CN109709394A - 一种检测电能表时钟输出的系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电能表技术领域，提供了一种检测电能表时钟输出的系统，包括MCU模块、GPS模块、连接夹具、电能表和常规晶振模块。MCU模块包括计数单元和控制单元；计数单元的一路外部输入接口与GPS模块的秒脉冲信号输出接口连接，另一路外部输入接口通过连接夹具与电能表的时钟输出接口连接，常规晶振模块和计数单元与控制单元连接；计数单元用于在GPS模块接收的信号强度大于预设信号强度时，获取秒脉冲信号并进行筛选，获取筛选后的秒脉冲信号输出之间常规晶振模块的频率计数值，以获取常规晶振模块的频率；并根据常规晶振模块的频率测量电能表的时钟输出信号的频率，获取电能表的时钟偏差。本发明降低了检测设备的购买、维护成本，缩短了开机预热时间。

Description

一种检测电能表时钟输出的系统

技术领域

本发明属于电能表技术领域，尤其涉及一种检测电能表时钟输出的系统。

背景技术

近年来，随着国家不断加大智能电网的建设力度，智能电能表的数量爆发式增长。目前，各厂商制造车间面临极大的生产和交付压力。其中，对电能表时钟输出信号的检测是出厂测试的关键环节。

目前，各电能表厂商主要通过高精度频率计来测试电能表的时钟输出，国家电网对电能表的时钟输出的误差要求是每天小于0.5S，即要求测试仪器的精度必须要在0.1PPM等级。

然而，现有的高端频率计价格昂贵且使用率低，成本高昂。并且，大多数频率计采用恒温晶振，需要较长的预热时间，影响了测试效率。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种检测电能表时钟输出的系统，以解决现有技术中高端频率计价格昂贵且使用率低，成本高昂，且大多数频率计采用恒温晶振，需要较长的预热时间，影响了测试效率的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种检测电能表时钟输出的系统，包括MCU模块、GPS模块、连接夹具、电能表和常规晶振模块；

所述MCU模块包括计数单元和控制单元；其中，所述计数单元包括至少两路外部输入接口；

所述计数单元的一路外部输入接口与所述GPS模块的秒脉冲信号输出接口连接，所述计数单元的另一路外部输入接口通过所述连接夹具与所述电能表的时钟输出接口连接，所述常规晶振模块和所述计数单元与所述控制单元连接；

所述计数单元用于在所述GPS模块接收到的信号强度大于预设信号强度时，获取所述GPS模块的秒脉冲信号并对所述秒脉冲信号进行筛选，以确定筛选后的秒脉冲信号之间的时间为准确时间，获取所述筛选后的秒脉冲信号输出之间的所述常规晶振模块的频率计数值，根据所述常规晶振模块的频率计数值获取所述常规晶振模块的频率；并根据所述常规晶振模块的频率对所述电能表的时钟输出信号的频率进行测量，获取所述电能表的时钟偏差。

可选的，所述控制单元用于控制所述计数单元对所述GPS模块的秒脉冲信号计数；

可选的，所述控制单元还用于控制所述计数单元对所述电能表的时钟输出信号计数。

可选的，所述计数单元具体用于剔除不满足预设阈值范围的计数值，获取所述筛选后的秒脉冲信号。

可选的，所述计数单元具体还用于根据筛选后的秒脉冲信号计算所述电能表的时钟输出信号的频率，以获取所述电能表的时钟偏差。

可选的，所述常规晶振模块还用于作为所述计数单元的计数源。

可选的，所述常规晶振模块还用于作为所述MCU模块的驱动源。

可选的，所述控制单元还用于若获取到所述常规晶振模块发送的用于初始化的驱动指令，则控制所述计数单元和所述GPS模块进行初始化配置。

可选的，所述控制单元包括MCU和所述MCU的外设电路。

可选的，所述计数单元为计数器。

本发明实施例根据GPS模块和常规晶振模块的性能、特点对GPS模块和常规晶振模块进行组合，以实现对电能表时钟输出的检测，降低了电能表时钟输出检测设备的购买、维护成本，缩短了开机预热时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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他的附图。

图1是本发明实施例一提供的检测电能表时钟输出的系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分的实施例，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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一

如图1所示，本实施例示例性的提供了一种检测电能表104时钟输出的系统1。其包括MCU模块101、GPS模块102、连接夹具103、电能表104和常规晶振模块105；

所述MCU模块101包括计数单元1011和控制单元1012；其中，所述计数单元1011包括至少两路外部输入接口；

所述计数单元1011的一路外部输入接口与所述GPS模块102的秒脉冲信号输出接口连接，所述计数单元1011的另一路外部输入接口通过所述连接夹具103与所述电能表104的时钟输出接口连接，所述常规晶振模块105和所述计数单元1011与所述控制单元1012连接；

所述计数单元1011用于在所述GPS模块102接收到的信号强度大于预设信号强度时，获取所述GPS模块102的秒脉冲信号并对所述秒脉冲信号进行筛选，以确定筛选后的秒脉冲信号之间的时间为准确时间，获取所述筛选后的秒脉冲信号输出之间的所述常规晶振模块105的频率计数值，根据所述常规晶振模块105的频率计数值获取所述常规晶振模块的频率105；并根据所述常规晶振模块105的频率对所述电能表104的时钟输出信号的频率进行测量，获取所述电能表104的时钟偏差。

