流采样回路、电压采样回路、脉冲发生回路；电流采样电路及电压采样电路与工频电源及计量芯片连接，所述电流采样电路采集工频电源的电压信号并发送给所述计量芯片，所述电压采样电路采集工频电源的电流信号并发送给所述计量芯片；所述计量芯片与脉冲发生回路连接，并接收所述电压信号及所述电流信号转化为脉冲后经所述脉冲发生回路向外发送,所述脉冲回路包括接收所述脉冲并放大的放大模块，还包括与所述放大模块连接并对放大后脉冲进行整流的整流模块;基于仿真智能电能表的测试系统设于密闭的外壳内，所述外壳由塑料制成,所述塑料外壳的底壁设有多个条状凸起，所述条状凸起的侧壁设有导水筋，所述导水筋从所述底壁向外延伸且宽度逐渐变小，所述条状凸起的顶部设有多个滴水尖端。

本发明的第一优选方案为：所述脉冲为方波脉冲。

本发明的第二优选方案为：所述计量芯片包括与电流采样回路、电压采样回路、脉冲发生回路连接的第一芯片及与所述第一芯片连接的第二芯片。

本发明的第三优选方案为：

一、第一芯片控制电压采样回路和电流采样回路实时采集工频电源的电压信号及电流信号；

二、当电压信号低于额定电压信号时，第一芯片启动第二芯片工作并把电压信号和电流信号实时传递给第二芯片，第二芯片启动并记录启动时间为第一时间，并每隔10分钟生成电压信号、电流信号、时间点的数据链并存储；

三、当电压信号高于额定电压信号时，第一芯片向第二芯片发出读取信号；第二芯片接收该读取信号并记录为第二时间，而后发送第一时间、第二时间、至少一个数据链给第一芯片；

四、第一芯片获取前述第一时间、第二时间、至少一个数据链后发送给微处理器；

五、微处理器接收前述第一时间、第二时间、至少一个数据链并存储，并控制显示模块显示第一时间、第二时间；

六、前述微处理器通过通讯转换控制箱与外部服务器连接，并传输所述第一时间、第二时间、至少一个数据链及电表编号给外部服务器存储；

七、所述服务器接收所述第一时间、第二时间、至少一个数据链及电表编号后，存储于硬盘上。

本发明可达到如下技术效果：

1.通过对工频电源的电流信号及电压信号进行监测并通过计量模块直接转化为脉冲向外发送给微控制器，通过微控制器完成接下来的计量工作，使得该电路结构简单且功能完善。

2.放大模块及整流模块的设置，保证了脉冲不会因其它电路的干扰而造成较大的噪声，使得微处理器无法读取。

3.通过第二芯片单独的对窃电状态进行计量，保证了窃电状态计量的准确性及可靠性。

本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。

【附图说明】

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明实施例1的仿真智能电表的模块示意图。

图2为本发明实施例1的电能表主板的模块图。

图3为本发明实施例1的计量模块的原理框图。

【具体实施方式】

下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1。

一种基于仿真智能电能表的测试系统，包括仿真智能电能表及与所述仿真智能电能表的服务器，服务器可通过网线与仿真智能电能表进行通信。

基于仿真智能电能表的测试系统设于密闭的外壳内，所述外壳由塑料制成,所述塑料外壳的底壁设有多个条状凸起，所述条状凸起的侧壁设有导水筋，所述导水筋从所述底壁向外延伸且宽度逐渐变小，所述条状凸起的顶部设有多个滴水尖端。其中，外壳为两个，一个内设服务器，一个内设仿真智能电能表。

参看图1，一种仿真智能电能表，包括电能表主板及与电能表主板连接的模拟故障控制板和通讯转换控制箱，通讯转换控制箱与电能表主板通过RS485实现通信，使通讯转换控制箱读取电能表主板的数据，通讯转换控制箱与模拟故障控制板通过RS485实现通信，使通讯转换控制箱控制模拟故障控制板以实现故障的模拟控制。

其工作流程为：通讯转换控制箱通过RS485读取电能表主板的电能信息数据，当需要设定模拟故障时，通讯转换控制箱通过RS485发送命令给模拟故障控制板，使得模拟故障控制板对电能表主板执行模拟故障控制，从而实现要执行的模拟故障。

参看图2，电能表主板包括微处理器、计量电路、通信模块、显示模块、费控模块、时钟模块、多功能输出模块和电源模块，计量电路、通信模块、显示模块、费控模块、时钟模块、多功能输出模块与微处理器及电源模块连接；其中，微处理器通过通信模块与通讯转换控制箱通信，微处理器通过总线与显示模块通信显示电能表的显示功能，微处理器与计量电路通过串行总线通信完成电能表的计量功能，微处理器通过总线控制费控模块实现费控功能，微处理器与时钟模块通过串行总线通信来获取时钟信息，微处理器与时钟模块共同控制多功能输出模块实现多功能脉冲输出，电源模块为电能表主板提供电源。

模拟故障控制板中包含主控制单元、通信单元、继电器控制单元、继电器矩阵单元。当要实现模拟故障功能时，通讯转换控制箱通过RS485发送命令给模拟故障控制板，命令会通过通信单元然后传送给主控制单元，主控制单元分析处理命令后，通过控制继电器控制单元，从而对继电器矩阵单元执行操作，从而实现模拟故障功能。具体的模拟故障实现方式为：电能表上各模块的供电电路及信号传输电路上设有多个开关。继电器控制单元可以控制前述多个开关的通断，在需要模拟某个模块发生故障时，断掉相应模块的供电电路或信号输出电路即可。

