CN109901099B - 一种电能表的电压改变自动补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电能表的电压改变自动补偿方法，上电初始化，得到初始化的功率误差校正增益值和初始化的功率偏置校正增益值；程控功率源给被校表输出额定电压Un、电流λIb，功率因数1.0；被校表的MCU自动通过获取被校表的有功功率和无功功率，自动计算视在功率；计算被校表的功率误差以及功率误差校正增益值；计算功率偏置校正增益值；重新读取校正后的有功功率、标准有功功率及无功功率、标准无功功率之间的误差均在允许范围内时，则保持电流和功率因数不变，依次改变程控功率源给被校表的输出电压，使用不同输出电压进行校表。只需对功率误差进行校正，适用于电能表小电流时的计量，电能表计量精度高，且提高了校表效率。

Description

一种电能表的电压改变自动补偿方法

技术领域

本发明涉及电能表领域，特别涉及一种电能表的电压改变自动补偿方法。

背景技术

每个电能表在出厂前均需要对其进行校正，以使出厂后的电能表能够满足相应计量精度的要求，而电能表在小电流计量时由于计量芯片工作量程的限制，常常出现计量不准确的现象，且由于在不同电压的情况下，对电能表的计量产生一定的影响。因此，现在的电能表在出厂前均通过一个一个电压点、电流通过手动方式进行补偿，对于大批量生产电能表的厂家来说，该补偿方法费时费力。

有专利号为ZL201510686086.2(授权公告号为CN105242233B)的中国发明专利公开了一种单相电能表的快速校表方法，采用预先设置在被校表的计量芯片的功率增益校正寄存器中的增益初值快速定位到目标误差值，只调试100％Ib点感性0.5这个误差点，在此误差点同时获取视在功率偏差和有功功率偏差，利用视在功率偏差进行100％Ib点阻性1.0的增益校正，利用有功功率偏差进行100％Ib点感性0.5的相位校正，直接利用已经计算得到的100％Ib点感性0.5的误差值，来进行5％Ib点阻性1.0小信号校正，避免了小信号调试时间过长。该校表方法需要对相位值进行校准，在小电流计量时会影响计量准确度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种电能表的电压改变自动补偿方法，该方法通过功率误差自动计算功率误差校正增益值和有功功率偏置校正增益值，避免了电能表在不同电压小电流时的计量不准确现象，提高了校表精度。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种电能表的电压改变自动补偿方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、上电初始化：上位机控制程控功率源输出标准点的电压、电流给被校表，对被校表进行调试，得到初始化的功率误差校正增益值PGAIN0和初始化的功率偏置校正增益值BS0，并将初始化的功率误差校正增益值PGAIN0写入计量芯片的功率增益校正寄存器中，初始化的功率偏置校正增益值BS0写入有功功率偏置校正寄存器中；

步骤2、通过上位机控制程控功率源给被校表输出额定电压Un、小电流λIb，且设置功率因数PF＝1.0，其中，0＜λ≤1；

步骤3、被校表的MCU自动通过计量芯片获取被校表的有功功率P1和无功功率Q1，并通过被校表的MCU自动计算被校表的视在功率S1；

步骤4、并根据预先设置在被校表的MCU中的标准有功功率P0和无功功率Q0，视在功率S0，计算被校表的功率误差ERR2以及功率误差校正增益值PGAIN，并将功率误差校正增益值PGAIN写入到计量芯片的功率增益校正寄存器中；

步骤5、根据功率误差和被校表的MCU中的标准有功功率P0，计算功率偏置校正增益值BS，并将功率偏置校正增益值BS写入到计量芯片的有功功率偏置校正寄存器中；

步骤6、被校表的MCU自动重新读取校正后的被校表的有功功率P1和无功功率Q1，将其与预先设置在MCU中的标准有功功率P0和无功功率Q0进行比较，若校正后的被校表的有功功率P1与标准有功功率P0之间的误差以及校正后的被校表的无功功率Q1与标准无功功率Q0之间的误差均在允许范围内时，则转入步骤7；反之，则返回步骤3重新校表；

