CN112034413A - 多芯模组化电能表检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多芯模组化电能表检测系统，包括：检测台体、测控装置、检测软件和控源软件；其中，检测台体包括功率源；检测软件用于根据多芯模组化电能表的检测项目，生成控源指令；控源软件用于根据接收到的控源指令，控制测控装置调整功率源的输出波形，以使得所述输出波形与多芯模组化电能表的检测项目相适应；检测软件用于根据获取的被试多芯模组化电能表响应于所述输出波形而生成的测试数据，判断被试多芯模组化电能表是否通过所述检测项目，在被试多芯模组化电能表通过所述检测项目时，确定所述被试多芯模组化电能表为合格的电能表。该检测系统能够全面检测多芯模组化电能表各项功能，检测效率高，检测结果可靠。

Description

多芯模组化电能表检测系统

技术领域

本发明属于电能表测试技术领域，具体涉及适用于多芯模组化电能表检测系统。

背景技术

电能计量是电力企业经营管理中非常关键的环节。一旦电能计量装置接线错误、表计不准或倍率存在差错，都将会给电力企业及电力用户带来较大的运维工作。因此，做好电能计量装置的检测工作，确保电能计量装置计量准确性，是电力行业健康有序持续发展的基础。

为了满足IR46新国标技术要求，拓展智能电能表功能，提高智能电能表产品的灵活性、可靠性和安全性，满足泛在电力物联网的建设需求和未来各类功能扩展和应用的需求，目前多个电能表厂家均研发了新一代的多芯模组化智能电能表。

目前的电能表测试台体主要通过RS485以及有线的脉冲线路来实现表计的检测任务及通信任务，只能支持旧有的表计和电能表，不能完成针对多芯模组化电能表的计量检测及检测工作。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供多芯模组化电能表检测系统，以解决了现有技术中电能表检测台体不能满足多芯模组化电能表计量及管理功能测试要求的问题。

本发明提供一种多芯模组化电能表检测系统，包括：

检测台体、测控装置、检测软件和控源软件；

其中，检测台体包括功率源；

检测软件用于根据多芯模组化电能表的检测项目，生成控源指令；

控源软件用于根据接收到的控源指令，控制测控装置调整所述功率源的输出波形，以使得所述输出波形与多芯模组化电能表的检测项目相适应；

检测软件用于根据获取的被试多芯模组化电能表响应于所述输出波形而生成的测试数据，判断被试多芯模组化电能表是否通过所述检测项目，

在被试多芯模组化电能表通过所述检测项目时，确定所述被试多芯模组化电能表为合格的电能表。

本发明提供的多芯模组化电能表检测系统支持蓝牙通信与模组化测试，实现了对电能模组化接口的兼容性设计与功能测试；通过标准化硬件通信协议，实现了检测软件的统一部署应用，可以针对多芯模组化电能表进行规范规定的全部检测项目，实现对多芯模组化电能表的计量精度测试及全面的功能测试，检测效率高，检测结果可靠。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为本发明实施例多芯模组化电能表检测系统的组成示意图；

图2为本发明实施例多芯模组化电能表检测系统的软件系统架构示意图；

图3为本发明实施例多芯模组化电能表检测系统的工作流程示意图；

图4为本发明实施例多芯模组化电能表检测系统的主控机的组成示意图；

图5为本发明实施例多芯模组化电能表检测系统中DSP与FPGA组合的存储逻辑及控制逻辑示意图；

图6为本发明实施例多芯模组化电能表检测系统中的检测台体及检测装置的组成示意图；

图7为本发明实施例多芯模组化电能表检测系统中的软件功能的分层示意图；

图8为本发明实施例多芯模组化电能表检测系统中的软件功能的整体应用示意图；

图9为本发明实施例多芯模组化电能表检测系统进行管理芯与计量芯分离测试的流程示意图；

图10为本发明实施例多芯模组化电能表检测系统进行误差自检触发测试时测试回路的连接示意图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

多芯模组化电能表(以下简称多芯表)是指分别地设置有计量芯模组与可插拔的管理芯模组，计量功能与管理功能分离的双芯模组化电能表。更具体地，管理芯模组可插拔地设置在计量芯模组。计量芯模组作为电能表基表，为管理芯模组提供电源以及基础数据，且管理芯模组无法脱离计量芯模组独立运行。而将管理芯模组从计量芯模组分离后，计量芯模组仍旧可以独立运行。

如图1所示，本发明提供的多芯模组化电能表检测系统，包括检测台体、测控装置、检测软件和控源软件，其中，检测软件用于根据多芯模组化电能表的检测项目，生成控源指令；控源软件用于根据接收到的控源指令，控制测控装置调整功率源的输出波形，以使得所述输出波形与多芯模组化电能表的检测项目相适应；检测软件还用于根据获取的被试多芯模组化电能表响应于所述输出波形而生成的测试数据，判断被试多芯模组化电能表是否通过所述检测项目；在被试多芯模组化电能表通过所述检测项目时，确定所述被试多芯模组化电能表为合格的电能表。

进一步地，该多芯模组化电能表检测系统中，所述多芯模组化电能表的检测项目，包括以下中的一项或多项：

蓝牙通信压力测试、扩展模组接口测试、计量与管理功能分离测试、软件升级测试、电能计量测试、失压事件记录测试、特殊工况事件记录测试、冻结功能测试、时间功能测试、远程跳合闸控制功能测试、谐波误差测试、误差自检触发测试及负载电流快速改变测试。

