CN107907850B - 三相电能表时钟校准和误差校准方法 - Google Patents

三相电能表时钟校准和误差校准方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三相电能表时钟校准和误差校准方法，包括MCU、电能表和校表台体，所述电能表包括处理器、时钟芯片、寄存器、晶振和信号输入输出端口，所述校表台体包括控制器、时钟校准模块和误差校准模块；所述处理器分别与时钟芯片、寄存器和晶振电连接，所述MCU与控制器电连接，所述控制器分别与时钟校准模块和误差校准模块电连接，时钟校准模块和误差校准模块均通过信号输入输出端口与处理器连接；MCU发送的时钟校准指令控制校表台体进行时钟校准，发送误差校准指令进行误差校准，通过软件和硬件的配合，实现了电能表的时钟校准和误差校准功能。本发明具有如下有益效果：降低了电能表的整体成本，提高了校准电能表时钟的效率。

Description

三相电能表时钟校准和误差校准方法
技术领域
本发明涉及电测量技术领域，尤其是涉及一种能够降低电能表的整体成本，提高校准电能表的效率的三相电能表时钟校准和误差校准方法。
背景技术
随着智能电网的全面建设，智能电能表市场将得到快速发展。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得挑战。由于电能表受通信信道、通信协议、权限设置、读写管理部门的不同等限制，需现场调整和校对时钟，从而造成实际运行的部分电能表时钟误差偏差较大。有些电能表在一次线路检修或故障、电压互感器二次电压回路故障时不工作、时钟也会走慢。因此，校表工序是影响产能的关键因素之一。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
本发明为了克服现有技术中电能表成本高的不足，提出了一种能够降低电能表的整体成本，提高校准电能表的效率的三相电能表时钟校准和误差校准方法。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种三相电能表时钟校准和误差校准方法，包括MCU、电能表和校表台体，所述电能表包括处理器、时钟芯片、寄存器、晶振和信号输入输出端口，所述校表台体包括控制器、时钟校准模块和误差校准模块；所述处理器分别与时钟芯片、寄存器和晶振电连接，所述MCU与控制器电连接，所述控制器分别与时钟校准模块和误差校准模块电连接，时钟校准模块和误差校准模块均通过信号输入输出端口与处理器连接；包括如下步骤：
(1-1)MCU发送校准指令给校表台体的控制器，校表台体的控制器根据校准指令切换校准模式，其中，校准模式包括时钟校准模式和误差校准模式；
(1-2)校准台体的控制器将接收到的校准指令通过信号输入输出端口发送给电能表；
(1-3)电能表接收来自校准台体的校准指令，处理器进行校准模式切换，如果校准指令为时钟校准，校表台体和电能表均切换至时钟校准模式，进行时钟校准，
如果校准指令为误差校准，校表台体和电能表均切换至误差校准模式，进行误差校准。
本发明通过MCU发送的时钟校准指令控制校表台体进行时钟校准，发送误差校准指令进行误差校准，使用集成RTC功能的芯片，降低成本，通过软件和硬件的配合，实现了电能表的时钟校准和误差校准功能。
作为优选，所述时钟校准包括如下步骤：
(2-1)处理器将1HZ的脉冲通过信号输入输出端口发送给校表台体；
(2-2)校表台体的时钟校准模块根据接收到的1HZ的脉冲信号测试出电能表的时钟每天的误差时间Δt；
(2-3)处理器将误差时间Δt与0进行比较，如果Δt＜0，则表明时钟快了Δt s，处理器减少输入时钟芯片的时钟源的脉冲数目CLK；
如果Δt＞0，则表明时钟慢了Δt s，处理器增加输入时钟芯片的时钟源的脉冲数目CLK；
(2-4)处理器将计算得到的脉冲数目CLK转换为寄存器的存储值。
作为优选，时钟芯片的时钟源的脉冲数目的计算方法如下：
Figure BDA0001455765330000021
其中，Δt为时钟每天的误差时间，RP为一天内的时钟校准分辨率，CLK取整数。
作为优选，一天内的时钟校准分辨率RP的计算方法如下：
Figure BDA0001455765330000031
RP＝R×24×60×60，
