CN107479023A - 模数一体化标准功率源及标准数字电能表量值溯源系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种模数一体化标准功率源和标准数字电能表量值溯源系统。本发明中的模数一体化标准功率源经过D/A转换模块和功率放大器后可以直接通过模拟量输出接口对传统的电能表进行校验，也可以再经过信号调理模块、A/D转换模块和协议转换模块后通过数字量输出接口对数字电能表进行校验，灵活性和通用性高；同时因为模拟量输出接口和数字量输出接口输出的信号来自相同的功率源，可以通过模拟量输出接口连接不确定度较低的传统的标准电能表，数字量输出接口连接标准数字电能表的形式用不确定度较低的传统的标准电能表对标准数字电能表进行量值溯源，解决了当前的标准数字功率源无法用于数字电能表的量值溯源以及通用性低的技术问题。

Description

模数一体化标准功率源及标准数字电能表量值溯源系统

技术领域

本发明涉及电力仪器领域，尤其涉及一种模数一体化标准功率源及标准数字电能表量值溯源系统。

背景技术

基于IEC61850的数字变电站正在全国范围内推广应用，数字电能表在数字变电站中的应用也日益广泛。数字电能表的输入接口与传统电能表的输入接口不同，不能用传统电能表的检定方法对数字电能表进行检定，需要用标准数字功率源对数字电能表进行检定。

但是目前的标准数字功率源对数字电能表进行校验时，由于标准数字功率源输出的IEC61850数据帧无法与外部实际电能标准进行量值比较，因此现有的标准数字功率源只能检查数字电能表是否丢帧以及数字电能表内部的算法是否存在明显错误，而无法用于数字电能表的量值溯源。而且目前的标准数字功率源无法对传统的电能表进行校验。因此，导致了当前的标准数字功率源无法用于数字电能表的量值溯源以及通用性低的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种模数一体化标准功率源和标准数字电能表量值溯源系统，解决了当前的标准数字功率源无法用于数字电能表的量值溯源以及通用性低的技术问题。

本发明提供了一种模数一体化标准功率源，包括：数字量输入接口、D/A转换模块、功率放大器、信号调理模块、A/D转换模块、协议转换模块、模拟量输出接口和数字量输出接口；

所述数字量输入接口与所述D/A转换模块的输入端通信连接；

所述D/A转换模块的输出端与所述功率放大器的输入端通信连接；

所述功率放大器的输出端分别与所述信号调理模块的输入端和所述模拟量输出接口通信连接；

所述信号调理模块的输出端与所述A/D转换模块的输入端通信连接；

所述A/D转换模块的输出端与所述协议转换模块的输入端通信连接；

所述协议转换模块的输出端与所述数字量输出接口通信连接。

优选地，还包括：显示屏、触屏键盘和工控机；

所述显示屏设置有触屏键盘，所述显示屏的输出端与所述工控机输入端通信连接；

所述工控机的输出端与所述数字量输入接口通信连接。

优选地，所述数字量输入接口为串行通信接口。

优选地，述串行通信接口为RS232通信接口。

优选地，所述数字量输出接口为光纤通信接口。

优选地，所述光纤通信接口具体包括：SC通信接口和/或ST通信接口和/或FC通信接口。

本发明提供了一种标准数字电能表量值溯源系统，包括：标准数字电能表、标准模拟量电能表、误差计算装置以及上述任意一种模数一体化标准功率源；

所述标准模拟量电能表的不确定度小于所述标准数字电能表的不确定度；

所述模数一体化标准功率源的数字量输出接口与所述标准数字电能表的输入端通信连接；

所述模数一体化标准功率源的模拟量输出接口与所述标准模拟量电能表的输入端通信连接；

所述标准数字电能表的输出端与所述误差计算装置的第一输入端通信连接；

所述标准模拟量电能表的输出端与所述误差计算装置的第二输入端通信连接。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明提供了一种模数一体化标准功率源，包括：数字量输入接口、D/A转换模块、功率放大器、信号调理模块、A/D转换模块、协议转换模块、模拟量输出接口和数字量输出接口；所述数字量输入接口与所述D/A转换模块的输入端通信连接；所述D/A转换模块的输出端与所述功率放大器的输入端通信连接；所述功率放大器的输出端分别与所述信号调理模块的输入端和所述模拟量输出接口通信连接；所述信号调理模块的输出端与所述A/D转换模块的输入端通信连接；所述A/D转换模块的输出端与所述协议转换模块的输入端通信连接；所述协议转换模块的输出端与所述数字量输出接口通信连接。