在具体应用中，检测电能表时钟输出的系统1，包括MCU模块101、GPS模块102、连接夹具103、电能表104和常规晶振模块105，MCU模块101包括计数单元1011和控制单元1012；其中，计数单元1011包括至少两路外部输入接口。例如，计数单元1011包括四路外部输入接口。在本实施例中，仅示例性的示出了计数单元1011包括两路外部输入接口的情况。

计数单元1011的一路外部输入接口与GPS模块102的秒脉冲信号(pulse persecond，PPS)(1pps＝1Hz＝1次/秒)输出接口连接，计数单元1011的另一路外部输入接口通过连接夹具103与电能表104的时钟输出接口连接，常规晶振模块105与计数单元1011与控制单元1012连接。在本实施例中，计数单元1011是指所述MCU的计数器。

计数单元1011用于在GPS模块102接收到的信号强度大于预设信号强度时，获取GPS模块102的秒脉冲信号并对秒脉冲信号进行筛选，以确定筛选后的秒脉冲信号之间的时间为准确时间，获取筛选后的秒脉冲信号输出之间的常规晶振模块105的频率计数值，对常规晶振模块105的频率计数值计算以获取常规晶振模块105的频率；并根据常规晶振模块105的频率对电能表104的时钟输出信号的频率进行测量，获取电能表104的时钟偏差。其中，预设信号强度可根据实际情况进行设定。微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机。连接夹具是指用于连接、固定目标对象，使目标对象占有正确的位置，以使目标对象接受施工或检测的装置。晶体振荡器(crystal oscillator)是指从一块石英晶体上按一定方位角切下的薄片，即石英晶体谐振器(quartz crystal unit或quartz crystal resonator，常简写成Xtal)，简称为石英晶体或晶体、晶振。其中，常规晶振模块105为常规晶振。常规晶振的启动速度比恒温晶振的启动速度快，常规晶振相较于温补晶振，具有良好的短期频率稳定性。GPS模块102为GPS，在信号良好的情况下，GPS具有良好的长期频率稳定度，几乎无累计误差，缺点为短时稳定性差。并且GPS的秒脉冲输出信号精度可以达到20nS，(即0.02PPM)，高于国家规定的对于电能表时钟测试所需的0.1PPM，故GPS可以作为本实施例中的标准信号源。脉冲信号是一种离散信号，脉冲信号是指按一定电压幅度，一定时间间隔连续发出的脉冲信号。脉冲信号之间的时间间隔称为周期；而将在单位时间(如1秒)内所产生的脉冲个数称为频率。秒脉冲信号即为时间间隔为1秒的脉冲信号。

在一个实施例中，所述控制单元1012用于控制所述计数单元1011对所述GPS模块102的秒脉冲信号计数；

在具体应用中，控制单元1012用于控制计数单元1011对GPS模块102的秒脉冲信号计数，并控制计数单元1011对秒脉冲信号进行筛选，获取筛选后的秒脉冲信号。

在一个实施例中，所述控制单元1012还用于控制所述计数单元1011对所述电能表104的时钟输出信号计数。

在具体应用中，控制单元1012还用于控制计数单元1011对所述电能表104的时钟输出信号计数，进而控制计数单元1011通过筛选后的秒脉冲信号计算所述电能表104的时钟输出信号的频率，以获取所述电能表104的时钟偏差。

在一个实施例中，所述计数单元1011具体用于剔除不满足预设阈值范围的计数值，获取所述筛选后的秒脉冲信号。

在具体应用中，计数单元1011具体用于根据GPS模块102的长期稳定性好的特点和常规晶振模块105的短期稳定性好的特点，剔除不满足预设阈值范围的计数值，获取所述筛选后的秒脉冲信号，以使筛选后最初的秒脉冲信号和最后结尾的秒脉冲信号准确(即使最初的秒脉冲信号和最后结尾的秒脉冲信号满足预设阈值范围的秒脉冲信号)，以确定秒脉冲信号之间的时间为准确时间。在本实施例中，剔除不满足预设阈值范围的计数值包括：剔除超过第一预设阈值或低于第二预设阈值的计数值。例如，第一预设阈值为5，第二预设阈值为1，则剔除值为7或值为0.5的计数值。

在一个实施例中，所述计数单元1011具体还用于根据筛选后的秒脉冲信号计算所述电能表104的时钟输出信号的频率，以获取所述电能表104的时钟偏差。

在具体应用中，计数单元1011具体还用于根据筛选后的秒脉冲信号计算电能表104的时钟输出信号的频率，以获取电能表104的时钟偏差，进而检测电能表104的时钟输出是否准确。即在本实施例中，既可通过计数单元1011对筛选后的GPS模块102的秒脉冲信号计算获取到电能表104的时钟输出信号的频率，进而获取电能表104的时钟偏差，实现了长期且稳定的检测电能表104的时钟输出(即无需校准也可以保证长期测量电能表104的时钟输出的准确性)；也可通过常规晶振模块105的频率测量到所述电能表104的时钟输出信号的频率，进而获取电能表104的时钟偏差，常规晶振模块102开机预热时间短，能够实现开机即检测电能表104的时钟输出，实现了短期且稳定的检测电能表104的时钟输出。

