CN106556724B - 电表时钟校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电表及其时钟校准方法，属于仪器仪表技术领域。现有的技术方案采用微处理器与硬时钟芯片实现电表时钟，成本高。本发明采用微处理器集成时钟实现电表时钟，要求晶体在顶点温度的时钟误差，温度补偿的二次或三次系数；对每一批次的晶体进行抽样，检测二次、三次系数是否符合要求。采用本发明技术方案，可以大大降低电表成本。

Description

电表时钟校准方法

技术领域

本发明属于仪器仪表技术领域，涉及一种电表及其时钟的精度调节方法。

背景技术

在“十二五”期间，智能电能表市场将明显受益于智能电网的全面建设。智能电能表及用电信息采集系统的普及应用和新一轮农网改造升级工程推动“一户一表”计量方式的两大优势，使市场容量骤然增加。因此也对电能表本身的性能和品质提出了严峻的挑战。

通过分析得出校表工序是影响产能的关键因素之一。由于智能表要求双路计量，如何缩短该工序时间成为提高产能的核心问题。为了提高电能表产能，有制造商或研究人员提出将原有单电流回路校表台体替换为双电流回路台体，其优点是两个回路切换由软件直接控制，方便简捷。缺点是增加设备成本电流互感器，其精度为0.1%；流压转换采用1%精度的采样电阻；专业计量芯片采用CS5464，其内部集成三路16位精度ADC，所以影响表计第二回路误差的主要因素有以下几点：1、电流互感器的误差影响；2、采样电阻阻值的误差影响3、计量芯片的通道增益系数的差异。如果能够顺利克服以上三点，单路校表存在实际可操作性。原有FCT测试系统，实现一次性完成RS485/红外通讯与编程、时钟、电压、电源功耗、电池功耗等测试。

现有的电能表技术方案采用微处理器与硬时钟芯片来完成电能表的时钟，而且硬时钟芯片选用EPON的RX-8025T，成本高。

发明内容

本发明实施例是采用微处理器集成时钟来实现电能表时钟，可以大大降低电能表成本。

电表，内部设有微处理器，用于获取电力用户耗用量数据并加以计算和输出，其进一步设有与所述微处理器相互集成的时钟，所述时钟包括：时钟晶体，用于产生第一时钟脉冲信号；高速晶体，用于产生第二时钟脉冲信号；分别连接所述时钟晶体和高速晶体的时钟捕获部，用于捕获所述第一和第二时钟脉冲信号并加以输出，且所述微处理器进一步设有晶体温度采样部、处理部和与之耦合的时间寄存器，以及数据计算部，其中所述时钟捕获部分别连接所述处理部和数据计算部以传递相应的时钟脉冲信号，处理部又与数据计算部相互通讯连接，通过所述数据计算部输出给电表内部的输出端。

在一个实施例中，处理部进一步设有一个温度补偿窗口，通过连接所述温度采样部获取时钟晶体的当前温度，计算得出所述时钟晶体当前温度下所需补偿的值，且通过其中设置的温度补偿窗口加以补偿，使得所述时钟晶体在不同温度下运行准确。

电表时钟校准方法，基于前述的电表加以实现，其包括步骤：Sl，通过时钟晶体产生第一时钟脉冲信号，通过高速晶体产生第二时钟脉冲信号；S2，通过时钟捕获部捕获所述第一、第二时钟脉冲信号；S3，通过处理部从时钟捕获部获取第一时钟脉冲信号，通过连接温度采样部获取时钟晶体的当前温度，计算得出所述时钟晶体当前温度下所需补偿的值，且通过其中设置的温度补偿窗口加以补偿，且将补偿值存储至时间寄存器；S4，通过数据计算部从时钟捕获部获取第二时钟脉冲信号，且从所述处理部获取补偿值，将所述补偿值与第二时钟脉冲信号加以耦合得出日计时误差并输出。

在步骤S3中，设置补偿温度满足温度系数关系

其中γ为温度补偿三次系数，a为温度补偿二次系数，T₀为顶点温度，T为温度变量，X为在顶点温度T₀下所需补偿的常数值。

在一个实施例中，进一步包括步骤：通过处理部每秒捕获时钟晶体在当前温度下的时钟偏差值，或者通过数据计算部每秒捕获高速晶体在当前温度下的时钟偏差值；通过温度系数关系式（1）运算得到补偿值；将补偿值与所述的偏差值之一者耦合得到输出时钟值，使得最终输出值为1Hz。

在一个实施例中，温度变量T选择在-45～+75℃的范围内，否则电表内部的拉合闸控制电路被启动以切断外部电力线，所述顶点温度T₀选择在25±2℃。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的电表原理示意图。

具体实施方式

参照图1中的电表内部局部实施例原理图，其内部设有微处理器1，用于获取电力用户耗用量数据并加以计算和输出，进一步设有与所述微处理器1相互集成的时钟，所述时钟包括：时钟晶体21，用于产生第一时钟脉冲信号；高速晶体22，用于产生第二时钟脉冲信号；分别连接所述时钟晶体21和高速晶体22的时钟捕获部23，用于捕获所述第一和第二时钟脉冲信号并加以输出，且所述微处理器1进一步设有晶体温度采样部11、处理部12和与之耦合的时间寄存器13，以及数据计算部14，其中所述时钟捕获部23分别连接所述处理部12和数据计算部14以传递相应的时钟脉冲信号，处理部12又与数据计算部14相互通讯连接，通过所述数据计算部14输出给电表内部的输出端。其中处理部12选用工业级集成芯片具有集成时钟、时钟补偿窗口、LCD驱动、串口(UART)等功能，时钟晶体21选用精工时钟晶体。