进一步地，该多芯模组化电能表检测系统中，所述测控装置包括：主控机、交换机及串口服务器；

所述主控机通过所述交换机与所述串口服务器连接；

所述主控机包括工控机、FPGA与DSP组合；

所述工控机用于对多芯模组化电能表的检测项目的检测流程进行控制；所述FPGA与DSP组合用于对功率源的输出波形进行控制及检测。

进一步地，该多芯模组化电能表检测系统中，所述检测台体还包括：

标准电能表；

与多个被试多芯模组化电能表一一对应地设置的多个光脉冲采集器；

用于将各被试多芯模组化电能表与功率源分别连接的表位，所述表位的数量与被试多芯模组化电能表的数量相同；

与各表位对应地设置的至少一个扩展模块接口测试工装、至少一个管理模组工装；

与各被试多芯模组化电能表通信连接的多个蓝牙通信模块。

进一步地，该多芯模组化电能表检测系统中，在进行负载电流快速变化试验时，DSP生成的on数字量波形数据和off数字量波形数据通过EMIF总线下载到FPGA中；

FPGA将从DSP下载的数字量波形数据经过缓存后，存储在其片外SRAM；

FPGA根据通过EMIF总线下载的ton参数和toff参数从片外SRAM乒乓读取所述数字量波形数据输出给DAC，利用DAC产生数字量波形，从而完成功率源的电流通断切换波形。

进一步地，该多芯模组化电能表检测系统中，所述多个蓝牙通信模块包括：

与各表位对应地设置的一个表位蓝牙主模块、一个表位蓝牙从模块；

与各被试多芯模组化电能表分别通信连接的一个台体主蓝牙模块、两个台体从蓝牙从模块；

蓝牙通信压力测试时，表位蓝牙主模块与台体蓝牙主模块同时与被试电能表连接，并通过台体蓝牙主模块将两个台体蓝牙从模块的MAC地址设置到被试电能表的从设备列表，通过表位蓝牙主模块将表位蓝牙从模块的MAC地址设置到被试电能表的从设备列表；

在被试电能表连接1个表位蓝牙主模块、1个表位蓝牙从模块1、个台体主蓝牙模块、2个台体从蓝牙从模块后，检测软件控制全部的5个蓝牙模块同时向被试电能表发送数据，并通过串口服务器与被试电能表并发通信，以对被试电能表进行两主三从的通信压力测试。

进一步地，该多芯模组化电能表检测系统中，在电能计量测试时，控源软件控制功率源根据预先设定的测试条件输出正反向有功及各象限无功，检测软件通过DL/T698规约读取被试多芯模组化电能表计量的正反向有功及各象限无功；

检测软件读取标准电能表计量的正反向有功及各象限无功；

在确定被试多芯模组化电能表计量的总电能等于标准电能表计量的各费率电能之和时，判断被试多芯电能表计量功能合格。

进一步地，该多芯模组化电能表检测系统中，检测台体上的每个表位连接的电流回路具备两个继电器，分别记为开关1和开关2；

在误差自检触发测试时，

首先，控源软件控制开关1闭合及开关2断开，电流全部经过被试电能表；

其次，控源软件控制开关2闭合及开关1断开，被试电能表内无电流流过；

最后，控源软件控制开关1闭合及开关2闭合，从而在被试电能表内流过预先设定数值的电流，并触发被试电能表产生误差自检测事件；

并在获取被试电能表记录的抄读误差自检测事件，并判断误差自检事件生成的正确及被试电能表记录功能的正确后，判断被试电能表的误差自检触发测试功能合格。

进一步地，该多芯模组化电能表检测系统中，在时间功能测试时，控源软件控制功率源输出与时间功能测试对应的电压；

检测软件通过台体蓝牙通信模块或表位蓝牙通信模块设置多芯表的目标日历时间并发送包括有所述目标日历时间的广播校时命令；

被试多芯模组化电能表接收所述广播校时命令，并对其当前的日历时间进行闰年转换，使得其转换后的日历时间与所述目标日历时间相匹配；

检测软件通过DL/T698规约获取被试多芯模组化电能表转换后的日历时间，在判断转换后的日历时间与广播校时命令中的目标日历时间一致时，确定被试多芯模组化电能表时间功能测试合格。

进一步地，该多芯模组化电能表检测系统中，在远程控制功能测试时，控源软件控制功率源输出与远程控制功能测试相应的电压与电流；

被试多芯模组化电能表通过管理芯模组向表位蓝牙通信模块发送跳合闸命令，以使得蓝牙通信模块模拟外置断路器的跳合闸动作；

被试多芯模组化电能表的管理芯模组获取蓝牙通信模块响应于所述跳合闸命令的报文；

被试多芯模组化电能表的管理芯模组根据获取的响应于所述跳闸命令的报文更新状态寄存器的值；

检测软件通过DL/T698规约获取被试多芯模组化电能表的状态寄存器，在判断被试多芯模组化电能表更新了外置断路器远程跳合闸报警事件后，确定被试多芯模组化电能表远程控制功能测试合格；

在计量与管理功能分离测试测试时，将被试多芯模组化电能表的管理芯模组拔下，将管理模组工装插入到被试多芯模组化电能表的计量芯模组上；

在接收到工装到位信号后，检测软件通过串口服务器向管理模组工装发送698协议报文，管理模组工装接收报文后转发给计量芯模组，计量芯模组回复的报文则通过管理模组工装转发给检测软件；

