CN110673083A - 一种用于检测电能表计量误差的直流标准源装置 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本申请涉及电能表检测设备技术领域，尤其涉及一种用于检测电能表计量误差的直流标准源装置。
背景技术
电能表是用来计量电能的仪表，正确的电能计量对核算发、供电电能，综合平衡及考核电力系统经济技术指标，节约能源等都有重要意义，为了确保计量的准确度，需要对电能表计量误差进行检测，以便采取相应措施来消除计量误差。
电能表计量误差的检测步骤包括：首先，通过直流电源装置为电能表提供与检测系统自身工作电量大小一致的直流电，使电能表与检测系统处于同样大小的负荷下进行工作，然后获取检测系统输出的标准电能脉冲以及电能表输出的实际电能脉冲，通过比较标准电能脉冲与实际电能脉冲之间的差值，即可获取电能表的计量误差。
目前，直流电源装置所提供的直流电一般是通过交流电压整流、滤波后得到的，如果滤波不彻底，则直流电中会存在剩余的交流成分，即存在纹波电流，该纹波电流会导致直流电源装置实际向电能表提供的电量与预期需要提供的电量(即检测系统的工作电量)之间存在差距，进而对电能表计量误差的精确检测产生影响。
发明内容
为了解决纹波电流造成直流电源装置实际向电能表提供的电量与预期需要提供的电量之间存在差距，进而对电能表计量误差的精确检测产生影响的技术问题，本申请通过以下实施例公开的一种用于检测电能表计量误差的直流标准源装置。
本申请公开的一种用于检测电能表计量误差的直流标准源装置，包括：人机交互模块、数据处理模块、电源模块以及数据采集模块；
所述人机交互模块与所述数据处理模块相连接，所述人机交互模块用于接收预设的预期电量，并将所述预期电量发送至所述数据处理模块；
所述数据处理模块用于对所述预期电量进行处理转换，获取预期电量值；
所述电源模块的输入端接至所述数据处理模块的输出端，所述电源模块的输出端接至被检表，所述电源模块用于按照所述预期电量值，向所述被检表输出实际电量；
所述数据采集模块的输入端接至所述电源模块的输出端，所述数据采集模块的输出端接至所述数据处理模块的输入端，所述数据采集模块用于采集所述实际电量，并将所述实际电量发送至所述数据处理模块；
所述数据处理模块在接收到所述实际电量后，还用于对所述实际电量进行处理转换，获取实际电量值，并判断所述预期电量值与所述实际电量值之间是否存在电量差值，若存在，则将所述电量差值发送至所述电源模块；
所述电源模块在接收到所述电量差值后，还用于根据所述电量差值，调整向所述被检表输出实际电量的大小。
可选的，所述数据处理模块内置FPGA芯片以及STM32芯片；
所述FPGA芯片用于获取所述预期电量，并将所述预期电量由模拟量信号转换为数字量信号；
所述STM32芯片用于对转换成数字量信号的预期电量进行计算，获取所述预期电量值。
可选的，所述FPGA芯片还用于获取所述实际电量，并将所述实际电量由模拟量信号转换为数字量信号；
所述STM32芯片还用于对转换成数字量信号的实际电量进行计算，获取所述实际电量值。
可选的，所述数据采集模块包括电压采样单元和电流采样单元。
可选的，所述电压采样单元包括交直流电压分压器以及数字电位计；
所述交直流电压分压器包括多个串接的分压电阻，所述交直流电压分压器与所述数字电位计并联。
可选的，所述电流采样单元包括宽频直流比较仪。
可选的，所述宽频直流比较仪包括GMR传感器，所述GMR传感器外接有温度补偿电桥；
所述温度补偿电桥包括四个桥臂，所述四个桥臂上均串接有锰铜电阻，其中第三桥臂上串接的锰铜电阻并联有热敏电阻。
