CN109459721A - 一种多表位电能误差计和高压电能表误差检定系统 - Google Patents

一种多表位电能误差计和高压电能表误差检定系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多表位电能误差计和高压电能表误差检定系统，包括机箱体、设置在所述机箱体上的液晶显示屏、多路有线脉冲输入端子、多路无线脉冲输入天线、一路本地无线通信天线、一路RS485通信端子、一路标准表脉冲输入端子、一路被检表脉冲输出端子和带开关的AC电源插座以及设置在所述机箱体内的误差计算及电源模块，其中：所述误差计算及电源模块包括电源模块、主控模块和对应所述无线脉冲输入天线的多个误差计算模块。本发明提供的技术方案，可实现采用统一的检测标准同时对多个高压电能表进行检定，大大提高了检定速率，既减轻了作业人员的工作强度，还有效保障了作业人员的人身安全。

Description

一种多表位电能误差计和高压电能表误差检定系统
技术领域
本发明实施例涉及高压电能计量和检定技术领域，尤其涉及一种多表位电能误差计和高压电能表误差检定系统。
背景技术
6～35kV直接接入式电能装置，包括传统高压电能计量箱、电磁式互感器小型化高压电能表、电子式互感器一体化高压电能表，本质上都是将三相电压、电流输入到此类高压电能计量装置，经过降压处理，实现电气量的测量、电能的计量和需量的计算。
2017年3月1日开始执行《GB/T 32856-2016高压电能表通用技术要求》，此类直入式高压电能计量装置一直因为缺少电力行业的检定规程，只有部分省市的地方检定规程，导致高压电能表综合误差缺少统一的检定装置。
随着高压互感器、大功率程控源、一二次融合技术的发展，已经出现了高压电能表综合误差检定装置，包括三相电能标准表、三相程控功率源、高压升压器、高压升流器、高压电压互感器和高压电流互感器，以及安装有检表软件的主控电脑。目前高压电能表的技术路线有多种，如采用传统电磁式电压互感器、电流互感器、电能表组成的高压电能计量箱，采用传统电磁式电压互感器和电流互感器小型化、二次侧增加计量模块组成的小型化高压电能表，采用电子式电流互感器、电阻/电容分压以及计量模块组成的一体化高压电能表，需要在高压环境下实现检表，对操作空间、高压绝缘、安全距离、可靠接地等要求较高，无法采用普通低压电能表(0.4kV以下)在16～48表位的同一表架执行检表。另外，此类高压电能表存在容抗或感抗比较大，工作于6～35kV，则有功或无功功耗较大，要求功率源输出的功率也较大，通常检定装置设计成每次只检定一台高压电能表，即在标准表上只有1路有线或无线脉冲输入，如果每次在同一检定装置上完成同一被检表的校表与检表总耗时为3小时，则正常班次每天只能完成2～3台被检表。
高压电能表随着技术的进步，自身功耗朝着低功耗方向发展，如有功小于10W，无功小于100VA。当检定装置具有足够带载能力时，同时可以向多个被检表输出电压和电流，若标准表只有1路脉冲输出，多个被检表只能以串行方式进行单台检定，而不能以并行方式进行多台检定，将导致检定效率低。
发明内容
本发明提供一种多表位电能误差计和高压电能表误差检定系统，以解决现有技术的不足。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：
第一方面，本发明提供一种多表位电能误差计，包括机箱体、设置在所述机箱体上的液晶显示屏、多路有线脉冲输入端子、多路无线脉冲输入天线、一路本地无线通信天线、一路RS485通信端子、一路标准表脉冲输入端子、一路被检表脉冲输出端子和带开关的AC电源插座以及设置在所述机箱体内的误差计算及电源模块，其中：
所述液晶显示屏和有线脉冲输入端子设置在所述机箱体的前面板上，所述无线脉冲输入天线、本地无线通信天线、RS485通信端子、标准表脉冲输入端子、被检表脉冲输出端子和带开关的AC电源插座设置在所述机箱体的后面板上；
所述液晶显示屏、有线脉冲输入端子、无线脉冲输入天线、本地无线通信天线、RS485通信端子、标准表脉冲输入端子、被检表脉冲输出端子和带开关的AC电源插座均与所述误差计算及电源模块电连接；
所述误差计算及电源模块包括电源模块、主控模块和对应所述无线脉冲输入天线的多个误差计算模块。
进一步地，所述多表位电能误差计中，所述机箱体包括机箱盖和带散热孔的机箱柜。
进一步地，所述多表位电能误差计中，所述机箱体体为2U标准机箱体。
进一步地，所述多表位电能误差计中，所述液晶显示屏为触摸屏，与所述主控模块连接，用于接收多个被检高压电能表的电能误差并进行显示。
