CN113447884A - 一种智能物联电能表管理芯自动检测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种智能物联电能表管理芯自动检测系统和方法，系统包括待测的管理芯模组、管理芯检测装置、抄控器及控制器，所述待测的管理芯模组，其接口与管理芯检测装置对应的接口对准插入；所述控制器，设有检测程序，通过设置检测参数，向管理芯检测装置下发指令，选择管理芯检测装置中对应接口与管理芯模组实现数据传输，进行模组数据验证；所述抄控器，用于对管理芯内数据进行读取，得到管理芯模组事件记录。本发明采用软件模拟的方式进行检测，若需要产生任何电能数据，仅需软件算法实现，无需过长走字等待时间，可极大提高检测效率。

Description

一种智能物联电能表管理芯自动检测系统和方法

技术领域

本发明属于电能表检测技术领域，涉及一种智能物联电能表管理芯自动检测 系统和方法。

背景技术

International Reconmmendation 46(以下简称IR46)有功电能表由国际法制计量组织(简称OIML)的第12技术委员会(简称TC12)“电量测量仪器技术委 员会”制定，并于2012年10月批准发布。与我国现行的电能表标准体系存在明 显差异，IR46标准要求电能表电子设备与组件分离，计量功能与其他功能相互 独立，非计量部分软件在线升级不影响计量部分的准确性和稳定性。而我国现有 标准体系对电能表的软件和硬件要求比较固化，电能表均为一体化设计，一旦出 现硬件或软件故障，只能采取更换整表的方式来保障电力计量工作顺利进行。且 一体化设计时，若支持软件在线升级，可能会出现篡改电能表程序的风险，因此， 出于数据安全考虑，原有标准不支持电能表软件在线升级。

目前，国网公司借鉴IR46标准设计思想，结合国内实际情况，考虑国网电 能表新需求和未来发展需求，制定了智能物联电能表标准。在能源物联网的顶层 设计下，智能电表将采用多芯模组化设计，要求法制计量部分和管理部分分开， 即计量芯和管理芯，并且法制计量部分可以独立工作，计量芯和管理芯可通信， 交互数据。多芯的设计实现了电能计量与电能管理从硬件上分离，对未来新需求 智能电能表提出了更高的可靠性要求，使用寿命可达16年。

而现阶段智能电表检测技术均仅针对原有法制计量部分和非法制计量部分 一体化设计方案进行整机测试，无法独立对管理芯功能实现全方位检测。

管理芯作为智能物联电能表重要组成部分，主要承担整表的管理任务，包括 费控、显示、对外通信、事件记录、数据冻结、负荷控制等重要任务，若管理芯 功能出现故障，则会造成整表失去控制。因此，有必要对管理芯进行全方位的独 立检测。

但是现阶段标准技术系统电能表采用一体化设计，功能测试均采用测试台体 进行，台体需要连接各种硬件信号源，实现上较为复杂，设备体积庞大，且运行 检测参数不支持灵活设置；现有整机测试仅能对整机进行功能上的黑盒测试， 无法对管理芯的所有接口功能进行一一验证，无法适应于智能物联电能表的检测 要求；采用硬件信号源实现检测条件的方式，会导致其测试效率较低，比如，进 行计量数据方面检测时，需连续工作很长一段时间才能获取一定的累计功率等电 能数据。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本申请提供一种智能物联电能表管理芯自动检测 系统和方法，以实现智能物联电能表管理芯独立自动化功能检测。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种智能物联电能表管理芯自动检测系统，包括待测的管理芯模组、管理芯 检测装置、蓝牙抄控器及控制器；