本申请实施例公开的一种用于检测电能表计量误差的直流标准源装置，包括人机交互模块、数据处理模块、电源模块以及数据采集模块，其中人机交互模块与数据处理模块相连接，所述电源模块的输入端接至所述数据处理模块的输出端，输出端接至被检表，所述数据采集模块的输入端接至所述电源模块的输出端，输出端接至所述数据处理模块的输入端。在向被检表输出直流电源时，通过人机交互模块接收预设的预期电量并发送至数据处理模块，数据处理模块对预期电量进行处理转换，获取预期电量值，电源模块按照预期电量值，向被检表输出实际电量后，数据采集模块采集实际电量，并将实际电量发送至数据处理模块，数据处理模块对实际电量进行处理转换，获取实际电量值，并判断预期电量值与实际电量值之间是否存在电量差值，若存在，电源模块根据电量差值，调整向所述被检表输出实际电量的大小。本申请公开的直流标准源装置采用了闭环反馈结构，通过数据采集和处理，实时监测并调整电源模块输出的实际电量大小，有效消除纹波电流的影响，保证电能表计量误差的检测精确度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例公开的一种用于检测电能表计量误差的直流标准源装置的结构示意图；
图2为本申请实施例公开的一种用于检测电能表计量误差的直流标准源装置的又一种结构示意图；
图3为本申请实施例公开的一种用于检测电能表计量误差的直流标准源装置中，电压采样单元的结构示意图；
图4为本申请实施例公开的一种用于检测电能表计量误差的直流标准源装置中，GMR传感器外接温度补偿电桥的结构示意图。
具体实施方式
为了解决纹波电流造成直流电源装置实际向电能表提供的电量与预期需要提供的电量之间存在差距，进而对电能表计量误差的精确检测产生影响的技术问题，本申请通过以下实施例公开的一种用于检测电能表计量误差的直流标准源装置。
本申请公开的一种用于检测电能表计量误差的直流标准源装置，参见图1所示，包括：人机交互模块10、数据处理模块20、电源模块30以及数据采集模块40。
所述人机交互模块10与所述数据处理模块20相连接，所述人机交互模块10用于接收预设的预期电量，并将所述预期电量发送至所述数据处理模块20。
所述数据处理模块20用于对所述预期电量进行处理转换，获取预期电量值。
所述电源模块30的输入端接至所述数据处理模块20的输出端，所述电源模块30的输出端接至被检表50，所述电源模块30用于按照所述预期电量值，向所述被检表50输出实际电量。
本申请实施例中，电源模块30采用线性电源，电源模块30中的数字部分和模拟部分相互隔离，模拟部分中的各组件也相互隔离或用磁珠相连，以减少电源的纹波和噪声的干扰，并且减小装置中各模块之间的相互干扰，保证整个装置的高精度及高线性度。
所述数据采集模块40的输入端接至所述电源模块30的输出端，所述数据采集模块40的输出端接至所述数据处理模块20的输入端，所述数据采集模块40用于采集所述实际电量，并将所述实际电量发送至所述数据处理模块20。
所述数据处理模块20在接收到所述实际电量后，还用于对所述实际电量进行处理转换，获取实际电量值，并判断所述预期电量值与所述实际电量值之间是否存在电量差值，若存在，则将所述电量差值发送至所述电源模块30。
所述电源模块30在接收到所述电量差值后，还用于根据所述电量差值，调整向所述被检表50输出实际电量的大小。
本申请实施例公开的一种用于检测电能表计量误差的直流标准源装置，包括人机交互模块、数据处理模块、电源模块以及数据采集模块，其中人机交互模块与数据处理模块相连接，所述电源模块的输入端接至所述数据处理模块的输出端，输出端接至被检表，所述数据采集模块的输入端接至所述电源模块的输出端，输出端接至所述数据处理模块的输入端。在向被检表输出直流电源时，通过人机交互模块接收预设的预期电量并发送至数据处理模块，数据处理模块对预期电量进行处理转换，获取预期电量值，电源模块按照预期电量值，向被检表输出实际电量后，数据采集模块采集实际电量，并将实际电量发送至数据处理模块，数据处理模块对实际电量进行处理转换，获取实际电量值，并判断预期电量值与实际电量值之间是否存在电量差值，若存在，电源模块根据电量差值，调整向所述被检表输出实际电量的大小。本申请公开的直流标准源装置采用了闭环反馈结构，通过数据采集和处理，实时监测并调整电源模块输出的实际电量大小，有效消除纹波电流的影响，保证电能表计量误差的检测精确度。
本申请实施例公开的直流标准源能够为检验电能的计量误差提供高精度的直流大电压源、直流大电流源、直流小电压源以及直流小电流源的信号输出，在此基础上，避免纹波电流的影响，保证电能表计量误差的检测精确度。