其中，GDCLK为晶振每秒的脉冲数目，R的单位为PPM，PPM表示百万分之一，是处理器内部的计算精度。
作为优选，所述寄存器的存储值的转换方法如下：
如果Δt＜0，则表明时钟快了Δt s，将|Δt|转换成十六进制数作为寄存器的存储值；
如果Δt＞0，则表明时钟慢了Δt s，将(512-Δt)转换成十六进制数作为寄存器的存储值。
作为优选，误差校准的具体步骤如下：
(6-1)初始化校表台体参数，包括电压Un、电流Ib和1L相位；
(6-2)获取当前电能表测量的电压V1和校表台体的标准电压V0，得到电压误差
Figure BDA0001455765330000032
(6-3)从校表台体上获取电能表的误差ERR_1；
(6-4)保持校表台体电压Un和电流Ib不变，改变相位为0.5L相位，获取电能表的误差ERR_2；
(6-5)处理器根据以上参数计算电压增益、电流增益和相角；
(6-6)处理器将计算得到的电压增益、电流增益和相角转换为寄存器存储的十六进制数。
因此，本发明具有如下有益效果：使用集成RTC功能的芯片，校准时只要配置相关的寄存器就可以实现时钟精度的校准，降低了电能表的整体成本，提高了校准电能表时钟的效率。
附图说明
图1是本发明的一种系统框图；
图2是本发明实施例1的一种流程图。
图中：MCU1、电能表2、校表台体3、处理器21、时钟芯片22、寄存器23、晶振24、控制器31、时钟校准模块32、误差校准模块33。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步描述：
实施例1
如图1所示的实施例是一种三相电能表时钟校准和误差校准方法，包括MCU1、电能表2和校表台体3，所述电能表包括处理器21、时钟芯片22、寄存器23、晶振24和信号输入输出端口，所述校表台体包括控制器31、时钟校准模块32和误差校准模块33；所述处理器分别与时钟芯片、寄存器和晶振电连接，所述MCU与控制器电连接，所述控制器分别与时钟校准模块和误差校准模块电连接，时钟校准模块和误差校准模块均通过信号输入输出端口与处理器连接；所述电能表的主芯片为STM32L158，晶振型号为32768HZ；包括如下步骤：
步骤100，MCU发送时钟校准指令，校表台体和电能表按时钟校准指令切换时钟校准模式
步骤101，MCU发送时钟校准指令给校表台体的控制器，校表台体的控制器根据时钟校准指令切换为时钟校准模式；
步骤102，校准台体的控制器将接收到的时钟校准指令通过信号输入输出端口发送给电能表；
步骤103电能表接收来自校准台体的时钟校准指令，处理器切换校准模式为时钟校准模式，
步骤200，处理器计算输入时钟芯片的时钟源的脉冲数目CLK
步骤201，处理器将1HZ的脉冲通过信号输入输出端口发送给校表台体；
步骤202，校表台体的时钟校准模块根据接收到的1HZ的脉冲信号测试出电能表的时钟每天的误差时间Δt＝3s；
步骤203，处理器将误差时间Δt与0进行比较，Δt＝3s＞0，则表明时钟慢了3s，处理器增加输入时钟芯片的时钟源的脉冲数目CLK；
时钟芯片的时钟源的脉冲数目的计算方法如下：
Figure BDA0001455765330000051
其中，Δt为时钟每天的误差时间，RP为一天内的时钟校准分辨率，CLK取整数。
先计算一天内的时钟校准分辨率RP，由于采用32768HZ晶振，那么1s有32768个CLK，即GDCLK＝32768，则一天内的时钟校准分辨率RP计算过程如下：
Figure BDA0001455765330000052
RP＝R×24×60×60＝0.954PPM×24×60×60＝0.082397，
其中，GDCLK为晶振每秒的脉冲数目，R的单位为PPM，PPM表示百万分之一，是处理器内部的计算精度，因此，时钟芯片的时钟源的脉冲数目
Figure BDA0001455765330000053
处理器需要增加36个输入时钟芯片的时钟源的脉冲。
步骤300，处理器将计算得到的脉冲数目CLK转换为寄存器的存储值。
Δt＝3s＞0，则表明时钟慢了3s，将(512-36＝476)转换成十六进制数Ox01DC作为寄存器的存储值。
实施例2
实施例2包括实施例1的所有结构及步骤部分，实施例2还包括误差校准方法，误差校准的具体步骤如下：
(1-1)初始化校表台体参数，包括电压Un、电流Ib和1L相位；
