CN106918799A - 电能表远程校验方法及系统 - Google Patents

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CN106918799A CN201710235516.8A CN201710235516A CN106918799A CN 106918799 A CN106918799 A CN 106918799A CN 201710235516 A CN201710235516 A CN 201710235516A CN 106918799 A CN106918799 A CN 106918799A
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赵林
徐占河
姜振宇
丁恒春
袁瑞铭
李连浩
高帅
周丽霞
张春雪
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Abstract

本发明提出了一种电能表远程校验方法及系统,其中电能表远程校验方法包括:获取待检测电能表输入端的模拟电压信号、模拟电流信号以及所述待检测电能表的脉冲信号;将所述模拟电压信号转换为数字电压信号,模拟电流信号转换为数字电流信号;根据所述数字电压信号与数字电流信号计算校验持续时间内的校验电量;根据所述脉冲信号计算校验持续时间内的脉冲电量;对比所述校验电量与脉冲电量。本发明能有效保证校验电量与脉冲电量的测量精度,并且安装方便,采集终端与校验终端无线设置方便人员管理,同时实现实时监测。

Description

电能表远程校验方法及系统
技术领域
[0001]本发明涉及电能计量装置领域,尤其涉及一种电能表远程校验方法及系统。
背景技术
[0002]目前,电能计量装置检测存在两种方式,一种是传统的电能计量装置校验,另一种 是电能计量装置远程校验。其中,传统的电能计量装置校验依赖人工到现场的定期操作,不 仅在测试周期的制定上缺乏对计量装置的科学分析,而且还存在着人为因素会影响到测试 结果的准确性的问题。传统人工周期检验周期长,实施过程中也耗费不少人力和物力。并 且,每次在对电能表进行现场精度测试时,需要将被检表的电流回路与标准表串联、被检表 的电压回路与标准表并联,这样就要对计量屏上的接线端子进行松开和旋紧等操作,多次 操作以后常有接线端子松动或滑丝等现象,存在较大的故障隐患。另一种电能计量装置远 程校验,虽然解决了人工到现场连接线路的问题,但是并不能克服实时监测、同步误差校准 难以校准以及精度低的问题。
发明内容
[0003]本发明的目的在于提供一种实时监测、准确、操作简便的电能表远程校验方法及 系统,用于对电能表远程监测。
[0004]为了达到上述目的,本发明提出了一种电能表远程校验方法,包括:获取待检测电 能表输入端的模拟电压信号、模拟电流信号以及所述待检测电能表的脉冲信号;将所述模 拟电压信号转换为数字电压信号,模拟电流信号转换为数字电流信号;根据所述数字电压 信号与数字电流信号计算校验持续时间内的校验电量;根据所述脉冲信号计算校验持续时 间内的脉冲电量;对比所述校验电量与脉冲电量。
[0005] 进一步地,所述将所述模拟电压信号转换为数字电压信号、模拟电流信号转换为 数字电流信号之后,所述根据所述数字电压信号与数字电流信号计算校验持续时间内的校 验电量之前,还包括:采用脉冲触发的方式同步所述脉冲信号与所述数字电压信号、数字电 流信号。
[0006] 进一步地,所述对比所述校验电量与脉冲电量之前,还包括:获取所述校验持续时 间的初始时刻的所述待检测电能表的当前电量n和所述校验持续时间的终止时刻的所述 待检测电能表的当前电量W2,并计算电能表在校验持续时间内的电能表电量;对比所述电 能表电量与脉冲电量。
