CN108008340A - 一种无线电能表功耗测试系统 - Google Patents

一种无线电能表功耗测试系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108008340A
CN108008340A CN201711261271.2A CN201711261271A CN108008340A CN 108008340 A CN108008340 A CN 108008340A CN 201711261271 A CN201711261271 A CN 201711261271A CN 108008340 A CN108008340 A CN 108008340A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power consumption
electric energy
mrow
power
msub
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711261271.2A
Other languages
English (en)
Inventor
杜杰
程瑛颖
肖冀
何国军
胡晓锐
张家铭
冯凌
周峰
胡建明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electric Power Research Institute of State Grid Chongqing Electric Power Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
Original Assignee
Electric Power Research Institute of State Grid Chongqing Electric Power Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electric Power Research Institute of State Grid Chongqing Electric Power Co Ltd, State Grid Corp of China SGCC filed Critical Electric Power Research Institute of State Grid Chongqing Electric Power Co Ltd
Publication of CN108008340A publication Critical patent/CN108008340A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R35/00Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass
    • G01R35/04Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass of instruments for measuring time integral of power or current

Abstract

本发明公开了一种无线电能表功耗测试系统,它包括所述系统的功耗测试方法如下:系统进行初始化;对电能表中的电能进行计量;判断电能表中是否存在有功功率;液晶显示模块显示瞬时功率;电能表节点的数据通过无线的方式发送至网络服务器进行存储和分析;管理服务器接收协调器节点发送的命令;管理服务器对接收到的命令进行判断,判断是否需要对相关参数进行重新配置;协调器节点对相关参数进行重新配置。本发明取得的有益效果是:处理精度高,能够在较大的温度变化范围内维持较高的测试精度;能够进行无线抄表;建立了电能表在不同工作状态下的功耗模型,并能通过实验进行验证,能够广泛用于普通家庭用电的测量。

Description

一种无线电能表功耗测试系统
技术领域
本发明涉及电能表功耗测试技术领域,特别是一种无线电能表功耗测试系统。
背景技术
随着我国经济的发展,居民和工业用电量快速上升。传统的电能抄表方式由抄表员定期到现场抄读用电数据,往往由于人为原因造成抄表不及时,随意预估、更改数据,进而与结算电量存在较大误差,对用电情况难以进行有效地监管。另外这种高成本、低效率的抄表方式已严重脱节社会发展的需求。基于上述原因,我国电力系统抄表方式已经开始处于由人工抄表向利用网络技术进行自动抄表的方式上过渡。
随着电能表在电网中的数量日益庞大,电能表的自身功耗正变成一项不可忽略的电网损耗量,因此此类装置的低功耗运行越来越重要。
基于上述原因,本发明提出一种无线电能表功耗测试系统,了解无线电能表的功耗,了解其在不同工作状况下的具体功耗,为后续软件智能设置低功耗运行的电能表提供依据。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷,本发明的目的就是提供一种无线电能表功耗测试系统,通过观察电能表在不同工作状态下的功耗情况,建立了理论功耗测试模型,并能通过实验进行验证,能够广泛用于普通家庭用电的测量。