进一步地，所述多表位电能误差计中，所述主控模块包括处理器和无线收发模块；
所述无线收发模块通过串口通信模块与所述处理器连接；
所述处理器通过SPI总线连接所述误差计算模块，且通过UART接口连接所述液晶显示屏、本地无线通信天线和RS485通信端子。
进一步地，所述多表位电能误差计中，所述电源模块连接所述带开关的AC电源插座，用于向所述主控模块和误差计算模块提供工作电源。
进一步地，所述多表位电能误差计中，多个所述误差计算模块之间以并联方式连接，每一个所述误差计算模块包括处理器和无线收发模块；
所述无线收发模块通过串口通信模块与所述处理器连接；
所述处理器分别与所述有线脉冲输入端子、无线脉冲输入天线、被检表脉冲输出端子和标准表脉冲输入端子连接。
第二方面，本发明提供一种高压电能表误差检定系统，包括主控电脑、高压电能表检定装置和多个被检高压电能表，还包括上述第一方面所述的多表位电能误差计；
所述主控电脑通过串口通信模块以有线方式与所述高压电能表检定装置相连，所述主控电脑通过无线传输模块以无线方式向所述多表位电能误差计发送检定任务，所述多表位电能误差计根据接收到的检定任务，并行检定多个所述被检高压电能表的电能误差。
进一步地，所述高压电能表误差检定系统中，所述高压电能表检定装置包括三相多功能标准表和程控三相功率源，所述三相多功能标准表和程控三相功率源分别通过导线与所述多表位电能误差计和所述被检高压电能表电连接。
进一步地，所述高压电能表误差检定系统中，所述被检高压电能表的数量为八个，所述多表位电能误差计为八表位电能误差计。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、将现有技术中只有一路电能脉冲输入/输出的标准表扩展为多路电能脉冲输入，可以并行方式同时检定多个被检高压电能表，翻倍提高检定效率；
2、可自适应被检高压电能表的电能脉冲输出方式，包括微功率无线方式和光纤有线方式；
3、增加了无线脉冲方式，使得在检定高压电能表时，可避免人体触及高压，保障了检定人员的安全。
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为本发明实施例一提供的一种多表位电能误差计的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的一种多表位电能误差计的结构示意图；
图3为多表位电能误差计中误差计算及电源模块的电路结构示意图；
图4为多表位电能误差计中电源模块的电路图；
图5为多表位电能误差计中误差计算模块的电路图；
图6为多表位电能误差计的误差计算流程图；
图7为本发明实施例二提供的一种高压电能表误差检定系统的结构示意图。
附图标记：
液晶显示屏10，机箱体20，有线脉冲输入端子30，无线脉冲输入天线40，本地无线通信天线50，RS485通信端子60，标准表脉冲输入端子70，被检表脉冲输出端子80，带开关的AC电源插座90，误差计算及电源模块100；
机箱盖21，机箱柜22，电源模块101，主控模块102，误差计算模块103。
具体实施方式
为使得本发明的目的、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。
在本发明的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。
此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本发明的限制。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
请参考附图1-2，本发明提供一种多表位电能误差计，包括机箱体20、设置在所述机箱体20上的液晶显示屏10、多路有线脉冲输入端子30(在本发明实施例中，优选的，所述有线脉冲输入端子有8路)、多路无线脉冲输入天线40(在本发明实施例中，优选的，所述无线脉冲输入天线有8路)、一路本地无线通信天线50、一路RS485通信端子60、一路标准表脉冲输入端子70、一路被检表脉冲输出端子80和带开关的AC电源插座90以及设置在所述机箱体20内的误差计算及电源模块100，其中：
所述液晶显示屏10和有线脉冲输入端子30设置在所述机箱体20的前面板上，所述无线脉冲输入天线40、本地无线通信天线50、RS485通信端子60、标准表脉冲输入端子70、被检表脉冲输出端子80和带开关的AC电源插座90设置在所述机箱体20的后面板上；