[0007] 为了达到上述目的,本发明还提出了一种电能表远程校验系统,包括:采集终端以 及校验终端;所述采集终端包括:电压互感器、电流互感器、AD转换器、数据同步模块;所述 电压互感器,连接现场电压接线端子,用于采集所述待检测电能表输入端的模拟电压信号; 所述电流互感器,连接现场电流接线端子,用于采集所述待检测电能表输入端的模拟电流 信号;所述AD转换器,连接所述电压互感器与电流互感器,用于将所述模拟电压信号转换为 数字电压信号,模拟电流信号转换为数字电流信号;所述数据同步模块,连接所述AD转换器 与待检测电能表的脉冲输出端,用于接收并采用脉冲触发的方式同步所述电能表脉冲信 号、所述数字电压信号以及数字电流信号,控制同步电能表脉冲信号、同步数字电压信号以 及同步数字电流信号发送给所述校验终端;所述校验终端,根据所述同步数字电压信号与 同步数字电流信号计算校验持续时间内的校验电量,根据所述同步脉冲信号计算所述校验 持续时间内的脉冲电量,对比所述校验电量与脉冲电量。
[0008] 进一步地,所述采集终端还包括:存储器,用于存储所述电能表脉冲信号、数字电 压信号以及数字电流信号。
[0009] 进一步地,所述采集终端与校验终端的通信方式包括:以太网、GPRS、RS485、 RS232。
[0010] 进一步地,所述采集终端还包括:时钟、温度湿度采集芯片、显示单元。
[0011] 进一步地,所述采集终端为多个,分别连接多个待检测电能表,用于采集并向所述 校验终端发送所述多个待检测电能表的同步电能表脉冲信号、同步数字电压信号以及同步 数字电流信号。
[0012] 进一步地,所述数据同步模块为DSP、ARM9双核架构。
[0013] 进一步地,DSP采用ADI的BF51系列高速数字信号处理芯片。
[0014] 本发明的有益效果在于,通过本发明获取待检测电能表的模拟电压信号、模拟电 流信号以及脉冲信号,对电能表的进行校验电量与脉冲电量对比,达到校验电能表的目的, 其中同步波形采样能有效保证校验电量与脉冲电量的测量精度,并且安装方便,采集终端 与校验终端无线设置方便人员管理,同时实现实时监测。
附图说明
[0015] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是 本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还 可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016] 图1为本发明实施例的电能表远程校验方法的流程图。
[0017] 图2为本发明另一实施例的电能表远程校验方法的流程图。
[0018]图3为本发明另一实施例的采用脉冲触发的方式的同步流程图。
[0019]图4为本发明又一实施例的电能表远程校验方法的流程图。
[0020]图5为本发明实施例的电能表远程校验系统与待检测电能表的连接示意图。
[0021]图6为本发明实施例的采集终端的结构示意图。
[0022]图7为本发明另一实施例的电能表远程校验系统与待检测电能表的连接示意图。
具体实施方式
[0023]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述,显然所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本 发明中的实施例,本领域相关技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实 施例,都属于本发明的保护的范围。
[0024]图1为本发明实施例的电能表远程校验方法的流程图。如图丨所示,电能表远程校 验方法,包括:S100,获取待检测电能表输入端的模拟电压信号、模拟电流信号以及所述待 检测电能表的脉冲信号;S2〇0,将所述模拟电压信号转换为数字电压信号,模拟电流信号转 换为数字电流信号;S400,根据所述数字电压信号与数字电流信号计算校验持续时间内的 校验电量;S500,根据所述脉冲信号计算校验持续时间内的脉冲电量;S800,对比所述校验 电量与脉冲电量。