本发明的目的是通过这样的技术方案实现的,一种无线电能表功耗测试系统,它包括有:所述系统的功耗测试方法如下:
S1:上电,对整个系统进行初始化;
S2:对电能表中的电能进行计量;
S3:判断电能表中是否存在有功功率,若不存在有功功率,根据默认参数进入休眠状态,休眠时长为t;此时液晶显示模块与微处理器模块在低功耗状态下进行工作;反之,若存在有功功率,进入步骤S4;
S4:液晶显示模块将实时显示瞬时功率,并显示累积消耗的电能数;
S5:将电能表节点的数据通过无线的方式发送至网络服务器进行存储和分析;
S6:管理服务器接收协调器节点发送的命令;
S7:管理服务器对接收到的命令进行判断,判断是否需要对协调器节点中的相关参数进行重新配置;若需要重新配置,则进入S8;反之,重复步骤S2;
S8:协调器节点对相关参数进行重新配置。
进一步,所述系统还包括有:电源模块与所述电能计量芯片连接,电源模块与微处理器连接,液晶显示模块与所述微处理器连接,RF模块与微处理器连接。
进一步,所述功耗测试系统中的平均功耗表达式如下:
T=ts+ta+tc (2)
其中,Ps为休眠功耗;Pa为电能计量状态下的功耗;Pc为无线通信状态下的功耗;ts为无线通信时长;tc为休眠时间间隔;ta为电能表连续计量时间;T为电能表的循环工作周期。
进一步,所述功耗侧吸系统中无线带能表的实际功耗公式如下:
其中,V0为电容组的初始电压;V1为电容端间隔休眠时长t后的电压值,Cstor为电解电容值。
进一步,步骤S1中的系统初始化包括有:微处理器的初始化、RF模块的初始化、电能计量芯片的初始化。
进一步,所述微处理器为CC2430。
进一步,所述电能计量芯片为ADE7755。
进一步,所述步骤S1中的系统初始化还包括有ZigBee入网初式化。
进一步,所述休眠时长t为5.12s。
进一步,所述电源模块包括有线性稳压芯片LT1763-3、线性稳压芯片LT1763-5,且所述线性稳压芯片LT1763-3和线性稳压芯片LT1763-5最大输出电流均为500mA;
所述电源模块通过所述线性稳压芯片LT1763-3提供正3V电源给所述微处理器进行供电;
所述电源模块通过所述线性稳压芯片LT1763-5提供正5V电源给所述液晶显示模块、所述电能计量芯片供电。
由于采用了上述技术方案,本发明具有如下的优点:
(1)电能计量芯片和微处理器的处理精度高,并且能够在较大的温度变化范围内维持较高的测试精度;
(2)能够进行无线抄表,能够进行无线数据实时监测与处理;
(3)能够对用户用电状态、通电状态和报警状态进行区别;
(4)提供有备用电池,能够保证电能表在断电条件下进行工作;
(5)建立了电能表在不同工作状态下的功耗模型,并能通过实验进行验证,能够广泛用于普通家庭用电的测量。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
本发明的附图说明如下:
图1为本发明的功耗测试方法流程图。
图2为本发明的电源输出电流波形图。
图3为本发明的电能表在无有功功率时,电能连续计量4s的电能表平均功耗随休眠时间间隔关系图。
图4为本发明的电能表在无有功功率时,休眠时间间隔5.12s下电能表平均功耗随电能连续计量时间的关系图。
图5为本发明的电能表在有有功功率时,电能表平均功耗随电能连续计量时间关系图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例:如图1至图5所示;一种无线电能表功耗测试系统,它包括有:所述系统的功耗测试方法如下:
S1:上电,对整个系统进行初始化;系统初始化包括CC2430微处理器和射频模块的初始化,ADE7755计量芯片初始化,ZigBee入网初始化等,所需时间较长。因此初始化之前要禁止微处理器所有的中断响应,系统初始化结束后开全局中断。
S2:对电能表中的电能进行计量;
S3:判断电能表中是否存在有功功率,若不存在有功功率,根据默认参数进入休眠状态,休眠时长为t;所述休眠时长t为5.12s。
此时液晶显示模块与微处理器模块在低功耗状态下进行工作;反之,若存在有功功率,进入步骤S4;
S4:液晶显示模块将实时显示瞬时功率,并显示累积消耗的电能数;
S5:将电能表节点的数据通过无线的方式发送至网络服务器进行存储和分析;
S6:管理服务器接收协调器节点发送的命令;
S7:管理服务器对接收到的命令进行判断,判断是否需要对协调器节点中的相关参数进行重新配置;若需要重新配置,则进入S8;反之,重复步骤S2;
S8:协调器节点对相关参数进行重新配置。
所述系统还包括有:电源模块与所述电能计量芯片连接,电源模块与微处理器连接,液晶显示模块与所述微处理器连接,RF模块与微处理器连接。所述微处理器为CC2430,所述电能计量芯片为ADE7755。
在无线电能表运行过程中,利用泰克公司的TCPA300放大器和TCP312A探头,结合示波器观察电池电源输出端电流如图2所示。由于模拟电网中没有电流通过,电能表会自动休眠5.12s,然后再次监测计量电网有用功率并与路由节点进行无线通信。