所述液晶显示屏10、有线脉冲输入端子30、无线脉冲输入天线40、本地无线通信天线50、RS485通信端子60、标准表脉冲输入端子70、被检表脉冲输出端子80和带开关的AC电源插座90均与所述误差计算及电源模块100电连接；
如图3所示，在本发明实施例中，所述误差计算及电源模块100包括电源模块101、主控模块102和对应所述无线脉冲输入天线40的多个误差计算模块103(在本发明实施例中，优选的，所述误差计算模块有8个)。
其中，所述机箱体20体为2U标准机箱体，包括机箱盖21和带散热孔的机箱柜22。
需要说明的是，8路所述有线脉冲输入端子30、被检表脉冲输出端子80和标准表脉冲输入端子70都为4芯航空插座。
所述本地无线通信天线50和8路无线脉冲输入天线40，都是工作于470～510MHz的棒状天线。
所述RS485通信端子60为带旋钮的接线端子。
优选的，所述液晶显示屏10为触摸屏，与所述主控模块102连接，用于接收多个被检高压电能表的电能误差并进行显示，以及通过触摸配置误差计的参数、标准表的参数和/或多个被检表的参数。
在本发明实施例中，所述主控模块102包括处理器和无线收发模块；
所述无线收发模块通过串口通信模块与所述处理器连接；
所述处理器通过SPI总线连接所述误差计算模块103，且通过UART接口连接所述液晶显示屏10、本地无线通信天线50和RS485通信端子60。
具体的，上述处理器采用ARM7内核的处理器(ATMSAM7XC512)，具有128KB的SRAM，512KB的FLASH，以及丰富的I/O接口；而所述无线收发模块采用短距离微功率无线收发器(A7139)，灵敏度高达-126dBm，最大输出功率20dBm，工作于电力专用免费抄表频段(470～510MHz)，支持32个信道可设置。
如图4所示，在本发明实施例中，所述电源模块101连接所述带开关的AC电源插座90，用于向所述主控模块102和误差计算模块103提供工作电源。
具体的，所述电源模块101采用开关电源(TA380ND15)，连接带开关的AC电源插座90，输入单相交流220V，电源模块101经过降压、稳压输出3.3V和5V，向主控模块102和误差计算模块103提供工作电源。
如图5所示，在本发明实施例中，多个所述误差计算模块103之间以并联方式连接，每一个所述误差计算模块103包括处理器和无线收发模块；
所述无线收发模块通过串口通信模块与所述处理器连接；
所述处理器分别与所述有线脉冲输入端子30、无线脉冲输入天线40、被检表脉冲输出端子80和标准表脉冲输入端子70连接。
为了更加清楚的展示本发明实施例的具体电能误差计算原理，下面将以步骤形式进行介绍，如图6所示：
步骤一，标准表当前使用的高压电压互感器的电压变比为PTr、标准表当前使用的高压电流互感器的电流变比为CTr，标准表的高压脉冲常数CHr，主控电脑根据CHr、PTr和CTr，计算出标准表对应的低压脉冲常数CLr＝CHr*PTr*CTr，并将CLr设置到标准表，将PTr、CTr和CHr设置到多表位误差计的主控模块。标准表根据CLr产生的电能脉冲作为基准电能脉冲。
步骤二，主控电脑将各个表位的被检表信息，包括电压变比PTi、电流变比CTi和高压侧脉冲常数CHi，设置到多表位误差计的主控模块。
步骤三，多个误差计的主控模块将标准表参数(PTr、CTr和CHr)和各表位被检表参数(PTi、CTi和CHi)下发至各个误差计算模块。
步骤四，各个误差计算模块根据标准表参数(PTr、CTr和CHr)和被检表参数(PTi、CTi和CHi)，计算出被检表和标准表的低压侧脉冲常数比例Ri＝(CHi*PTi*CTi)/(CHr*PTr*CTr)，该比例表示每当标准表输出1个电能脉冲，则理论上被检表需要输出Ri个电能脉冲。
步骤五，误差计算模块收到标准表的基准电能脉冲，则记录当标准表前脉冲的发生时刻Tr1。若标准表起始脉冲时刻Tr0的值为0，则Tr0＝Tr1，标准表脉冲个数Nr＝0；否则标准表脉冲个数Nr增加1，并计算平均脉冲时间Tr＝(Tr1-Tr0)/Nr。
步骤六，误差计算模块收到各表位被检表的电能脉冲，则记录当被检表前脉冲的发生时刻Ti1。若标准表起始脉冲时刻Ti0的值为0，则Ti0＝Ti1，标准表脉冲个数Ni＝0；否则标准表脉冲个数Ni增加1，计算平均脉冲时间Ti＝(Ti1–Ti0)/Ni，根据Ti和Ri计算出被检表对应标准表低压脉冲常数CLr时的平均脉冲时间Ti’＝Ti/Ri。
步骤七，当Nr和Ni都不为0时，误差计算模块会计算最近一次的误差值ErrRate＝(Tr-Ti’)/Ti’*100％，计算后令Tr0＝Tr1，Nr＝0，Ti0＝Ti1，Ni＝0，回到第五步，开始一次新的误差值计算。