[0025] 在步骤S100中,获取待检测电能表输入端的模拟电压信号、模拟电流信号以及所 述待检测电能表的脉冲信号。技术人员可以通过电压互感器测量检测电能表输入端的模拟 电压信号,通过电流互感器测量检测电能表输入端的模拟电流信号,脉冲信号可直接于待 检测电能表脉冲端口处直接采集。在步骤S200中,将步骤S100中获得的模拟电压信号转换 为数字电压信号,模拟电流信号转换为数字电流信号,用于在步骤S400中计算校验电量。在 步骤S400中,根据所述数字电压信号与数字电流信号计算校验持续时间内的校验电量,其 中校验持续时间可以认为设定,默认时间为3分钟。在步骤S500中,通过持续时间内收到的 待检测电能表脉冲数,并结合待检测电能表的出厂参数计算持续时间内的脉冲电量,最后 对比校验电量与脉冲电量,判断待检测电能表的准确程度,完成校验过程。
[0026] 图2为本发明另一实施例的电能表远程校验方法的流程图。如图2所示,本实施例 与图1的实施例不同之处在于,S200,将所述模拟电压信号转换为数字电压信号、模拟电流 信号转换为数字电流信号之后,S400,根据所述数字电压信号与数字电流信号计算校验持 续时间内的校验电量之前,还包括:S300,采用脉冲触发的方式同步所述脉冲信号与所述数 字电压信号、数字电流信号。
[0027] 在步骤S300中,采用脉冲触发的方式同步所述脉冲信号与所述数字电压信号、数 字电流信号。图3为本发明另一实施例的采用脉冲触发的方式的同步流程图,如图3所示,当 接收到校验指令,开始检测电能表的脉冲,当收到电能表脉冲的第一个脉冲时,就会置标记 位码。每次模拟电压/电流信号转换为数字电压/电流信号的转换过程完成时,都会查询该 标记位,若检测到该标记位置位,则表示已经收到第一个脉冲,此时将模拟电压/电流信号 转换为数字电压/电流信号的转换数据进行存储,直到达到该校验周期设定的最大脉冲数, 若没有收到第一个脉冲,丢弃该次采样数据,不进行存入操作。
[0028] 图4为本发明又一实施例的电能表远程校验方法的流程图。如图4所示,本实施例 与图1的实施例不同之处在于,S800,对比所述校验电量与脉冲电量之前,还包括:S600,获 取所述校验持续时间的初始时刻的所述待检测电能表的当前电量W1和所述校验持续时间 的终止时刻的所述待检测电能表的当前电量W2,并计算电能表在校验持续时间内的电能表 电量;S700,对比所述电能表电量与脉冲电量。
[0029] 在步骤S600中,获取所述校验持续时间的初始时刻的所述待检测电能表的当前电 量W1和所述校验持续时间的终止时刻的所述待检测电能表的当前电量W2,并计算电能表在 校验持续时间内的电能表电量。在脉冲电量与电能表输出电流进行误差比对时,当收到校 验命令后开始监测电能表脉冲信号,从脉冲下降沿开始读取电能表当前电量[,如累计脉 冲10000个或者1个小时以后在最后一个脉冲的下降沿开始读取此刻电能表的当前电量W2。
[0030] 在步骤S700中,对比所述电能表电量与脉冲电量。对步骤seoo中获取的W2与W1计 算差值,然后计算W2与W1差值与采集的脉冲电量的误差,即为脉冲输出误差与电量输出误 差比对结果。
[0031]在介绍了本发明实施例的电能表远程校验方法之后,接下来,对本发明实施例的 电能表远程校验系统进行介绍。该系统的实施可以参见上述方法的实施,重复之处不再赘 述。
[0032]图5为本发明实施例的电能表远程校验系统与待检测电能表的连接示意图。图6为 本发明实施例的采集终端的结构示意图。