检测软件在监测到被试多芯模组化电能表的计量芯模组有响应报文后，控制管理模组工装与计量芯模组进行报文交互，并确定被试多芯模组化电能表的管理芯插拔测试合格。

该实施例的多芯模组化电能表检测系统支持蓝牙通信与模组化测试，实现了对电能模组化接口的兼容性设计与功能测试；通过标准化硬件通信协议，实现了检测软件的统一部署应用，可以针对多芯模组化电能表进行规范规定的全部检测项目，实现对多芯模组化电能表的计量精度测试及全面的功能测试，检测效率高，检测结果可靠。

如图2所示，本发明实施例的多芯模组化电能表检测系统的软件系统架构包括通信服务模块、主控服务模块及数据管理服务模块。

其中，数据管理服务模块包括参数管理单元、方案管理单元和测试数据管理单元，用于与主控服务模块进行数据交互，对多芯模组化电能表检测试验实现参数管理、方案管理和测试数据管理。具体地，首次使用之前，通过参数管理单元配置多芯表与检测台体连接所需的参数配置。通过方案管理单元编辑被试电能表的测试方案；应该理解为，不同型式的多芯表可对应不同的测试方案。通过测试数据管理单元查看各表型的测试结果，并可将测试数据导出或上传。

其中，主控服务模块包括功率源控制单元、台体控制单元和被试电能表交互控制单元。具体地，功率源控制单元通过由通信服务模块提供的硬件接口协议服务实现升降功率源。具体地，台体控制单元通过由通信服务模块提供的硬件接口协议服务控制台体上设置的多个继电器开关的通断。具体地，被试电能表交互控制单元通过由通信服务模块提供的698协议(即DL/T698规约)报文服务与被试电能表交互。

其中，通信服务模块为底层通信驱动层，使用TCP/IP协议与主控服务模块进行通信连接。其中，蓝牙主模块通信服务单元用于与表位主蓝牙模块和/或台体主蓝牙模块连接，实现与被试电能表通信交互；蓝牙从模块通信服务单元用于与表位从蓝牙模块或台体从蓝牙模块连接，实现与被试电能表通信交互；功率源通信服务单元用于与主控服务模块连接，以实现控制功率源输出功率上升(简称升源)或下降(简称降源)；测试工装通信服务单元用于与台体上设置的多个测试工装连接，分别通过被试电能表的不同接口与被试电能表进行交互。应该理解为，升降功率源，是为了与不同表型的多芯模组化电能表相适配,或者与不同测试场景所需的模拟负载功率相适配。

具体地，台体上设置的测试工装分为两类：等同于多芯电能表内设置的管理模组的管理模组工装，和用于扩展多芯电能表外设的扩展模块的扩展模块接口测试工装。具体实施时，根据需要，可以设置多个管理模组工装(图2中示出了1个)或多个扩展模块接口测试工装(图2中示出了2个)。

如图3所示，本发明实施例的多芯模组化电能表检测系统执行一次完整的测试流程包括：

测试开始时，控制台体升源，并根据读取的标准电能表的电压数值来判断台体升源是否成功(也即电压是否升起)。如果升源不成功，则重复进行升源操作；若连续升源不成功超过三次，则退出测试流程。升源成功后，为本次参与实验的每个表位(如，台体上设置的32个表位均设置有被试电能表并全部参与试验；如，台体上设置的32个表位中的12个表位设置有被试电能表，并参与试验)创建一个测试线程，进行多表位并行测试，以提高测试效率。

具体地，测试线程创建完成后，从方案管理单元获取各表位需进行测试的实验项目，并依次执行每个实验项目的流程；完成最后一个实验项目后，实验结束。

具体地，该实施例的多芯模组化电能表检测系统的检测台体是根据国家有关标准规程和要求设计的电能表检测装置，从电气连接方面，用于向被试电能表提供满足全部性能测试或功能测试的功率源、控制设置在测试回路中的多个继电器开关的通断、与被试电能表交互等；其包括：功率源，用于向多个被试电能表提供用电功率和模拟负载；标准电能表；多个光脉冲采集器；用于分别连接各被试电能表的表位(可兼容新老规范电能表)，具有输出波形精度高、稳定性好、功能强、使用方便等特点。

具体地，从机械结构方面，该实施例的多芯模组化电能表检测系统的检测台体上的各表位，包括用于放置被试多芯模组化电能表的表架，用于将各被试表连接在测试回路中的表架接口。

具体地，从互联互通方面，本发明实施例的检测台体还包括多个扩展模块接口测试工装、至少一个管理模组工装、分别与至少一个被试多芯模组化电能表通信连接的多种蓝牙通信模块。

如图4所示，主控机包括工控机和FPGA与DSP组合。其中，部署在工控机内的控源软件和检测软件对被试电能表的检测流程进行控制和数据管理；FPGA与DSP组合通过数字信号处理模式对功率源的输出波形进行控制及检测。

如图6所示，该测控装置包括主控机、交换机及串口服务器，主控机通过交换机与串口服务器连接，实现与检测台体上各工装和各蓝牙模块的通信连接。

如图6所示，检测台体包括功率源、与各表位对应地设置的统一模组单元1000。其中，各统一模组单元1000包括用于控制被试电能表是否接入测试回路的开关(可称为表位控制器)、光脉冲采集器、用于设置被试电能表、使得被试电能表与测试回路连接的表位(可兼容新老规范电能表)、扩展模组接口测试工装、管理模组工装、表位主蓝牙模块和表位从蓝牙模块。其中，各统一模组单元1000中的表位控制器、表位、扩展模组接口测试工装、管理模组工装、表位主蓝牙模块和表位从蓝牙模块均分别通过RS485或RS232通信接口与串口服务器通信连接。另外，检测台体还设置有1个台体主蓝牙模块102和2个台体从蓝牙模块(130和104)分别通过RS232通信接口与串口服务器通信连接。