进一步的，参见图2所示，所述数据处理模块20内置FPGA芯片201以及STM32芯片202。
所述FPGA芯片201用于获取所述预期电量，并将所述预期电量由模拟量信号转换为数字量信号。FPGA芯片是专用集成电路中的一种半定制电路，属于现场可编程器件。
所述STM32芯片202用于对转换成数字量信号的预期电量进行计算，获取所述预期电量值。STM32芯片是一种嵌入式单片机，属于微控制器。
进一步的，所述FPGA芯片201还用于获取所述实际电量，并将所述实际电量由模拟量信号转换为数字量信号。
所述STM32芯片202还用于对转换成数字量信号的实际电量进行计算，获取所述实际电量值。
进一步的，所述数据采集模块40包括电压采样单元401和电流采样单元402。
进一步的，参见图3所示，所述电压采样单元401包括交直流电压分压器4011以及数字电位计4012，所述交直流电压分压器4011与所述数字电位计4012并联。所述交直流电压分压器4011包括多个串接的分压电阻，分压电阻要求具备精度高、稳定度好以及温漂小的优点。
当电源模块向被检表输出直流大电压时，数据采集模块40采集所得的实际电量为大电压，该大电压不能直接发送给数据处理模块20，需要事先将大电压变换成小电压，本申请实施例中，采用交直流电压分压器4011对采集的大电压进行分压，然后通过数字电位计保证分压结果的准确度。
实际应用中，若环境温度发生变化，分压电阻的阻值可能会随之产生变化，即产生温漂，这种情况下，分压结果不准确，为了解决这一问题，本申请实施例采用了数字电位计4012对分压电阻的阻值进行限定，数字电位计4012通过单片机进行控制，当分压电阻发生温漂时，分压结果通过数字电位计进行修正之后，能够输出预设的电压期望值，从而可以消除分压电阻温漂的影响。
在本申请实施例中，电压采样单元401还包括缓冲放大器4013，参见图3所示，缓冲放大器4013与所述数字电位计4012串联。缓冲放大器4013为1：1的放大器，起到阻抗匹配、抗干扰的作用，能够减小电压信号的失真。
进一步的，当电源模块向被检表输出直流大电流时，所述电流采样单元402包括宽频直流比较仪，宽频直流比较仪能够将大电流转换为小电流进行测量。宽频直流比较仪由双铁芯A、B叠加绕线而成，铁芯A和铁芯B分别绕有相同N匝次级绕组，绕好次级绕组后的铁芯A和B叠加起来，次级绕组依次串联，次级绕组取1匝，同时穿过A、B铁芯。铁芯A开有气隙，气隙处装有霍尔传感器，用于检测零磁通状态。当铁芯A中磁通不为零时，霍尔传感器输出感应电压，该电压控制伺服电流源产生输出小电流。
进一步的，所述宽频直流比较仪包括GMR传感器。所述GMR传感器即为霍尔传感器，设置在铁芯A的气隙处，属于一种巨磁阻磁场传感器。所述GMR传感器选用惠斯通电桥结构GMR传感器。
当温度发生变化时，GMR传感器的检测结果会受到影响，产生温漂，为了消除温度影响，参见图4所示，所述GMR传感器外接有温度补偿电桥。
所述温度补偿电桥包括四个桥臂，所述四个桥臂上均串接有锰铜电阻，第一桥臂上串接有第一锰铜电阻R1，第二桥臂上串接有第二锰铜电阻R2，第三桥臂上串接有第三锰铜电阻R3，第四桥臂上串接有第四锰铜电阻R4。其中R1、R2、R3及R4的阻值相同。第三桥臂上串接的锰铜电阻R3并联有热敏电阻Rt。当温度发生变化时，Rt很灵敏，其阻值随温度相应发生变化，通过Rt的调节，可以使整个温度补偿电桥的温度系数改变，进而将温度变化的影响完全抵消。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。
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| CN110673083B (zh) | 2020-11-27 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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