结合图5与图6所示,本发明实施例的电能表远程 校验系统,包括:采集终端100以及校验终端200;所述采集终端100包括:电压互感器11〇、电 流互感器120、AD转换器130、数据同步模块140;所述电压互感器110,连接现场电压接线端 子,用于采集所述待检测电能表输入端的模拟电压信号;所述电流互感器120,连接现场电 流接线端子,用于采集所述待检测电能表输入端的模拟电流信号;所述AD转换器130,连接 所述电压互感器110与电流互感器120,用于将所述模拟电压信号转换为数字电压信号,模 拟电流信号转换为数字电流信号;所述数据同步模块140,连接所述AD转换器130与待检测 电能表的脉冲输出端,用于接收并采用脉冲触发的方式同步所述电能表脉冲信号、所述数 字电压信号以及数字电流信号,控制同步电能表脉冲信号、同步数字电压信号以及同步数 字电流信号发送给所述校验终端200;所述校验终端200,根据所述同步数字电压信号与同 步数字电流信号计算校验持续时间内的校验电量,根据所述同步脉冲信号计算所述校验持 续时间内的脉冲电量,对比所述校验电量与脉冲电量。
[0033] 电能表300通过电压互感器400、电流互感器500连接到高压线路上测量电能。本发 明的实施例的电能表远程校验系统的采集终端100,连接现场的接线端子,用于采集输入电 能表的模拟信号,该模拟信号包括电压信号与电流信号。该输入至电能表输入端的电压信 号与电流信号的采样都是通过互感器实现的。在采集终端100中,采集终端包括电压互感器 110与电流互感器120,二者分别采集电能表输入端的电压模拟信号与电流模拟信号,将采 集到的信号传送到AD转换器130MD转换器130接收到电压、电流模拟信号后将其转换为数 字信号。即,电压模拟信号转化为电压数字信号,电流模拟信号转换为电流数字信号。转换 后的信号发送至数据同步模块140,该数据同步模块140不但接收数字电压信号、数字电流 信号,而且接收待检测电能表的脉冲信号,待检测电能表的脉冲信号可以通过RS485接口或 其他接口输送到数据同步模块140中,然后数据同步模块将数字电压信号、数字电流信号以 及电能表脉冲信号进行同步,并将这些信号数据进行打包发送给校验终端200。校验终端 200通过其计算校验持续时间内的脉冲电量,并且根据数字电压信号、数字电流信号计算校 验持续时间内的校验电量。最后,对比所述校验电量与脉冲电量,判断待检测电能表的准确 程度,从而完成远程校验。
[0034] 在具体实施中,在电压互感器的选型方面,由于高压线路上的电压一般都比较稳 定,不会存在宽范围波动,因此采集终端的电压互感器的选型相对比较简单,只需要所选的 电压互感器能够在高压线路上的二次电压附近达到稳定的角差与比差即可。
[0035] 在电流互感器的选型方面,由于高压线路上的电流受负荷侧影响,往往会存在较 大幅度的波动,例如高铁机车经过时,牵引站的二次电流会在小电流与大电流之间频繁波 动。因此,一方面,选择的电流互感器就必须有足够宽的动态范围,并且在全量程范围内保 证良好的角差与比差。另一方面,有些工况下,现场电流往往带有较为明显的谐波,而电流 互感器本身对于谐波就存在衰减,尤其是高次谐波,为确保计量的准确性,电流互感器也必 须对谐波的幅值和相位有较小的衰减,从而使所采集的波形能够尽量涵盖现场信号的所有 频段,以便于进行精确的计算分析。
[0036]在AD转换,的选型方面,AD转换器采用AD采样芯片,而AD芯片目前分为SAR型和 S - A型:SAR型AD采样芯片是将输入模拟信号与不同的参考电压作多次比较,使转换所得 的数字量在数值上逐次逼近输入模拟量对应值,这种AD芯片的特点是转换速度较快,精度 高,但电力设备中应用的该类型AD采样芯片,其位数一般最高只能达到18位,尽管其有效位 数比例高,但总位数的限制影响了其在波动负荷计量中的应用;2: - A型AD采样芯片是目前 电能表用得较多的AD采样芯片,其原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度)信号,用数字 滤波器处理后得到数字值。电路的数字部分基本上容易单片化,因此容易做到高分辨率,且 成本较低,但缺点是转换速度慢。该类型AD采样芯片最高可以做到24位采样,但采样率不如 SAR型AD采样芯片。在具体实施中,采用24位5: - A型AD采样芯片来实现,该芯片可实现320 点每周波的高速采样,从而实现最高8KHz的频带输入,有效位数可做到20位以上,足够确保 整个电流量程范围内的数字信号精度。