具体实施时，管理模组工装、扩展模组接口测试工装与表架接口采用统一型式(简称为标准化工装)，便于兼容扩展。

如图7和图8所示，具体实施时，该实施例的多芯模组化电能表检测系统的检测软件与控源软件，通过硬件接口协议来实现软件的统一部署应用，按照其功能，可以分为应用软件层、基于硬件接口协议的动态库与台体控制层三个层级，各层级的功能如下：

(1)应用软件层(对应于检测软件和控源软件)：根据实验流程、检测规范等下发实验命令给台体；台体收到命令后完成控源操作、实验流程操作等；之后应用软件层获得台体检测数据，并存储到数据库。用户可以调用数据库，并对测试数据进行查看等操作。

(2)动态库：根据硬件接口协议接收上位机(如，主控机)发送的命令，解析后发送给检测台体进行控源等操作；

(3)台体控制软件层(对应于控源软件，或主控服务模块)：包括功率源控制、标准电能表测量及测试回路内继电器开关通断控制，其中，标准电能表测量用于实时计算电参量，实现谐波误差等计算；功率源控制用于实现台体电压、电流与相位的准确输出。

该实施例的多芯模组化电能表检测系统的检测软件(如，部署在工控机内)与控源软件(如，设置在工控机内)协同，实现特定试验的一般流程如下：

检测软件根据测试需要，配置输出参数，并下发给控源软件；控源软件根据输出参数控制台体进行电压、电流与相位的准确输出。根据不同试验需求，检测软件与被试电能表进行通信，抄读电能表生成的数据及对电能表进行参数配置。待功率源输出的电压或电流稳定后，检测软件下发特定试验开始指令，控源软件响应该指令并进行被试电能表误差计算与获取。随后，检测软件抄读控源软件获取的被试电能表与标准电能表之间的误差数据，并根据试验需要，抄读被试电能表或标准电能表生成的相关数据。检测软件对相关数据进行处理与分析，得出相应测试结论，并将相应信息保存至数据库。最后，检测软件下发特定试验停止指令，控源软件停止测试并清除已有数据。

具体实施时，该检测系统的检测软件与控源软件通过硬件接口协议进行通信，按照Cmd+Sn+Data的数据格式，实现控制功率源输出、控制表架状态(如，测试回路内继电器开关通断控制)、抄读标准电能表数据、抄读电能表试验数据和控制试验开始和结束等操作。

具体实施时，控源软件与台体实际的硬件配置相对应，通过硬件接口协议控制台体进行电压、电流与相位的准确输出(功率源控制)、测量标准电能表及控制测试回路内继电器开关通断，从而实现了检测软件的统一部署应用。

以下逐一对该多芯模组化电能表检测系统针对电能表展开的试验项目进行说明。应该理解为，以下测试项目大多以单一表位测试为例对试验条件或试验过程进行说明。实际实施时，通常是多表位同时参加测试。

下文引用的测试点是指测试时功率源输出的电压、电流、相位以及相应施加的控制信号或影响量。

失压事件记录测试项目：

失压事件记录测试时，试验开始后，检测软件根据通用协议DL/T698先与被试电能表交互，进行会话协商；会话协商通过后，检测软件向被试电能表设置电能表失压事件阈值等参数；之后，检测软件读取被试电能表记录的失压事件发生次数N1(从被试电能表自身的存储单元内读取)，以便后续作为失压事件记录功能是否合格的判断依据来使用。

控源软件控制台体功率源输出失压工况，检测软件再次读取被试电能表失压事件发生次数N2。因为前一步已经触发过一次失压工况，所以当前失压事件发生次数N2应增加一次。如果失压事件发生次数N2没有增加，则可以判定本次失压事件测试的测试结果为被试电能表的失压事件记录功能不合格；如果失压事件发生次数增加一次，则可以判定本次失压事件测试的测试结果为被试电能表的失压事件记录功能合格。

检测软件将测试结果存入数据库后，通过控源软件控制台体功率源停止输出，本次失压事件测试结束。

负载电流快速变化试验项目：

新国标对电能表检测装置提出了新的要求：一、在信号输出功能上，实现电流通断波形切换并灵活控制切换时刻，包括在极短的时间内完成电流开通与断开的切换；二、由标准电能表在负载电流快速变化期间进行线路电能的快速、精确的计量与累加电能计量与累加，以便与被测电能表的电能进行比对，从而完成电能表的计量精度检测。

如图4和图5所示，负载电流快速变化试验时，采用工控机对电能表检测流程进行控制；采用FPGA与DSP组合的数字信号处理模式来实现负载电流快速变化试验条件。具体地，利用DAC产生波形和利用ADC回采信号，充分利用FPGA的并行处理与快速运算优势来控制电流通断波形切换，也即波形乒乓切换以及。

波形乒乓切换时，由DSP生成需要的两个数字量波形，也即，一个on波形(用于定义接通时刻)，一个off波形(用于定义断开时刻)。DSP生成的波形数据通过EMIF总线下载到FPGA中。在FPGA中搭建一个片内SRAM及其控制逻辑；将从DSP下载的两种波形数据，经过缓存(如图6中的波形数据缓存单元)之后，分别存储到片外SRAM(其存储空间更大)的两个不同存储区。