图2的电流波形表明在电压为6V的情况下,电能表大概有三种类型的功耗:休眠功耗Ps约0.06W,电能计量状态下功耗Pa约0.45W,无线通信状态下功耗Pc约0.78W。其中无线通信的时长tc约0.5s,是固定值。休眠时间间隔ts及电能连续计量时间ta可通过协调器节点发送到相应命令进行配置。
所述功耗测试系统中的平均功耗表达式如下:
T=ts+ta+tc (2)
其中,Ps为休眠功耗;Pa为电能计量状态下的功耗;Pc为无线通信状态下的功耗;ts为无线通信时长;tc为休眠时间间隔;ta为电能表连续计量时间;T为电能表的循环工作周期。
所述功耗侧吸系统中无线带能表的实际功耗公式如下:
其中,V0为电容组的初始电压;V1为电容端间隔休眠时长t后的电压值,Cstor为电解电容值。
在功耗测试实验中,电源选用4个最大电压25V,容值0.22F的电解电容并联。首先由稳压电源给电容组充电至V0等于20V,然后断开电容组输入端,接通其输出端和稳压芯片的输入端,监测电容端的电压变化,记录下电能表工作t等于5分钟时,电容端的电压值V1,通过公式(3)即可计算得出无线电能表的实际功耗。
图3-图5所示即为无线电能表在不同工作状态下的平均功耗曲线图,实线为通过公式(1)计算得到的理论功耗值,黑色菱形标记为实验测得的功耗值。通过比较可以发现,当有功功率为0时,适当延长电能表的休眠时间可以有效地降低电能表功耗。该功耗可以优化至0.1W以下,此时若电网断电,电能表理论最大工作时间可以达到42小时。当电网有电且用户用电时,计量得到的有功功率大于0,此时电能表功耗较大,在0.45~0.57W之间。
所述电源模块包括有线性稳压芯片LT1763-3、线性稳压芯片LT1763-5,且所述线性稳压芯片LT1763-3和线性稳压芯片LT1763-5最大输出电流均为500mA;
所述电源模块通过所述线性稳压芯片LT1763-3提供正3V电源给所述微处理器进行供电;
所述电源模块通过所述线性稳压芯片LT1763-5提供正5V电源给所述液晶显示模块、所述电能计量芯片供电。
本发明提出了一种无线电能表功耗测试系统,广泛用于普通家庭用电的测量。通过观察电能表在不同工作状态下的功耗情况,建立了其理论功耗模型,并通过实验进行了验证。经过低功耗优化设计的电能表,其最大功耗不超过0.57W,最低功耗低至0.1W,具体功耗可通过软件设置简单优化。另外上述功耗在任何工作状态下均超过国家标准所规定的功耗,具有较高的经济应用价值。
本发明具有的有益效果:
(1)电能计量芯片和微处理器的处理精度高,并且能够在较大的温度变化范围内维持较高的测试精度;
(2)能够进行无线抄表,能够进行无线数据实时监测与处理;
(3)能够对用户用电状态、通电状态和报警状态进行区别;
(4)提供有备用电池,能够保证电能表在断电条件下进行工作;
(5)建立了电能表在不同工作状态下的功耗模型,并能通过实验进行验证,能够广泛用于普通家庭用电的测量。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种无线电能表功耗测试系统,其特征在于,所述系统的功耗测试方法如下:
S1:上电,对整个系统进行初始化;
S2:对电能表中的电能进行计量;
S3:判断电能表中是否存在有功功率,若不存在有功功率,根据默认参数进入休眠状态,休眠时长为t;此时液晶显示模块与微处理器模块在低功耗状态下进行工作;反之,若存在有功功率,进入步骤S4;
S4:液晶显示模块将实时显示瞬时功率,并显示累积消耗的电能数;
S5:将电能表节点的数据通过无线的方式发送至网络服务器进行存储和分析;
S6:管理服务器接收协调器节点发送的命令;
S7:管理服务器对接收到的命令进行判断,判断是否需要对协调器节点中的相关参数进行重新配置;若需要重新配置,则进入S8;反之,重复步骤S2;
S8:协调器节点对相关参数进行重新配置。
2.如权利要求1所述的无线电能表功耗测试系统,其特征在于,所述系统还包括有:电源模块与所述电能计量芯片连接,电源模块与微处理器连接,液晶显示模块与所述微处理器连接,RF模块与微处理器连接。
3.如权利要求1所述的无线电能表功耗测试系统,其特征在于,所述功耗测试系统中的平均功耗表达式如下:
<mrow> <msub> <mover> <mi>P</mi> <mo>&amp;OverBar;</mo> </mover> <mrow> <mi>a</mi> <mi>v</mi> <mi>g</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>P</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>t</mi> <mi>s</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>P</mi> <mi>a</mi> </msub> <msub> <mi>t</mi> <mi>a</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>P</mi> <mi>c</mi> </msub> <msub> <mi>t</mi> <mi>c</mi> </msub> </mrow> <mi>T</mi> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