参考图3，电能表主板中计量电路包含与工频电源连接的计量模块,计量模块包含计量芯片、电流采样回路、电压采样回路、脉冲发生回路；电流采样电路及电压采样电路与工频电源及计量芯片连接，所述电流采样电路采集工频电源的电压信号并发送给所述计量芯片，所述电压采样电路采集工频电源的电流信号并发送给所述计量芯片；所述计量芯片与脉冲发生回路连接，并接收所述电压信号及所述电流信号转化为方波脉冲后经所述脉冲发生回路向外发送；微处理器包含单片机，单片机接收所述方波脉冲并转化为的电能信息数据处理保存；单片机将要显示的电能信息通过总线发送至显示模块，从而实现电能表的信息显示功能。所述脉冲回路包括接收所述脉冲并放大的放大模块，还包括与所述放大模块连接并对放大后脉冲进行整流的整流模块。

当通讯转换控制箱通过RS485对电能表主板进行信息交互时，数据通过通信单元然后到达单片机，单片机处理接收到的信息并分析处理后，经过RS485通信单元将信息回传给通讯转换控制箱；当单片机接收到通讯转换控制箱发送的控制cx命令时，单片机判断控制命令合法后，单片机会控制费控单元实现费控功能；由单片机通过串行总线与时钟模块通信，从而获取时钟信息；电源模块实现将交流电流转化为电能表所需直流电源的功能。

前述计量芯片包括与电流采样回路、电压采样回路、脉冲发生回路连接的第一芯片及与所述第一芯片连接的第二芯片，其中第一芯片用于正常工作过程中的计量工作，第二芯片用于窃电状态下的计量工作，具体工作流程如下：

一、第一芯片控制电压采样回路和电流采样回路实时采集工频电源的电压信号及电流信号；

二、当电压信号低于额定电压信号时，第一芯片启动第二芯片工作并把电压信号和电流信号实时传递给第二芯片，第二芯片启动并记录启动时间为第一时间，并每隔10分钟生成电压信号、电流信号、时间点的数据链并存储；

三、当电压信号高于额定电压信号时，第一芯片向第二芯片发出读取信号；第二芯片接收该读取信号并记录为第二时间，而后发送第一时间、第二时间、至少一个数据链给第一芯片；

四、第一芯片获取前述第一时间、第二时间、至少一个数据链后发送给微处理器；

五、微处理器接收前述第一时间、第二时间、至少一个数据链并存储，并控制显示模块显示第一时间、第二时间；

六、前述微处理器通过通讯转换控制箱与外部服务器连接，并传输所述第一时间、第二时间、至少一个数据链及电表编号给外部服务器存储；

七、所述服务器接收所述第一时间、第二时间、至少一个数据链及电表编号后，存储于硬盘上。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (4)

1.一种基于仿真智能电能表的测试系统，其特征在于：包括仿真智能电能表及与所述仿真智能电能表的服务器，仿真智能电能表包括电能表主板及与电能表主板连接的模拟故障控制板和通讯转换控制箱，通讯转换控制箱与电能表主板通过RS485实现通信，使通讯转换控制箱读取电能表主板的数据，通讯转换控制箱与模拟故障控制板通过RS485实现通信，电能表主板包括微处理器、计量电路、通信模块、显示模块、费控模块、时钟模块、多功能输出模块和电源模块；计量电路、通信模块、显示模块、费控模块、时钟模块、多功能输出模块与微处理器及电源模块连接；计量电路包括与工频电源连接的计量模块，所述计量模块包括计量芯片、电流采样回路、电压采样回路、脉冲发生回路；电流采样电路及电压采样电路与工频电源及计量芯片连接，所述电流采样电路采集工频电源的电压信号并发送给所述计量芯片，所述电压采样电路采集工频电源的电流信号并发送给所述计量芯片；所述计量芯片与脉冲发生回路连接，并接收所述电压信号及所述电流信号转化为脉冲后经所述脉冲发生回路向外发送,所述脉冲回路包括接收所述脉冲并放大的放大模块，还包括与所述放大模块连接并对放大后脉冲进行整流的整流模块；基于仿真智能电能表的测试系统设于密闭的外壳内，所述外壳由塑料制成,所述塑料外壳的底壁设有多个条状凸起，所述条状凸起的侧壁设有导水筋，所述导水筋从所述底壁向外延伸且宽度逐渐变小，所述条状凸起的顶部设有多个滴水尖端。

2.根据权利要求1所述基于仿真智能电能表的测试系统，其特征在于：所述脉冲为方波脉冲。

3.根据权利要求1所述基于仿真智能电能表的测试系统，其特征在于：所述计量芯片包括与电流采样回路、电压采样回路、脉冲发生回路连接的第一芯片及与所述第一芯片连接的第二芯片。

4.根据权利要求3所述基于仿真智能电能表的测试系统，其特征在于：

一、第一芯片控制电压采样回路和电流采样回路实时采集工频电源的电压信号及电流信号；

二、当电压信号低于额定电压信号时，第一芯片启动第二芯片工作并把电压信号和电流信号实时传递给第二芯片，第二芯片启动并记录启动时间为第一时间，并每隔10分钟生成电压信号、电流信号、时间点的数据链并存储；

三、当电压信号高于额定电压信号时，第一芯片向第二芯片发出读取信号；第二芯片接收该读取信号并记录为第二时间，而后发送第一时间、第二时间、至少一个数据链给第一芯片；

四、第一芯片获取前述第一时间、第二时间、至少一个数据链后发送给微处理器；

五、微处理器接收前述第一时间、第二时间、至少一个数据链并存储，并控制显示模块显示第一时间、第二时间；

六、前述微处理器通过通讯转换控制箱与外部服务器连接，并传输所述第一时间、第二时间、至少一个数据链及电表编号给外部服务器存储；

七、所述服务器接收所述第一时间、第二时间、至少一个数据链及电表编号后，存储于硬盘上。