由FPGA内部的读取控制单元(即图6中的外部SRAM读取控制单元)根据DSP下发的控制参数(包括ton参数和toff参数，从EMIF接口控制单元获取后存储在图5所示的控制参数存储单元中)来控制从片外SRAM乒乓读取波形数据，生成输出给DAC的数字量波形数据，并利用DAC产生数字量波形，从而完成电流通断波形的切换功能。

另一方面，由DSP根据从FPGA获取的利用ADC回采的信号判断生成的电流通断波形是否符合试验要求。

应该理解为，FPGA与DSP组合的数字信号处理模式也可以产生新国标要求的其它特殊试验波形与数字信号处理功能。

谐波误差测试项目：

在测试多芯表在谐波条件下的基本误差时，参考图4和图5，采用工控机对电能表检测流程进行控制；采用FPGA与DSP组合的数字处理模式来进行谐波误差试验。

具体地，由DAC产生谐波波形，并根据ADC的回采信号，利用FPGA和同步锁相跟踪技术实现同步地采集电压与电流；并利用DSP实现快速FFT算法与频域谐波补偿算法，保证功率源输出的谐波波形稳定性与可溯源性。

谐波误差试验时，工控机首先通过硬件接口协议根据测试点与测试波形发送相应的谐波实验波形；收到命令后，FPGA与DSP组合采用谐波叠加方式产生所需要的谐波波形，并对输出波形进行补偿与修正；工控机通过比对检测台体上设置的标准电能表发送的高频脉冲与被测电能表发送的高频光脉冲，确定多芯表谐波情况下的误差；随后，判断被试电能表的谐波误差是否合格，并将试验结果存入数据库。

在谐波误差试验时，检测台体接收到上位机软件发送的升源命令之后，为多芯电能表上电；随后，根据用户配置方案执行控源命令，控源软件控制功率源输出相应的谐波试验波形，并在谐波试验波形持续至预先设定的测试时间后，控制台体降源；并根据获得的误差数据，判断被试电能表的谐波误差是否合格。在合格时，生成合格报告；以及在不合格时，生成不合格报告。

载波条件下测试误差试验项目：

因为电力线载波通信会对功率源的稳定性产生影响，所以检测台体需要保证在其外部负载发生变化时，功率源输出波形的电压、电流及相位不发生变化，这样才能更好地保证功率源输出波形是可溯源的。

在进行载波条件下测试误差试验时，通过硬件接口协议根据测试点进行载波工作对多芯表误差的影响实验。

检测台体接收到的升源命令之后，为多芯电能表上电；随后，根据用户配置方案生成控源命令；根据控源命令，控源协议控制台体工作；随后，检测软件测试初始误差err1；在控制被试电能表的载波抄控器工作之后，检测软件再次测试载波条件下初始误差err2；根据载波通信前后，电能表初始误差err1与载波条件下初始误差err2的差值(也即偏移误差)是否小于预先设定的误差阈值来判断载波工作对多芯表误差的影响是否满足使用要求；具体地，在电能表初始误差err1与载波条件下初始误差err2的差值小于预先设定的误差阈值时，判断被试电能表满足载波试验影响，为合格；否则，判断被试电能表不满足载波试验影响，为不合格。

具体地，首先在没有载波条件下，测试出电能表初始误差err1；然后将SCT301HPLC高速载波抄控器的信号端子夹到被试电能表的电压回路，由载波抄读器抄读被试电能表计量的电能(其中，载波通信每400ms通讯一次)，从而测试出载波条件下被试电能表初始误差err2。根据误差err2与err1计算偏移误差，从而判断被试电能表在载波条件下测试误差是否合格。

蓝牙通信压力测试项目：

蓝牙通信压力测试包括蓝牙两主三从测试，具体地，通过并发连接两个主机与三个从机对电能表的蓝牙功能进行通信压力测试。

如图6所示，各蓝牙模块与主控机之间通过串口服务器和交换机实现网络通信。每个表位对应地设置的统一模组单元1000包括：1个表位蓝牙主模块1011、1个表位蓝牙从模块1012，另外台体还配置有各表位共用的1个台体主蓝牙模块102，各表位共用的2个台体从蓝牙从模块103和104，这5个蓝牙模块均通过串口方式接入到串口服务器上。

蓝牙通信压力测试开始后，蓝牙主模块与被试电能表连接，并将蓝牙从模块的MAC地址设置到被试电能表的从设备列表。在被试电能表主动连接全部的5个蓝牙模块(包括表位蓝牙主模块1011、表位蓝牙从模块1012、台体蓝牙主模块102、台体蓝牙从模块103和104)后，检测软件控制这五个蓝牙模块同时向被试电能表发送数据，其中，每个蓝牙模块对应一个串口服务器端口，串口服务器可以实现并发通信，通过频繁地并发通信对被试电能表进行两主三从的通信压力测试。

首先是2个蓝牙主模块与被试电能表连接，并在全部的3个从模块连接成功后，这5个蓝牙模块并行地与被试电能表进行两主三从的通信压力测试。在被试电能表应答正常时，判断被试电能表蓝牙通信压力测试合格，将结果存入数据库；在被试电能表应答不正常时，判断被试电能表蓝牙通信压力测试不合格，将结果存入数据库。