[0037]在保证电能表远程校验系统的高精度监测效果的基础上,AD转换器的采样频率 为:每周波320点,每个采样点4字节,共6个通道(3个电压通道、3个电流通道)以同步采样计 算,1秒的数据量达到4Mbit,一分钟波形数据可达到MOMbit。在具体实施中,所述采集终端 与校验终端的通信方式包括:以太网、6?1^、1«485、1«232。所以,为了应对41^?8的数据量传 输,选择10M/100Mbit/s以上速率的以太网或者光纤信道传输,在专变用户、低压用户等没 有有线网络传输的地方米用4G信号传输。在传输数据方面,数字电压信号、数字电流信号可 以,过实时规约的方式上传校验终端,也可以通过文件的形式上传,考虑到录波的数据量, 若采用实时规约的方式,必须采用支持长数据传输的规约文本,同时也要支持断点续传,实 现起来较为复杂。因此,本实施例的采集数据以文件形式存储数字电压信号、数字电流信 号。通过这种文件方式,校验终端可以不必须实时采集现场装置的波形数据,只需下达校验 命令后,定时读取装置存取的波形文件,减少了大数据传输的阻塞以及不可靠性,确保电能 表远程校验系统的可靠性与准确性。
[0038]在校验终端计算方面,由于在电网中存在着谐波、频率变化及各种干扰,本实施例 采用两点采样值算法、均方根算法,全周波傅氏算法等进行交流采样。采集终端可定时启动 或收到校验命令后开始监测电能表脉冲信号启动数据采集任务。采集终端可根据实际负荷 情况自动判断是否适合校验,并给出相应的结果。采样持续时间可设定,默认为3分钟。
[0039]在具体实施中,数据同步模块140为DSP、ARM9双核架构。DSP采用綱的即51系列高 速数字信号处理芯片。DSP负责接收数字电压信号、数字电流信号、电能表的脉冲信号,将这 些数据通过SPI 口传输到ARM9核心(PU中。ARM9核心CPU负责整个电能表远程校验系统的数 据存储、温湿度采集、显示与传输功能。大数据经过打包整理后,通过通信单元传输到上方 主站中。
[0040]在具体实施中,所述采集终端还包括:时钟、温度湿度采集芯片、显示单元。温湿度 采集芯片是采集当前电能表工作的环境信息,并发送到上方主站。时钟与显示单元只是采 集终端的一些基本辅助功能,方便技术人员对采集终端的使用,其并不涉及到核心的校验 过程中。
[0041]在具体实施中,所述采集终端还包括:存储器,用于存储所述电能表脉冲信号、数 字电压信号以及数字电流信号。存储器存储采集终端工作过程中的缓存数据,其主要用途 有两个,一是当接收到的数据比较集中,产生巨量的记录,数据库的存储速度跟不上时,米 集的数据超出内存缓存的大小,这时就需要把需要存储的数据缓存到本地存储器中,当存 储压力变小的时候再向数据库中存储。另一种情况是,当数据库或者是采集服务器和数据 库服务器之间的网络发生故障的时候,为保证上报的数据的完整性,需要把收到的数据记 录保存在存储器,待故障恢复后,再存储到数据库中。
[0042]在具体实施中,电能表远程校验系统的采集终端与校验终端可以设置于同一装置 中,当信号传输困难或无法进行信号传输时,技术人员可以仅携带该装置对待检测电能表 进行校验。
[0043]图7为本发明另一实施例的电能表远程校验系统与待检测电能表的连接示意图。 如图7所示,在具体实施中,所述采集终端为多个,分别连接多个待检测电能表,用于采集并 向所述校验终端发送所述多个待检测电能表的同步电能表脉冲信号、同步数字电压信号以 及同步数字电流信号。多个用于监测不同电能表的采集终端,将采集到的电能表脉冲信号、 同步数字电压信号以及同步数字电流信号发送给所述校验终端,从而实现一对多监测。一 方面节省了硬件开支,另一方面方便了技术人员的监测与管理,只需使用一台校验终端即 可监测多个电能表。