步骤7、保持程控功率源输出电流和功率因数不变，通过上位机控制依次改变程控功率源给被校表的输出电压，重复步骤3～6，使用不同输出电压进行校表。

作为改进，所述步骤1中依次使用以下标准点对被校表进行调试，标准点分别为：额定电压Un、电流Ib，且功率因数PF＝1.0；额定电压Un、电流Ib，功率因数PF＝0.5L；额定电压Un、电流λIb，且功率因数PF＝0.5L。

作为优选，λ的取值范围为5％～15％。

具体的，所述步骤4中被校表的功率误差ERR2的计算公式为：

ERR2＝(S1-S0)/S0*100％；

其中，S1为被校表的视在功率，S1＝P1+Q1，S0为被校表的标准视在功率，S0＝P0+Q0。

进一步的，所述步骤4中功率误差校正增益值PGAIN的计算公式为：

PGAIN＝PGAIN0(1+ERR2)；

其中，PGAIN0为初始化的功率误差校正增益值，ERR2为被校表的功率误差。

进一步的，所述步骤5中功率偏置校正增益值BS的计算公式为：

BS＝PGAIN*P1*BS0/P0；

其中，BS0为初始化的功率偏置校正增益值，P1为被校表的有功功率，P0为被校表的标准有功功率。

在本方案中，所述步骤7中通过程控功率源输出不同电压给被校表，其中，输出电压、电流、功率因数依次取如下值：0.9UnλIb 1.0、0.8UnλIb 1.0、1.1UnλIb 1.0、1.15UnλIb1.0。通过程控功率源输出不同电压对被校表进行校表，减少输出电压对被校表的影响，且适用于实际电能表的使用。

在本方案中，所述步骤7中输出不同电压对被校表进行校表时，每一次校表后得到的功率误差校正增益值作为初始化的功率误差校正增益值写入到功率增益校正寄存器中，功率偏置校正增益值作为初始化的功率偏置校正增益值写入到有功功率偏置校正寄存器中。

进一步的，为了减小不同输出电压、电流和功率因数对被校表的影响，在本方案中，所述步骤7后还包括：改变程控功率源的输出电压、电流和功率因数对被校表进行校表的步骤。

具体的，所述步骤7之后采用如下输出电压、电流和功率因数：0.9Unλ′Ib 0.5L、1.1Unλ′Ib 0.5L，分别对被校表进行校表，其中，0＜λ′≤1。

与现有技术相比，本发明的优点在于：该电能表的MCU自动被校表的功率误差计算功率误差校正增益值，将其写入功率增益校正寄存器中，并根据该功率误差和标准有功功率计算功率偏置校正增益值，将其写入有功功率偏置校正寄存器中，因此无需校正相位值，只需对功率误差进行校正，适用于在小电流时的电能表计量，且在改变电能表供电电压时，电能表的MCU自动计算进行补偿，节约了人力和时间。使用该电压改变自动补偿方法校正的电能表计量精度高，且校正方便，校正时间短，提高了校表效率。

附图说明

图1为本发明实施例中电压改变自动补偿方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，一种电能表的电压改变自动补偿方法，包括以下步骤：

步骤1、上电初始化：上位机控制程控功率源输出标准点的电压、电流给被校表，对被校表进行调试，得到初始化的功率误差校正增益值PGAIN0和初始化的功率偏置校正增益值BS0，并将初始化的功率误差校正增益值PGAIN0写入计量芯片的功率增益校正寄存器中，初始化的功率偏置校正增益值BS0写入有功功率偏置校正寄存器中；

本实施例中，标准点为：额定电压Un、电流Ib，且功率因数PF＝1.0；额定电压Un、电流Ib，功率因数PF＝0.5L；额定电压Un、电流λIb，且功率因数PF＝0.5L；λ＝5％，依次使用上述标准点的电压、电流和功率因数对电能表进行校表，得到初始化的功率误差校正增益值PGAIN0和初始化的功率偏置校正增益值BS0；