具体地，各蓝牙模块具备通过自定义协议更改MAC地址功能，防止测试时发生不同蓝牙模块间MAC冲突。

扩展模组接口测试项目：

如图6所示，每个统一模组单元1000包括A型扩展模组接口测试工装、B型扩展模组接口测试工装这两个扩展模组工装和1个管理模组工装。具体地，扩展模组接口测试工装与部署在主控机上的检测软件利用网络进行通信。各表位配置的扩展模组接口测试工装通过串口方式接入到串口服务器后，通过交换机与主控机实现通信。

扩展模组接口测试时，并同时测试扩展模组的软硬件接口。

具体地，将扩展模组接口测试工装接入到被试电能表，由检测软件模拟扩展模组的软件接口，来测试扩展模组软件接口的兼容性。

具体地，扩展模组接口测试工装(用于模拟可以直接设置在被试电能表上的标准化扩展模组)接入到被试电能表上进行工作，由电能表供电，并可产生弱电控制信号。

具体试验时，将扩展模组接口测试工装插入到被试电能表的扩展模组接口中，通过接口中的TXD、RXD、VSS等管脚实现检测软件与多芯模组化电能表的报文交互，并控制扩展模组接口测试工装模拟(也即生成)工装到位信号。被试电能表接收到该工装到位信号后，被试电能表识别该扩展模组接口测试工装已接入。

测试开始后，将扩展模组接口测试工装的一端插入到被试电能表的扩展模组工装接口中，扩展模组接口测试工装的另一端接入到串口服务器端口上；检测软件监控串口服务器端口，等待多芯模组化电能表发送抄读电能表模组列表命令；检测软件收到抄读命令后，控制该扩展模组接口测试工装模拟电能表标准化扩展模组回复电能表报文，进而实现标准化电能表扩展模组与被试电能表之间的认证。

在监控到扩展模组接口测试工装对应的串口服务器端口有数据接收时，发送响应报文(也即用于回复被试电能表的报文)，并判断被试电能表的扩展模组测试合格，将结果存入数据库；在监控不到工装对应的串口服务器端口有数据接收时，判断被试电能表的扩展模组测试不合格，将结果存入数据库。

计量与管理功能分离测试项目：

计量与管理功能分离测试通过管理模组工装，测试计量芯模组数据接口的兼容性与通信协议的一致性，从而实现管理芯插拔测试，也即计量与管理功能分离测试。

具体地，管理模组工装通过串口方式接入到串口服务器后，通过交换机与主控机实现通信。

如图9所示，试验时，将电能表管理芯模组拔下，将管理模组工装插入到被试电能表的计量芯模组上；在接收到工装到位信号后，检测软件通过串口服务器向管理模组工装发送698协议报文，管理模组工装接收报文后转发给计量芯模组，计量芯模组回复的报文则通过该管理模组工装转发给检测软件；检测软件在监测到被试电能表的计量芯模组有响应报文后，控制管理模组工装与计量芯模组进行报文交互；这时，检测软件判断被试电能表的计量芯模组测试合格，将结果存入数据库；在监控不到有响应报文时，判断被试电能表的管理芯插拔测试不合格，将结果存入数据库。

以上，通过将设置在计量芯模组内的管理芯模组替换为标准化的管理模组工装，并由检测软件控制管理模组工装发送报文来实现与计量芯模组的交互，以验证被试电能表的计量芯模组的功能及接口的正确性。

测试开始时，将管理模组工装插入到台体上设置的被试电能表的计量芯模组上，检测软件通过串口服务器向管理模组工装发送698协议报文，管理模组工装接收报文后转发给计量芯模组，计量芯模组回复的报文则通过该管理模组工装转发给检测软件。通过该管理模组工装，检测软件可脱离管理芯模组直接与计量芯模组进行报文交互，从而排除管理芯模组的影响直接验证计量芯模组的接口兼容性以及通信协议一致性。