[0044] 本发明的有益效果在于,通过本发明获取待检测电能表的模拟电压信号、模拟电 流信号以及脉冲信号,对电能表的进行校验电量与脉冲电量对比,达到校验电能表的目的, 同步波形采样能有效保证校验电量与脉冲电量的测量精度,并且安装方便,采集终端与校 验终端无线设置方便人员管理,同时实现实时监测。
[0045]以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步 详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明 的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含 在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种电能表远程校验方法,其特征在于,包括: 获取待检测电能表输入端的模拟电压信号、模拟电流信号以及所述待检测电能表的脉 冲信号; 将所述模拟电压信号转换为数字电压信号,模拟电流信号转换为数字电流信号; 根据所述数字电压信号与数字电流信号计算校验持续时间内的校验电量; 根据所述脉冲信号计算校验持续时间内的脉冲电量; 对比所述校验电量与脉冲电量。
2. 根据权利要求1所述的电能表远程校验方法,其特征在于,所述将所述模拟电压信号 转换为数字电压信号、模拟电流信号转换为数字电流信号之后,所述根据所述数字电压信 号与数字电流信号计算校验持续时间内的校验电量之前,还包括: 采用脉冲触发的方式同步所述脉冲信号与所述数字电压信号、数字电流信号。
3.根据权利要求1所述的电能表远程校验方法,其特征在于,所述对比所述校验电量与 脉冲电量之前,还包括: 获取所述校验持续时间的初始时刻的所述待检测电能表的当前电量W1和所述校验持 续时间的终止时刻的所述待检测电能表的当前电量W2,并计算电能表在校验持续时间内的 电能表电量; 对比所述电能表电量与脉冲电量。
4.一种电能表远程校验系统,其特征在于,包括:采集终端以及校验终端; 所述采集终端包括:电压互感器、电流互感器、AD转换器、数据同步模块; 所述电压互感器,连接现场电压接线端子,用于采集待检测电能表输入端的換拟电压 信号; 所述电流互感器,连接现场电流接线端子,用于采集所述待检测电能表输入端的模拟 电流伯号; 所述AD转换器,连接所述电压互感器与电流互感器,用于将所述模拟电压信号转换为 数字电压信号,模拟电流信号转换为数字电流信号; 所述数据同步模块,连接所述AD转换器与待检测电能表的脉冲输出端,用于接收并采 用脉冲触发的方式同步所述电能表脉冲信号、所述数字电压信号以及数字电流信号,控制 同步电能表脉冲信号、同步数字电压信号以及同步数字电流信号发送给所述校验终端; 所述校验终端,根据所述同步数字电压信号与同步数字电流信号计算校验持续时间内 的校验电量,根据所述同步脉冲信号计算所述校验持续时间内的脉冲电量,对比所述校验 电量与脉冲电量。
5.根据权利要求4所述的电能表远程校验系统,其特征在于,所述采集终端还包括:存 储器,用于存储所述电能表脉冲信号、数字电压信号以及数字电流信号。
6.根据权利要求4所述的电能表远程校验系统,其特征在于,所述采集终端与校验终端 的通信方式包括:以太网、GPRS、RS485、RS232。
7. 根据权利要求4所述的电能表远程校验系统,其特征在于,所述采集终端还包括:时 钟、温度湿度采集芯片、显示单元。
8. 根据权利要求4所述的电能表远程校验系统,其特征在于,所述采集终端为多个,分 别连接多个待检测电能表,用于采集并向所述校验终端发送所述多个待检测电能表的同步 电能表脉冲信号、同步数字电压信号以及同步数字电流信号。
9. 根据权利要求4所述的电能表远程校验系统,其特征在于,所述数据同步模块为DSP、 ARM9双核架构。
10. 根据权利要求9所述的电能表远程校验系统,其特征在于,DSP采用ADI的BF51系列 高速数字信号处理芯片。
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