在一个实施例中，处理部12进一步设有一个温度补偿窗口，通过连接所述温度采样部11获取时钟晶体21的当前温度，计算得出所述时钟晶体21当前温度下所需补偿的值，且通过其中设置的温度补偿窗口加以补偿，使得所述时钟晶体21在不同温度下运行准确。

电表时钟校准方法，基于前述的电表加以实现，其包括步骤：Sl，通过时钟晶体21产生第一时钟脉冲信号，通过高速晶体22产生第二时钟脉冲信号；S2，通过时钟捕获部23捕获所述第一、第二时钟脉冲信号；S3，通过处理部12从时钟捕获部23获取第一时钟脉冲信号，通过连接温度采样部11获取时钟晶体21的当前温度，计算得出所述时钟晶体21当前温度下所需补偿的值，且通过其中设置的温度补偿窗口加以补偿，且将补偿值存储至时间寄存器13；S4，通过数据计算部14从时钟捕获部23获取第二时钟脉冲信号，且从所述处理部12获取补偿值，将所述补偿值与第二时钟脉冲信号加以耦合得出日计时误差并输出。

在步骤S3中，设置补偿温度满足温度系数关系

其中γ为温度补偿三次系数，a为温度补偿二次系数，T₀为顶点温度，T为温度变量，X为在顶点温度T₀下所需补偿的常数值。要获得温度补偿二、三次系数以及顶点温度，只有在不同环境温度下，得到时钟晶体的偏差；通过进行数据处理，最终得到所需要的系数，即函数表达式（1）。处理部12通过测温得到当前温度，然后采用时钟补偿函数表达式，计算得到时钟晶体12在当前温度下需要补偿的值，通过微处理器中设置的时钟补偿窗口进行补偿，时钟在不同环境温度下运行准确。

在一个实施例中，进一步包括步骤：

通过处理部12每秒捕获时钟晶体21在当前温度下的时钟偏差值，或者通过数据计算部14每秒捕获高速晶体22在当前温度下的时钟偏差值；

通过温度系数关系式（1）运算得到补偿值；

将补偿值与所述的偏差值之一者耦合得到输出时钟值，使得最终输出值为1Hz。

在一个实施例中，温度变量T选择在-45～+75℃的范围内，否则电表内部的拉合闸控制电路被启动以切断外部电力线，所述顶点温度T₀选择在25±2℃。

现添加校表参数的测试（包括基准电压、采样电阻的测量），将偏差通过串口写入模块E2PROM，单片机通过补偿算法校准精度。多功能端子输出日计时误差。

Claims (4)

1.电表时钟校准方法，包括电表，内部设有微处理器（1），用于获取电力用户耗用量数据并加以计算和输出，其特征在于，进一步设有与所述微处理器（1）相互集成的时钟，所述时钟包括：时钟晶体（21），用于产生第一时钟脉冲信号；高速晶体（22），用于产生第二时钟脉冲信号；分别连接所述时钟晶体（21）和高速晶体（22）的时钟捕获部（23），用于捕获所述第一和第二时钟脉冲信号并加以输出，且所述微处理器（1）进一步设有晶体温度采样部（11）、处理部（12）和与之耦合的时间寄存器（13），以及数据计算部（14），其中所述时钟捕获部（23）分别连接所述处理部（12）和数据计算部（14）以传递相应的时钟脉冲信号，处理部（12）又与数据计算部（14）相互通讯连接，通过所述数据计算部（14）输出给电表内部的输出端，所述的处理部（12）进一步设有一个温度补偿窗口，通过连接所述温度采样部（11）获取时钟晶体（21）的当前温度，计算得出所述时钟晶体（21）当前温度下所需补偿的值，且通过其中设置的温度补偿窗口加以补偿，使得所述时钟晶体（21）在不同温度下运行准确，所述的电表时钟校准方法包括步骤：

Sl，通过时钟晶体（21）产生第一时钟脉冲信号，通过高速晶体（22）产生第二时钟脉冲信 号；

S2，通过时钟捕获部（23）捕获所述第一、第二时钟脉冲信号；

S3，通过处理部（12）从时钟捕获部（23）获取第一时钟脉冲信号，通过连接温度采样部（11）获取时钟晶体（21）的当前温度，计算得出所述时钟晶体（21）当前温度下所需补偿的值，且通过其中设置的温度补偿窗口加以补偿，且将补偿值存储至时间寄存器（13）；

S4，通过数据计算部（14）从时钟捕获部（23）获取第二时钟脉冲信号，且从所述处理部（12）获取补偿值，将所述补偿值与第二时钟脉冲信号加以耦合得出日计时误差并输出。

2.根据权利要求1所述的电表时钟校准方法，其特征在于：在步骤S3中，设置补偿温度满足温度系数关系

其中γ为温度补偿三次系数，a为温度补偿二次系数，T0为顶点温度，T为温度变量，X为在顶点温度T0下所需补偿的常数值。

3.根据权利要求1或2所述的电表时钟校准方法，其特征在于进一步包括步骤：

通过处理部（12）每秒捕获时钟晶体（21）在当前温度下的时钟偏差值，或者通过数据计算部（14）每秒捕获高速晶体（22）在当前温度下的时钟偏差值；

通过温度系数关系式（1）运算得到补偿值；

将补偿值与所述的偏差值之一者耦合得到输出时钟值，使得最终输出值为1Hz。

4.根据权利要求2所述的电表时钟校准方法，其特征在于：所述温度变量T选择在-45～+75℃的范围内，所述顶点温度T0选择在25±2℃。