步骤2、通过上位机控制程控功率源给被校表输出额定电压Un、小电流λIb，且设置功率因数PF＝1.0，其中，0＜λ≤1；λ的取值范围为5％～15％，本实施例中，λ＝5％；

步骤3、被校表的MCU自动通过计量芯片获取被校表的有功功率P1和无功功率Q1，并通过被校表的MCU自动计算被校表的视在功率S1；

步骤4、并根据预先设置在被校表的MCU中的标准有功功率P0和无功功率Q0，视在功率S0，计算被校表的功率误差ERR2以及功率误差校正增益值PGAIN，并将功率误差校正增益值PGAIN写入到计量芯片的功率增益校正寄存器中；

其中，被校表的功率误差ERR2的计算公式为：

ERR2＝(S1-S0)/S0*100％；

S1为被校表的视在功率，S1＝P1+Q1，S0为被校表的标准视在功率，S0＝P0+Q0；

另外，功率误差校正增益值PGAIN的计算公式为：

PGAIN＝PGAIN0(1+ERR2)；

其中，PGAIN0为初始化的功率误差校正增益值，ERR2为被校表的功率误差；

本实施例中，PGAIN0为步骤1中得到的初始化的功率误差校正增益值；

步骤5、根据功率误差和被校表的MCU中的标准有功功率P0，计算功率偏置校正增益值BS，并将功率偏置校正增益值BS写入到计量芯片的有功功率偏置校正寄存器中；

其中，功率偏置校正增益值BS的计算公式为：

BS＝PGAIN*P1*BS0/P0；

其中，BS0为初始化的功率偏置校正增益值，P1为被校表的有功功率，P0为被校表的标准有功功率；

本实施例中，BS0为步骤1中得到的初始化的功率偏置校正增益值；

步骤6、被校表的MCU自动重新读取校正后的被校表的有功功率P1和无功功率Q1，将其与预先设置在MCU中的标准有功功率P0和无功功率Q0进行比较，若校正后的被校表的有功功率P1与标准有功功率P0之间的误差以及校正后的被校表的无功功率Q1与标准无功功率Q0之间的误差均在允许范围内时，则转入步骤7；反之，则返回步骤3重新校表；

在本实施例中，电能表在不同电压、电流和功率因数时对应的不同标准有功功率、无功功率和视为功率值均存储在表计的MCU内；

步骤7、保持程控功率源输出电流和功率因数不变，通过上位机控制依次改变程控功率源给被校表的输出电压，重复步骤3～6，使用不同输出电压进行校表。

其中，通过程控功率源输出不同电压给被校表，其中，输出电压、电流、功率因数依次取如下值：0.9UnλIb 1.0、0.8UnλIb 1.0、1.1UnλIb 1.0、1.15UnλIb 1.0；使用不同输出电压对被校表进行校表时，每一次校表后得到的功率误差校正增益值PGAIN作为初始化的功率误差校正增益值PGAIN0写入到功率增益校正寄存器中，功率偏置校正增益值BS作为初始化的功率偏置校正增益值BS0写入到有功功率偏置校正寄存器中；

另外，为了防止电流改变或功率因数改变对电能表计量的影响，步骤7之后还包括以下步骤：改变程控功率源的输出电压、电流和功率因数对被校表进行校表，本实施例中，采用输出电压、电流和功率因数：0.9Unλ′Ib 0.5L、1.1Unλ′Ib 0.5L，分别对被校表进行校表，其中，0＜λ′≤1。本实施例中，λ′为与λ不同的数值，λ′＝10％。

在电能表小电流时，由于相位本身差异比较小，电能表会出现计量不准确现象，且校准相位的难度较大，因此本发明中使用该电压改变自动补偿方法的电能表，在不同电压小电流的情况下通过校准功率误差来保证计量精度，而无需校准相位，因此能避免电能表在小电流时由于芯片工作量程限制，而造成的计量不准确的问题；另一方面，该电能表的计量校正过程由MCU自动计算，无需人工或上位机计算并下发给电能表，且不同标准有功功率、无功功率和视在功率均保存在电能表的MCU内，也无需上位机下发，因此该电压改变自动补偿方法的操作简单、能实现自动补偿，节约了人力和时间，提高了校表效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种电能表的电压改变自动补偿方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、上电初始化：上位机控制程控功率源输出标准点的电压和电流给被校表，对被校表进行调试，得到初始化的功率误差校正增益值PGAIN0和初始化的功率偏置校正增益值BS0；并将初始化的功率误差校正增益值PGAIN0写入计量芯片的功率增益校正寄存器中，初始化的功率偏置校正增益值BS0写入有功功率偏置校正寄存器中；