本发明实施例提供的一种多表位电能误差计，可实现采用统一的检测标准同时对多个高压电能表进行检定，大大提高了检定速率，既减轻了作业人员的工作强度，还有效保障了作业人员的人身安全。
实施例二
请参考附图7，本发明实施例二提供一种高压电能表误差检定系统，包括主控电脑(装有检表软件)、高压电能表检定装置和多个被检高压电能表(简称被检表)，还包括上述实施例一所述的多表位电能误差计；
所述主控电脑通过串口通信模块(R232串口)以有线方式与所述高压电能表检定装置相连，所述主控电脑通过无线传输模块以无线方式向所述多表位电能误差计发送检定任务，所述多表位电能误差计根据接收到的检定任务，并行检定多个所述被检高压电能表的电能误差。
优选的，所述高压电能表检定装置包括三相多功能标准表和程控三相功率源，所述三相多功能标准表和程控三相功率源分别通过导线与所述多表位电能误差计和所述被检高压电能表电连接。
优选的，所述被检高压电能表的数量为八个，所述多表位电能误差计为八表位电能误差计。
本发明实施例提供的一种高压电能表误差检定系统，可实现采用统一的检测标准同时对多个高压电能表进行检定，大大提高了检定速率，既减轻了作业人员的工作强度，还有效保障了作业人员的人身安全。
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 (10)

1.一种多表位电能误差计，其特征在于，包括机箱体、设置在所述机箱体上的液晶显示屏、多路有线脉冲输入端子、多路无线脉冲输入天线、一路本地无线通信天线、一路RS485通信端子、一路标准表脉冲输入端子、一路被检表脉冲输出端子和带开关的AC电源插座以及设置在所述机箱体内的误差计算及电源模块，其中：
所述液晶显示屏和有线脉冲输入端子设置在所述机箱体的前面板上，所述无线脉冲输入天线、本地无线通信天线、RS485通信端子、标准表脉冲输入端子、被检表脉冲输出端子和带开关的AC电源插座设置在所述机箱体的后面板上；
所述液晶显示屏、有线脉冲输入端子、无线脉冲输入天线、本地无线通信天线、RS485通信端子、标准表脉冲输入端子、被检表脉冲输出端子和带开关的AC电源插座均与所述误差计算及电源模块电连接；
所述误差计算及电源模块包括电源模块、主控模块和对应所述无线脉冲输入天线的多个误差计算模块。
2.根据权利要求1所述的多表位电能误差计，其特征在于，所述机箱体包括机箱盖和带散热孔的机箱柜。
3.根据权利要求1所述的多表位电能误差计，其特征在于，所述机箱体体为2U标准机箱体。
4.根据权利要求1所述的多表位电能误差计，其特征在于，所述液晶显示屏为触摸屏，与所述主控模块连接，用于接收多个被检高压电能表的电能误差并进行显示。
5.根据权利要求1所述的多表位电能误差计，其特征在于，所述主控模块包括处理器和无线收发模块；
所述无线收发模块通过串口通信模块与所述处理器连接；
所述处理器通过SPI总线连接所述误差计算模块，且通过UART接口连接所述液晶显示屏、本地无线通信天线和RS485通信端子。
6.根据权利要求1所述的多表位电能误差计，其特征在于，所述电源模块连接所述带开关的AC电源插座，用于向所述主控模块和误差计算模块提供工作电源。
7.根据权利要求1所述的多表位电能误差计，其特征在于，多个所述误差计算模块之间以并联方式连接，每一个所述误差计算模块包括处理器和无线收发模块；
所述无线收发模块通过串口通信模块与所述处理器连接；
所述处理器分别与所述有线脉冲输入端子、无线脉冲输入天线、被检表脉冲输出端子和标准表脉冲输入端子连接。
8.一种高压电能表误差检定系统，包括主控电脑、高压电能表检定装置和多个被检高压电能表，其特征在于，还包括如权利要求1-8任一项所述的多表位电能误差计；
所述主控电脑通过串口通信模块以有线方式与所述高压电能表检定装置相连，所述主控电脑通过无线传输模块以无线方式向所述多表位电能误差计发送检定任务，所述多表位电能误差计根据接收到的检定任务，并行检定多个所述被检高压电能表的电能误差。
9.一种高压电能表误差检定系统，其特征在于，所述高压电能表检定装置包括三相多功能标准表和程控三相功率源，所述三相多功能标准表和程控三相功率源分别通过导线与所述多表位电能误差计和所述被检高压电能表电连接。
10.根据权利要求8所述的多表位电能误差计，其特征在于，所述被检高压电能表的数量为八个，所述多表位电能误差计为八表位电能误差计。
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