T=ts+ta+tc (2)
其中,Ps为休眠功耗;Pa为电能计量状态下的功耗;Pc为无线通信状态下的功耗;ts为无线通信时长;tc为休眠时间间隔;ta为电能表连续计量时间;T为电能表的循环工作周期。
4.如权利要求3所述的无线电能表功耗测试系统,其特征在于,所述功耗侧吸系统中无线带能表的实际功耗公式如下:
<mrow> <msubsup> <mover> <mi>P</mi> <mo>&amp;OverBar;</mo> </mover> <mrow> <mi>a</mi> <mi>v</mi> <mi>g</mi> </mrow> <mi>exp</mi> </msubsup> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <mn>2</mn> <mi>t</mi> </mrow> </mfrac> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>t</mi> <mi>o</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>V</mi> <mn>0</mn> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>V</mi> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
其中,V0为电容组的初始电压;V1为电容端间隔休眠时长t后的电压值,Cstor为电解电容值。
5.如权利要求2所述的无线电能表功耗测试系统,其特征在于,步骤S1中的系统初始化包括有:微处理器的初始化、RF模块的初始化、电能计量芯片的初始化。
6.如权利要求5所述的无线电能表功耗测试系统,其特征在于,所述微处理器为CC2430。
7.如权利要求5所述的无线电能表功耗测试系统,其特征在于,所述电能计量芯片为ADE7755。
8.如权利要求1所述的无线电能表功耗测试系统,其特征在于,所述步骤S1中的系统初始化还包括有ZigBee入网初始化。
9.如权利要求1所述的无线电能表功耗测试系统,其特征在于,所述休眠时长t为5.12s。
10.如权利要求1所述的无线电能表功耗测试系统,其特征在于,所述电源模块包括有线性稳压芯片LT1763-3、线性稳压芯片LT1763-5,且所述线性稳压芯片LT1763-3和线性稳压芯片LT1763-5最大输出电流均为500mA;
所述电源模块通过所述线性稳压芯片LT1763-3提供正3V电源给所述微处理器进行供电;
所述电源模块通过所述线性稳压芯片LT1763-5提供正5V电源给所述液晶显示模块、所述电能计量芯片供电。
CN201711261271.2A 2017-09-28 2017-12-04 一种无线电能表功耗测试系统 Pending CN108008340A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2017108990893 2017-09-28
CN201710899089 2017-09-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108008340A true CN108008340A (zh) 2018-05-08

Family

ID=62056659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711261271.2A Pending CN108008340A (zh) 2017-09-28 2017-12-04 一种无线电能表功耗测试系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108008340A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108828310A (zh) * 2018-07-16 2018-11-16 中国电力科学研究院有限公司 一种低功耗设备使用年限的测试方法
CN115792364A (zh) * 2023-02-07 2023-03-14 南京美斯玛微电子技术有限公司 一种基于待机状态分析的功耗计算方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104569902A (zh) * 2014-11-21 2015-04-29 国家电网公司 一种数字式电能表功耗测量装置及方法
CN204964616U (zh) * 2015-08-24 2016-01-13 湖州高鼎智能科技有限公司 一种多功能电表