本发明中的模数一体化标准功率源经过D/A转换模块和功率放大器后可以直接通过模拟量输出接口对传统的电能表进行校验，也可以再经过信号调理模块、A/D转换模块和协议转换模块后通过数字量输出接口对数字电能表进行校验，灵活性和通用性高；同时因为模拟量输出接口和数字量输出接口输出的信号来自相同的功率源，可以通过模拟量输出接口连接不确定度较低的传统的标准电能表，数字量输出接口连接标准数字电能表的形式用不确定度较低的传统的标准电能表对标准数字电能表进行量值溯源，解决了当前的标准数字功率源无法用于数字电能表的量值溯源以及通用性低的技术问题。

附图说明

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它的附图。

图1为本发明提供的一种模数一体化标准功率源的一个实施例的结构示意图；

图2为本发明提供的一种标准数字电能表量值溯源系统的连接关系示意图；

其中，附图标记如下：

1、数字量输入接口；2、D/A转换模块；3、功率放大器；4、信号调理模块；5、A/D转换模块；6、协议转换模块；7、模拟量输出接口；8、数字量输出接口；9、显示屏；10、触屏键盘；11、工控机；12、模数一体化标准功率源；13、标准数字电能表；14、标准模拟量电能表；15、误差计算装置。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种模数一体化标准功率源和标准数字电能表量值溯源系统，解决了当前的标准数字功率源无法用于数字电能表的量值溯源以及通用性低的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供了一种模数一体化标准功率源的一个实施例，包括：数字量输入接口1、D/A转换模块2、功率放大器3、信号调理模块4、A/D转换模块5、协议转换模块6、模拟量输出接口7和数字量输出接口8；

数字量输入接口1与D/A转换模块2的输入端通信连接；

D/A转换模块2的输出端与功率放大器3的输入端通信连接；

功率放大器3的输出端分别与信号调理模块4的输入端和模拟量输出接口7通信连接；

信号调理模块4的输出端与A/D转换模块5的输入端通信连接；

A/D转换模块5的输出端与协议转换模块6的输入端通信连接；

协议转换模块6的输出端与数字量输出接口8通信连接。

需要说明的是，数字量输入接口1用于接收对模数一体化标准功率源的控制指令或者与人机交互界面进行信息交互；

D/A转换模块2对预设输出信号进行数模转换，从而输出相应的模拟信号；

功率放大器3对模拟信号进行放大后形成一个标准的电压、电流和功率信号；

标准的电压、电流和功率信号可以通过模拟量输出接口7直接输出，也可以通过信号调理模块4进行采样，转换成能直接输入A/D转换模块5的0-5V的小电压信号；

0-5V的小电压信号通过A/D转换模块5实时采样成数字信号；

采样得到的数字信号通过协议转换模块6转换为IEC61850数据帧，并通过数字量输出接口8输出；

本实施例中的模数一体化标准功率源经过D/A转换模块2和功率放大器3后可以直接通过模拟量输出接口7对传统的电能表进行校验，也可以再经过信号调理模块4、A/D转换模块5和协议转换模块6后通过数字量输出接口8对数字电能表进行校验，灵活性和通用性高；同时因为模拟量输出接口7和数字量输出接口8输出的信号来自相同的功率源，可以通过模拟量输出接口7连接不确定度较低的传统的标准电能表，数字量输出接口8连接标准数字电能表的形式，用不确定度较低的传统的标准电能表对标准数字电能表进行量值溯源，解决了当前的标准数字功率源无法用于数字电能表的量值溯源以及通用性低的技术问题。