软件升级测试项目：

软件升级测试通过向电能表的管理芯模组传输待升级的软件，验证升级过程的完整性、真实性及可靠性。

软件升级测试时，管理芯模组插入到被试电能表的计量芯模组上，配合进行软件升级测试。在软件升级过程中，同时支持采用点对点传输与组播传输相结合。

软件升级测试的流程如下：

(1)接收升源命令，给带有管理芯模组的电能表施加标称电压；(2)与电能表的管理芯模组进行通信，进行软件升级；

(3)软件升级结束后，重启管理芯模组，测试软件升级是否合格；在软件升级合格时，确定升级合格，并生成事件记录；在软件升级不合格时，确定升级不合格；

(4)执行至少一次管理芯模组软件升级来检查其过程的正确性，并检查其生成的事件记录。

电能计量测试项目：

电能计量测试时，功率源依据要求输出正反向有功及各象限无功，测试被试电能表能否按照组合方式及时段费率进行电能计量及存储。

电能计量测试时的流程如下：

(1)通过硬件接口协议根据测试点发送控源指令；

(2)接收到控源命令后，为被试电能表上电，控制台体准确输出相应的电压与电流；

(3)输出相应的电压与电流，并保持预先设定的时间之后，通过DL/T698规约读出多芯表计量的正反向有功及各象限无功；

(4)分别验证多芯表计量的总电能是否等于台体标准电能表计量的各费率电能之和进而判断被试电能表计量功能是否合格；

在被试电能表计量功能合格时，确定计量合格，并生成事件记录；在被试电能表计量功能不合格时，确定不合格。

特殊工况事件记录测试项目：

特殊工况事件记录测试时，控制功率源依据要求产生能够触发电能表各类事件的特殊工况，并测试电能表在各特殊工况下是否能够产生并记录相应的事件。

特殊工况事件记录测试时的流程如下：

(1)根据测试点电压、电流门限值，通过硬件接口协议控制功率源输出相应的电压及电流参数，以使得功率源产生能够触发被试电能表产生或记录各类事件的特殊工况；

(2)预先设定的时间到后，通过DL/T698规约读出多芯表在试验过程中产生或记录到的事件列表；

(3)判断多芯表产生或记录的发生事件的时间和数量是否正确，多芯表记录的事件数据是否合理；

在多芯表事件记录测试合格时，确定合格，并生成合格报告；在多芯表事件记录测试不合格时，确定不合格，并生成不合格报告。

(4)产生实验记录，将本次特殊工况事件记录测试数据入数据库。

误差自检事件项目：

误差自检时，通过控源软件控制回路内的继电器开关改变功率源输出的电流大小，触发误差自检事件。

如图10所示，该实施例的检测台体上的每个表位连接的电流回路具备两个继电器，分别记为开关1和开关2；3、4端子是电能表零线回路，测试时悬空；误差自检时：

1)控源软件控制开关1闭合及开关2断开，电流全部经过被试电能表；

2)控源软件控制开关2闭合及开关1断开，被试电能表内无电流流过；

3)控源软件控制开关1闭合及开关2闭合，相当于电能表的1、2端子短接，这时，被试电能表内会有一个小电流，将触发电能表产生误差自检测事件。

4)检测软件通过获取被试电能表记录的抄读误差自检测事件，判断误差自检事件生成的正确性及被试电能表记录功能的正确性。

冻结功能测试项目：

冻结功能测试时，检测软件依据要求更改被试电能表的时间，并测试管理芯模组及计量芯模组是否能够正常存储各类因时间调整而生成的冻结数据，并验证冻结数据的有效性和合法性。

冻结功能测试时的流程如下：

(1)通过硬件接口协议控制功率源输出相应的电压；

(2)设置多芯表时间；

(3)通过DL/T698规约读出多芯表存储的各类冻结数据；

(4)判断多芯表冻结数据的时间是否正确，多芯表记录的冻结数据是否正确；

在多芯表记录冻结数据测试合格时，确定合格，并生成合格报告；在多芯表记录冻结数据测试不合格时，确定不合格，并生成不合格报告；

(5)产生实验记录，将本次冻结功能测试数据入数据库。

时间功能测试项目：

时间功能测试时，检测软件依据要求更改电能表日历时间，测试计量芯模组是否能够进行闰年自动转换；并通过标准化扩展模块工装发送广播校时命令，以验证电能表的广播校时功能。

时间功能测试时的流程如下：

(1)通过硬件接口协议控制功率源输出相应的电压；

(2)设置多芯表时间并发送广播校时命令；

(3)通过DL/T698规约读出多芯表时间；

(4)判断多芯表时间与广播下发的时间是否一致；

在多芯表时间与广播下发的时间一致时，确定时间功能测试合格，并生成合格报告；在多芯表时间与广播下发的时间不一致时，确定时间功能测试不合格，并生成不合格报告；

(5)产生实验记录，将本次时间功能测试数据入数据库。

控制功能测试项目：

控制功能测试包括管理芯模组的远程跳合闸、报警及保电功能测试。具体地，使用蓝牙模块模拟外置断路器，实现管理芯模组与外置断路器之间的通信测试。

远程跳合闸控制功能测试时的流程如下：

(1)根据测试点电压、电流门限值，通过硬件接口协议控制功率源输出相应的电压及电流参数，以使得功率源输出相应的电压与电流；

(2)通过被试电能表的管理芯模组向蓝牙模块发送跳合闸命令(用于模拟控制外置断路器跳闸，也即被试电能表的管理芯模组生成断路器跳合闸信号)；

(3)蓝牙模块接收到跳合闸命令之后，返回模拟的跳合闸成功信号至管理芯模组；

(4)被试多芯模组化电能表的管理芯模组获取蓝牙通信模块响应于所述跳合闸命令的报文(也即模拟的跳合闸成功信号)；

(5)检测软件通过DL/T698规约读出多芯表的状态寄存器，根据状态寄存器的值，判断多芯表是否发生了外置断路器的远程跳闸报警；

若发生了远程跳跳闸报警，则被试电能表的管理芯模组的控制功能测试合格，否则测试不合格，并将本次控制功能测试数据入数据库。

以上已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的发明实施例权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个//该[装置、组件等]”都被开放地解释为装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

软件发明可存储在计算机可读取存储介质中的说明，请保存下面的模板：

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多芯模组化电能表检测系统，其特征在于，包括：

检测台体、测控装置、检测软件和控源软件；

其中，检测台体包括功率源；

检测软件用于根据多芯模组化电能表的检测项目，生成控源指令；

控源软件用于根据接收到的控源指令，控制测控装置调整所述功率源的输出波形，以使得所述输出波形与多芯模组化电能表的检测项目相适应；

检测软件用于根据获取的被试多芯模组化电能表响应于所述输出波形而生成的测试数据，判断被试多芯模组化电能表是否通过所述检测项目，

在被试多芯模组化电能表通过所述检测项目时，确定所述被试多芯模组化电能表为合格的电能表。

2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，

所述多芯模组化电能表的检测项目，包括以下中的一项或多项：

蓝牙通信压力测试、扩展模组接口测试、计量与管理功能分离测试、软件升级测试、电能计量测试、失压事件记录测试、特殊工况事件记录测试、冻结功能测试、时间功能测试、远程跳合闸控制功能测试、谐波误差测试、误差自检触发测试及负载电流快速改变测试。