CN105759115A (zh) * 2014-12-19 2016-07-13 天津市金凤科技发展有限公司 智能远程电表
CN106199098A (zh) * 2016-06-22 2016-12-07 华立科技股份有限公司 电表掉电状态下电网全失压异常时的低功耗检测控制方法
CN106327823A (zh) * 2016-08-02 2017-01-11 胡积宝 基于物联网与ZigBee的智能电表抄送系统
US20170212160A1 (en) * 2015-09-24 2017-07-27 ConnectDER Electric meter with interconnection of der and communications

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104569902A (zh) * 2014-11-21 2015-04-29 国家电网公司 一种数字式电能表功耗测量装置及方法
CN105759115A (zh) * 2014-12-19 2016-07-13 天津市金凤科技发展有限公司 智能远程电表
CN204964616U (zh) * 2015-08-24 2016-01-13 湖州高鼎智能科技有限公司 一种多功能电表
US20170212160A1 (en) * 2015-09-24 2017-07-27 ConnectDER Electric meter with interconnection of der and communications
CN106199098A (zh) * 2016-06-22 2016-12-07 华立科技股份有限公司 电表掉电状态下电网全失压异常时的低功耗检测控制方法
CN106327823A (zh) * 2016-08-02 2017-01-11 胡积宝 基于物联网与ZigBee的智能电表抄送系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张子红 等: "基于Zigbee技术的无线抄表系统的设计", 《电力系统通信》 *
隋宗斌: "基于Zigbee的远程自动抄表系统设计", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108828310A (zh) * 2018-07-16 2018-11-16 中国电力科学研究院有限公司 一种低功耗设备使用年限的测试方法
CN115792364A (zh) * 2023-02-07 2023-03-14 南京美斯玛微电子技术有限公司 一种基于待机状态分析的功耗计算方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xu et al. V-edge: Fast self-constructive power modeling of smartphones based on battery voltage dynamics
CN106569164B (zh) 一种双芯电能表电量的同步测试方法及系统
CN202254110U (zh) 空调电能控制装置
CN103017290A (zh) 空调电能控制装置及空调电能管理方法
CN108333423A (zh) 非侵入式居民电力负荷检测方法
CN103901388A (zh) 并行检测终端装置及检测方法
CN105283772A (zh) 测量移动终端电池状态的方法和装置
CN107505577A (zh) 一种电池容量测量电路、电池容量精确计算方法及系统
CN108008340A (zh) 一种无线电能表功耗测试系统
CN204575774U (zh) 具有直流电阻检测功能的可编程电子负载
CN204595181U (zh) 基于tms320f2812直流电子负载的装置
CN202888869U (zh) 一种利用模糊算法的mppt光伏充放电控制器
CN204720705U (zh) 应用温湿度传感技术的智能插座
CN206805286U (zh) 一种dcs 系统模拟量信号采集实时性测试的装置
CN106329234A (zh) 具有温湿度检测功能的智能接线板
CN203365573U (zh) 用于智能电网的电力参数监测装置
CN202058089U (zh) 数字电源及与其连接的外部显示装置
CN204046266U (zh) 一种交直流电力测控装置
CN206585339U (zh) 一种基于峰谷平的光伏并网控制系统
CN103983864A (zh) 用于图形卡测试的设备
CN207801574U (zh) 一种船舶配电控制系统
CN203788304U (zh) 硬件接口功能测试装置
CN201892741U (zh) 一种智能电表安全控制模块电气特性的检测装置
CN206114872U (zh) 一种假负载电路
CN104731129A (zh) 遥控器、温度采样控制系统及控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180508