以上为本发明提供的一种模数一体化标准功率源的一个实施例，以下为本发明提供的一种模数一体化标准功率源的另一个实施例。

请参阅图1，本发明提供了一种模数一体化标准功率源的另一个实施例，包括：

数字量输入接口1、D/A转换模块2、功率放大器3、信号调理模块4、A/D转换模块5、协议转换模块6、模拟量输出接口7和数字量输出接口8；

数字量输入接口1与D/A转换模块2的输入端通信连接；

D/A转换模块2的输出端与功率放大器3的输入端通信连接；

功率放大器3的输出端分别与信号调理模块4的输入端和模拟量输出接口7通信连接；

信号调理模块4的输出端与A/D转换模块5的输入端通信连接；

A/D转换模块5的输出端与协议转换模块6的输入端通信连接；

协议转换模块6的输出端与数字量输出接口8通信连接。

需要说明的是，IEC61850是一个用于变电站网络和系统的全球通用标准。它对变电站中的设备进行建模，并定义了公共数据格式、标识符、行为和控制等，该标准提供了一种公共的通信标准，通过对设备的规范化实现不同系统的无缝连接；

IEC61850数据帧是满足IEC61850协议的数据单元，在IEC61850标准中，电子式互感器将采集到的电压、电流信号传送给合并单元，合并单元将电压、电流信号打包，通过IEC61850数据帧传送至数字电能表；

标准功率源是一种电压、电流信号发生装置。标准功率源主要用于电能表的校验和检定，其中，标准模拟功率源输出模拟的电压、电流信号，而标准数字功率源输出数字的电压、电流信号；

量值溯源是通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链，使测量结果或测量标准能够与规定的参考标准联系起来；该过程通常是指企业或实验室等单位主动寻找具有更佳不确定度的上级标准设备对其拥有的测量标准设备进行校准；

A/D转换模块5采用的同步采样技术可保证模数转换模块转换输出的数字量与模拟量保持一致，本实施例中模拟量与数字量同步输出，即输出的模拟电压、模拟电流及模拟功率信号与输出的数字电压、数字电流及数字功率信号保持完全一致；

当本实施例中的模数一体化标准功率源用于数字电能表的校验时，模数一体化标准功率源向标准数字电能表和被检数字电能表发送IEC61850数据帧，标准数字电能表和被检数字电能表同时接收到IEC61850数据帧，并累计电能，最后通过误差计算装置接收标准数字电能表和被检数字电能表输出的电能计量结果，并计算被检数字电能表的误差。

进一步地，还包括：显示屏9、触屏键盘10和工控机11；

显示屏9设置有触屏键盘10，显示屏9的输出端与工控机11输入端通信连接；

工控机11的输出端与数字量输入接口1通信连接。

需要说明的是，触屏键盘10可通过工控机11对模数一体化标准功率源12进行设置，预设输出波形；

显示屏9可用于显示模数一体化标准功率源12的工作状态；

进一步地，数字量输入接口1为串行通信接口。

进一步地，述串行通信接口为RS232通信接口。

进一步地，数字量输出接口8为光纤通信接口。

进一步地，光纤通信接口具体包括：SC通信接口和/或ST通信接口和/或FC通信接口。

需要说明的是，本实施例中的模数一体化标准功率源经过D/A转换模块2和功率放大器3后可以直接通过模拟量输出接口7对传统的电能表进行校验，也可以再经过信号调理模块4、A/D转换模块5和协议转换模块6后通过数字量输出接口8对数字电能表进行校验，灵活性和通用性高；同时因为模拟量输出接口7和数字量输出接口8输出的信号来自相同的功率源，可以通过模拟量输出接口7连接不确定度较低的传统的标准电能表，数字量输出接口8连接标准数字电能表13的形式用不确定度较低的传统的标准电能表对标准数字电能表进行量值溯源，解决了当前的标准数字功率源无法用于数字电能表的量值溯源以及通用性低的技术问题。