在一个实施例中，所述常规晶振模块105还用于作为所述计数单元1011的计数源。

在具体应用中，常规晶振模块105还用于作为计数单元1011的计数源，即计数单元1011根据对常规晶振模块105的频率计数，以获取常规晶振模块105的频率。

在一个实施例中，所述常规晶振模块105还用于作为所述MCU模块101的驱动源。

在具体应用中，常规晶振模块105还用于作为MCU模块101的驱动源。即常规晶振模块105发送驱动指令至MCU模块101，使MCU模块101中的控制单元1012和计数单元1011根据上述驱动指令执行对应的操作。例如，常规晶振模块105发送用于初始化的驱动指令至控制单元1012，则控制单元1012控制计数单元1011清除历史计数，并进行初始化；同时控制GPS模块102进行初始化配置。或者如常规晶振模块105发送用于计数的驱动指令控制单元1012，则控制单元1012控制计数单元1011开始对常规晶振模块105的频率计数。

在一个实施例中，所述控制单元1012还用于若获取到所述常规晶振模块105发送的用于初始化的驱动指令，则控制所述计数单元1011和所述GPS模块102进行初始化配置。

在具体应用中，控制单元1012还用于若获取到常规晶振模块105发送的用于初始化的驱动指令，则控制计数单元1011和GPS模块102进行初始化配置。例如，若获取到常规晶振模块105发送的用于初始化的驱动指令，则控制计数单元1011清除历史计数，并进行初始化，同时控制GPS模块102进行初始化配置。

在一个实施例中，所述控制单元1012包括MCU和所述MCU的外设电路。

在具体应用中，控制单元1012包括MCU和MCU的外设电路。

在一个实施例中，所述计数单元1011为计数器。

在具体应用中，计数单元1011为MCU中的计数器(timer)。

本实施例通过根据GPS模块和常规晶振模块的性能、特点对GPS模块和常规晶振模块进行组合提出检测电能表时钟输出的系统，以实现对电能表时钟输出的检测，降低了电能表时钟输出检测设备的购买、维护成本，缩短了开机预热时间。

以上所述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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种检测电能表时钟输出的系统，其特征在于，包括MCU模块、GPS模块、连接夹具、电能表和常规晶振模块；

所述MCU模块包括计数单元和控制单元；其中，所述计数单元包括至少两路外部输入接口；

所述计数单元的一路外部输入接口与所述GPS模块的秒脉冲信号输出接口连接，所述计数单元的另一路外部输入接口通过所述连接夹具与所述电能表的时钟输出接口连接，所述常规晶振模块和所述计数单元与所述控制单元连接；

所述计数单元用于在所述GPS模块接收到的信号强度大于预设信号强度时，获取所述GPS模块的秒脉冲信号并对所述秒脉冲信号进行筛选，以确定筛选后的秒脉冲信号之间的时间为准确时间，获取所述筛选后的秒脉冲信号输出之间的所述常规晶振模块的频率计数值，根据所述常规晶振模块的频率计数值获取所述常规晶振模块的频率；并根据所述常规晶振模块的频率对所述电能表的时钟输出信号的频率进行测量，获取所述电能表的时钟偏差。

2.如权利要求1所述的检测电能表时钟输出的系统，其特征在于，所述控制单元用于控制所述计数单元对所述GPS模块的秒脉冲信号计数。

3.如权利要求1所述的检测电能表时钟输出的系统，其特征在于，所述控制单元还用于控制所述计数单元对所述电能表的时钟输出信号计数。

4.如权利要求1所述的检测电能表时钟输出的系统，其特征在于，所述计数单元具体用于剔除不满足预设阈值范围的计数值，获取所述筛选后的秒脉冲信号。

5.如权利要求1所述的检测电能表时钟输出的系统，其特征在于，所述计数单元具体还用于根据筛选后的秒脉冲信号计算所述电能表的时钟输出信号的频率，以获取所述电能表的时钟偏差。

6.如权利要求1所述的检测电能表时钟输出的系统，其特征在于，所述常规晶振模块还用于作为所述计数单元的计数源。

7.如权利要求1所述的检测电能表时钟输出的系统，其特征在于，所述常规晶振模块还用于作为所述MCU模块的驱动源。

8.如权利要求7所述的检测电能表时钟输出的系统，其特征在于，所述控制单元还用于若获取到所述常规晶振模块发送的用于初始化的驱动指令，则控制所述计数单元和所述GPS模块进行初始化配置。

9.如权利要求1所述的检测电能表时钟输出的系统，其特征在于，所述控制单元包括MCU和所述MCU的外设电路。

10.如权利要求1所述的检测电能表时钟输出的系统，其特征在于，所述计数单元为计数器。