步骤2、通过上位机控制程控功率源给被校表输出额定电压Un和小电流λIb，且设置功率因数PF＝1.0，其中，0＜λ≤1；

步骤3、被校表的MCU自动通过计量芯片获取被校表的有功功率P1和无功功率Q1，并通过被校表的MCU自动计算被校表的视在功率S1；

步骤4、并根据预先设置在被校表的MCU中的标准有功功率P0、标准无功功率Q0和标准视在功率S0，计算被校表的功率误差ERR2以及功率误差校正增益值PGAIN，并将功率误差校正增益值PGAIN写入到计量芯片的功率增益校正寄存器中；

其中，功率误差校正增益值PGAIN 的计算公式为：

PGAIN=PGAIN0(1+ ERR2)；

步骤5、根据功率误差校正增益值PGAIN和被校表的MCU中的标准有功功率P0，计算功率偏置校正增益值BS，并将功率偏置校正增益值BS写入到计量芯片的有功功率偏置校正寄存器中；

其中，功率偏置校正增益值BS的计算公式为：

BS=PGAIN* P1* BS0/ P0；

步骤6、被校表的MCU自动重新读取校正后的被校表的有功功率P1和无功功率Q1，将其与预先设置在MCU中的标准有功功率P0和标准无功功率Q0进行比较，若校正后的被校表的有功功率P1与标准有功功率P0之间的误差以及校正后的被校表的无功功率Q1与标准无功功率Q0之间的误差均在允许范围内时，则转入步骤7；反之，则返回步骤3重新校表；

步骤7、保持程控功率源输出电流和功率因数不变，通过上位机控制依次改变程控功率源给被校表的输出电压，重复步骤3~6，使用不同输出电压进行校表；

输出不同电压对被校表进行校表时，每一次校表后得到的功率误差校正增益值作为初始化的功率误差校正增益值写入到功率增益校正寄存器中，功率偏置校正增益值作为初始化的功率偏置校正增益值写入到有功功率偏置校正寄存器中。

2.根据权利要求1所述的电能表的电压改变自动补偿方法，其特征在于：所述步骤1中依次使用以下标准点对被校表进行调试，标准点分别为：额定电压Un、电流Ib且功率因数PF＝1.0；额定电压Un、电流Ib且功率因数PF＝0.5L；额定电压Un、电流λ₀*Ib且功率因数PF＝0.5L，λ₀的取值范围为5%~15%。

3.根据权利要求1所述的电能表的电压改变自动补偿方法，其特征在于：所述步骤4中被校表的功率误差ERR2的计算公式为：

ERR2=(S1-S0)/S0*100%。

4.根据权利要求1所述的电能表的电压改变自动补偿方法，其特征在于：所述步骤7中通过程控功率源输出不同电压给被校表；其中输出电压、电流和功率因数依次取如下值：(0.9Un，λIb，1.0)，(0.8Un，λIb，1.0)，(1.1Un，λIb，1.0)和(1.15Un，λIb，1.0)。

5.根据权利要求1所述的电能表的电压改变自动补偿方法，其特征在于：所述步骤7后还包括：改变程控功率源的输出电压、电流和功率因数对被校表进行校表的步骤。

6.根据权利要求5所述的电能表的电压改变自动补偿方法，其特征在于：所述步骤7之后采用如下输出电压、电流和功率因数：（0.9Un，λ＇Ib，0.5L）和(1.1Un，λ＇Ib，0.5L)分别对被校表进行校表；其中0＜λ＇≤1。

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