请参阅图2，本发明提供了一种标准数字电能表量值溯源系统的一个实施例，包括：标准数字电能表13、标准模拟量电能表14、误差计算装置15以及上述任意一种模数一体化标准功率源12；

标准模拟量电能表14的不确定度小于标准数字电能表13的不确定度；

模数一体化标准功率源12的数字量输出接口8与标准数字电能表13的输入端通信连接；

模数一体化标准功率源12的模拟量输出接口7与标准模拟量电能表14的输入端通信连接；

标准数字电能表13的输出端与误差计算装置15的第一输入端通信连接；

标准模拟量电能表14的输出端与误差计算装置15的第二输入端通信连接。

需要说明的是，目前国内外对纯数字量设备缺少明确的量值溯源标准，而对以模拟量作为输入的传统电能表具有完善的量值溯源体系；

因此可以使用更高精度等级的标准传统电能表对标准数字电能表13进行量值溯源；

本实施例中模数一体化标准功率源12的数字量输出接口8与标准数字电能表13的输入端通信连接；

模数一体化标准功率源12的模拟量输出接口7与标准模拟量电能表14的输入端通信连接；

模数一体化标准功率源12分别输出IEC61850数据帧和标准模拟电量作为标准数字电能表13和标准模拟量电能表14的输入；

误差计算装置15接收标准数字电能表13和标准模拟量电能表14输出的电能计量结果，并计算标准数字电能表13的误差，从而实现标准数字电能表13的量值溯源。

本实施例中以模拟量输出接口7连接不确定度较低的传统的标准电能表，数字量输出接口8连接标准数字电能表13的形式用不确定度较低的传统的标准电能表对标准数字电能表13进行量值溯源，解决了当前的标准数字功率源无法用于数字电能表的量值溯源的技术问题。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种模数一体化标准功率源，其特征在于，包括：数字量输入接口、D/A转换模块、功率放大器、信号调理模块、A/D转换模块、协议转换模块、模拟量输出接口和数字量输出接口；

所述数字量输入接口与所述D/A转换模块的输入端通信连接；

所述D/A转换模块的输出端与所述功率放大器的输入端通信连接；

所述功率放大器的输出端分别与所述信号调理模块的输入端和所述模拟量输出接口通信连接；

所述信号调理模块的输出端与所述A/D转换模块的输入端通信连接；

所述A/D转换模块的输出端与所述协议转换模块的输入端通信连接；

所述协议转换模块的输出端与所述数字量输出接口通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种模数一体化标准功率源，其特征在于，还包括：显示屏、触屏键盘和工控机；

所述显示屏设置有触屏键盘，所述显示屏的输出端与所述工控机输入端通信连接；

所述工控机的输出端与所述数字量输入接口通信连接。

3.根据权利要求1所述的一种模数一体化标准功率源，其特征在于，所述数字量输入接口为串行通信接口。

4.根据权利要求3所述的一种模数一体化标准功率源，其特征在于，所述串行通信接口为RS232通信接口。

5.根据权利要求1所述的一种模数一体化标准功率源，其特征在于，所述数字量输出接口为光纤通信接口。

6.根据权利要求5所述的一种模数一体化标准功率源，其特征在于，所述光纤通信接口具体包括：SC通信接口和/或ST通信接口和/或FC通信接口。

7.一种标准数字电能表量值溯源系统，包括：标准数字电能表、标准模拟量电能表、误差计算装置以及权利要求1至6中的任意一项所述的模数一体化标准功率源；

所述标准模拟量电能表的不确定度小于所述标准数字电能表的不确定度；

所述模数一体化标准功率源的数字量输出接口与所述标准数字电能表的输入端通信连接；

所述模数一体化标准功率源的模拟量输出接口与所述标准模拟量电能表的输入端通信连接；

所述标准数字电能表的输出端与所述误差计算装置的第一输入端通信连接；

所述标准模拟量电能表的输出端与所述误差计算装置的第二输入端通信连接。