(1-2)获取当前电能表测量的电压V1和校表台体的标准电压V0，得到电压误差
Figure BDA0001455765330000054
(1-3)从校表台体上获取电能表的误差ERR_1；
(1-4)保持校表台体电压Un和电流Ib不变，改变相位为0.5L相位，获取电能表的误差ERR_2；
(1-5)处理器根据以上参数计算电压增益、电流增益和相角；
(1-6)处理器将计算得到的电压增益、电流增益和相角转换为寄存器存储的十六进制数。
应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种三相电能表时钟校准和误差校准方法，其特征在于，包括MCU(1)、电能表(2)和校表台体(3)，所述电能表包括处理器(21)、时钟芯片(22)、寄存器(23)、晶振(24)和信号输入输出端口，所述校表台体包括控制器(31)、时钟校准模块(32)和误差校准模块(33)；所述处理器分别与时钟芯片、寄存器和晶振电连接，所述MCU与控制器电连接，所述控制器分别与时钟校准模块和误差校准模块电连接，时钟校准模块和误差校准模块均通过信号输入输出端口与处理器连接；包括如下步骤：
(1-1)MCU发送校准指令给校表台体的控制器，校表台体的控制器根据校准指令切换校准模式，其中，校准模式包括时钟校准模式和误差校准模式；
(1-2)校准台体的控制器将接收到的校准指令通过时钟校准模块或误差校准模块发送给电能表；
(1-3)电能表接收来自校准台体的校准指令，处理器进行校准模式切换，如果校准指令为时钟校准，校表台体和电能表均切换至时钟校准模式，进行时钟校准，
如果校准指令为误差校准，校表台体和电能表均切换至误差校准模式，进行误差校准。
2.根据权利要求1所述的三相电能表时钟校准和误差校准方法，其特征在于，所述时钟校准包括如下步骤：
(2-1)处理器将1HZ的脉冲通过信号输入输出端口发送给校表台体；
(2-2)校表台体的时钟校准模块根据接收到的1HZ的脉冲信号测试出电能表的时钟每天的误差时间Δt；
(2-3)处理器将误差时间Δt与0进行比较，如果Δt＜0，则表明时钟快了Δts，处理器减少输入时钟芯片的时钟源的脉冲数目CLK,；
如果Δt＞0，则表明时钟慢了Δts，处理器增加输入时钟芯片的时钟源的脉冲数目CLK；
(2-4)处理器将计算得到的脉冲数目CLK转换为寄存器的存储值。
3.根据权利要求2所述的三相电能表时钟校准和误差校准方法，其特征在于，时钟芯片的时钟源的脉冲数目的计算方法如下：
Figure FDA0002647892670000021
其中，Δt为时钟每天的误差时间，RP为一天内的时钟校准分辨率，CLK取整数。
4.根据权利要求3所述的三相电能表时钟校准和误差校准方法，其特征在于，一天内的时钟校准分辨率RP的计算方法如下：
Figure FDA0002647892670000022
RP＝R×24×60×60，
其中，GDCLK为晶振每秒的脉冲数目，R的单位为PPM，PPM表示百万分之一，是处理器内部的计算精度。
5.根据权利要求2所述的三相电能表时钟校准和误差校准方法，其特征在于，所述寄存器的存储值的转换方法如下：
如果Δt＜0，则表明时钟快了Δts，将|Δt|转换成十六进制数作为寄存器的存储值；
如果Δt＞0，则表明时钟慢了Δts，将(512-Δt)转换成十六进制数作为寄存器的存储值。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的三相电能表时钟校准和误差校准方法，其特征在于，误差校准的具体步骤如下：
(6-1)初始化校表台体参数，包括电压Un、电流Ib和1L相位；
(6-2)获取当前电能表测量的电压V1和校表台体的标准电压V0，得到电压误差
Figure FDA0002647892670000031
(6-3)从校表台体上获取电能表的误差ERR_1；
(6-4)保持校表台体电压Un和电流Ib不变，改变相位为0.5L相位，获取电能表的误差ERR_2；
(6-5)处理器根据以上参数计算电压增益、电流增益和相角；
(6-6)处理器将计算得到的电压增益、电流增益和相角转换为寄存器存储的十六进制数。
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