3.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，

所述测控装置包括：主控机、交换机及串口服务器；

所述主控机通过所述交换机与所述串口服务器连接；

所述主控机包括工控机、FPGA与DSP组合；

所述工控机用于对多芯模组化电能表的检测项目的检测流程进行控制；所述FPGA与DSP组合用于对功率源的输出波形进行控制及检测。

4.根据权利要求3所述的检测系统，其特征在于，所述检测台体还包括：

标准电能表；

与多个被试多芯模组化电能表一一对应地设置的多个光脉冲采集器；

用于将各被试多芯模组化电能表与功率源分别连接的表位，所述表位的数量与被试多芯模组化电能表的数量相同；

与各表位对应地设置的至少一个扩展模块接口测试工装、至少一个管理模组工装；

与各被试多芯模组化电能表通信连接的多个蓝牙通信模块。

5.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于，

在进行负载电流快速变化试验时，DSP生成的on数字量波形数据和off数字量波形数据通过EMIF总线下载到FPGA中；

FPGA将从DSP下载的数字量波形数据经过缓存后，存储在其片外SRAM；

FPGA根据通过EMIF总线下载的ton参数和toff参数从片外SRAM乒乓读取所述数字量波形数据输出给DAC，利用DAC产生数字量波形，从而完成功率源的电流通断切换波形。

6.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于，

所述多个蓝牙通信模块包括：

与各表位对应地设置的一个表位蓝牙主模块、一个表位蓝牙从模块；

与各被试多芯模组化电能表分别通信连接的一个台体主蓝牙模块、两个台体从蓝牙从模块；

蓝牙通信压力测试时，表位蓝牙主模块与台体蓝牙主模块同时与被试电能表连接，并通过台体蓝牙主模块将两个台体蓝牙从模块的MAC地址设置到被试电能表的从设备列表，通过表位蓝牙主模块将表位蓝牙从模块的MAC地址设置到被试电能表的从设备列表；

在被试电能表连接1个表位蓝牙主模块、1个表位蓝牙从模块1、个台体主蓝牙模块、2个台体从蓝牙从模块后，检测软件控制全部的5个蓝牙模块同时向被试电能表发送数据，并通过串口服务器与被试电能表并发通信，以对被试电能表进行两主三从的通信压力测试。

7.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于，

在电能计量测试时，控源软件控制功率源根据预先设定的测试条件输出正反向有功及各象限无功，检测软件通过DL/T698规约读取被试多芯模组化电能表计量的正反向有功及各象限无功；

检测软件读取标准电能表计量的正反向有功及各象限无功；

在确定被试多芯模组化电能表计量的总电能等于标准电能表计量的各费率电能之和时，判断被试多芯电能表计量功能合格。

8.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于，

检测台体上的每个表位连接的电流回路具备两个继电器，分别记为开关1和开关2；

在误差自检触发测试时，

首先，控源软件控制开关1闭合及开关2断开，电流全部经过被试电能表；

其次，控源软件控制开关2闭合及开关1断开，被试电能表内无电流流过；

最后，控源软件控制开关1闭合及开关2闭合，从而在被试电能表内流过预先设定数值的电流，并触发被试电能表产生误差自检测事件；

并在获取被试电能表记录的抄读误差自检测事件，并判断误差自检事件生成的正确及被试电能表记录功能的正确后，判断被试电能表的误差自检触发测试功能合格。

9.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于，

在时间功能测试时，控源软件控制功率源输出与时间功能测试对应的电压；

检测软件通过台体蓝牙通信模块或表位蓝牙通信模块设置多芯表的目标日历时间并发送包括有所述目标日历时间的广播校时命令；

被试多芯模组化电能表接收所述广播校时命令，并对其当前的日历时间进行闰年转换，使得其转换后的日历时间与所述目标日历时间相匹配；

检测软件通过DL/T698规约获取被试多芯模组化电能表转换后的日历时间，在判断转换后的日历时间与广播校时命令中的目标日历时间一致时，确定被试多芯模组化电能表时间功能测试合格。

10.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于，

在远程控制功能测试时，控源软件控制功率源输出与远程控制功能测试相应的电压与电流；

被试多芯模组化电能表通过管理芯模组向表位蓝牙通信模块发送跳合闸命令，以使得蓝牙通信模块模拟外置断路器的跳合闸动作；

被试多芯模组化电能表的管理芯模组获取蓝牙通信模块响应于所述跳合闸命令的报文；

被试多芯模组化电能表的管理芯模组根据获取的响应于所述跳闸命令的报文更新状态寄存器的值；

检测软件通过DL/T698规约获取被试多芯模组化电能表的状态寄存器，在判断被试多芯模组化电能表更新了外置断路器远程跳合闸报警事件后，确定被试多芯模组化电能表远程控制功能测试合格；

在计量与管理功能分离测试测试时，将被试多芯模组化电能表的管理芯模组拔下，将管理模组工装插入到被试多芯模组化电能表的计量芯模组上；

在接收到工装到位信号后，检测软件通过串口服务器向管理模组工装发送698协议报文，管理模组工装接收报文后转发给计量芯模组，计量芯模组回复的报文则通过管理模组工装转发给检测软件；

检测软件在监测到被试多芯模组化电能表的计量芯模组有响应报文后，控制管理模组工装与计量芯模组进行报文交互，并确定被试多芯模组化电能表的管理芯插拔测试合格。

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