所述待测的管理芯模组，其接口与管理芯检测装置对应的接口对准插入；

所述控制器，设有检测程序，通过设置检测参数，向管理芯检测装置下发指 令，选择管理芯检测装置中对应接口与管理芯模组实现数据传输，进行模组数据 验证；

所述蓝牙抄控器，用于对管理芯内数据进行读取，得到管理芯模组事件记录。

本发明进一步包括以下优选方案：

优选地，所述管理芯模组包括计量芯接口、A型扩展模组接口、B型扩展模 组接口；

相应的，所述管理芯检测装置包括计量芯接口单元、A型扩展模组接口单元、 B型扩展模组接口单元；

计量芯接口用于实现管理芯模组电能计量数据验证；

A型扩展模组接口用于实现与管理芯模组A型扩展模组数据交互验证；

B型扩展模组接口用于实现与管理芯模组B型扩展模组数据交互验证。

3.根据权利要求2所述的一种智能物联电能表管理芯自动检测系统，其特 征在于：

所述B型扩展模组接口包括B型扩展模组1接口、B型扩展模组2接口；

所述B型扩展模组接口单元包括B型扩展模组1接口单元、B型扩展模组2 接口单元。

优选地，所述A型扩展模组接口单元与管理芯模组之间采用串口全双工通 信模式，用于电能表数据通信，采用载波或微功率无线通信方式，通过该接口单 元实现与A型扩展模组的通信及主动上报功能。

优选地，B型扩展模组接口单元与管理芯模组采用串口全双工通信模式；

B型扩展模组接口结构尺寸和硬件接口兼容，可互换安装，并可根据非介入 式负荷感知、电能质量分析、有序充电控制、水气热仪表数据接入等不同应用场 景需求进行选配。

优选地，所述管理芯检测装置还包括网络通信单元以及电源单元；

所述控制器，向网络通信单元下发指令，选择管理芯检测装置中对应接口与 管理芯模组实现数据传输，进行模组数据验证；

电源单元为检测系统供电。

优选地，所述蓝牙抄控器为USB蓝牙抄控器，其通过USB接口与控制器连 接，与管理芯模组的蓝牙通信单元无线连接，进行蓝牙通信，通过蓝牙检测对外 部蓝牙负荷开关的控制功能是否正常。

本发明还公开了一种智能物联电能表管理芯自动检测方法，所述方法包括：

步骤1：将待测的管理芯模组接口与管理芯检测装置对应的接口对准插入；

步骤2：控制器启动检测程序，设置检测参数，向网络通信单元下发指令， 选择管理芯检测装置中对应接口与管理芯模组实现数据传输，进行模组数据验证， 包括：

计量芯接口进行管理芯模组电能计量数据验证；

A型扩展模组信号接口进行与管理芯模组A型扩展模组数据交互验证；

B型扩展模组信号接口进行与管理芯模组B型扩展模组数据交互验证；

蓝牙抄控器对管理芯内数据进行读取，得到管理芯模组事件记录。

优选地，步骤2所述检测程序包括管理芯检测装置上的管理芯功能检测模拟 程序、计量芯模拟程序、A型扩展模组模拟程序、B型扩展模组模拟程序和网络 通信程序，以及控制器端的管理芯自动化检测程序、网络通信程序以及蓝牙通信 程序；

所述管理芯功能检测模拟程序，用于模拟管理芯功能检测的条件参数，实现 管理芯功能检测；

计量芯模拟程序，用于实现标准表基本功能，给管理芯提供运行所需数据， 用以产生所有计量芯提供的基础电能、时钟、电网变量参数，进行管理芯与计量 芯之间的数据交互检测；

A型扩展模组模拟程序可选配载波或微功率无线模拟程序模块，模拟载波或 微功率无线数据收发，检测管理芯与A型扩展模组之间的数据交互；

B型扩展模组模拟程序可选配非介入式负荷感知、电能质量分析、有序充电 控制或水气热仪表数据接入模块，模拟这些模块数据收发，检测管理芯与B型 扩展模组之间的数据交互；

管理芯自动化检测程序在管理芯功能检测模拟程序、计量芯模拟程序、A型 扩展模组模拟程序、B型扩展模组模拟程序的基础上，实现点击控制器端检测按 键完成管理芯自动化检测，并对各模拟程序给出的数据与管理芯读取的数据进行 处理与分析，给出相应的检测结果；

网络通信程序，用于进行控制器端与管理芯检测装置之间的数据交互；

蓝牙通信程序，用于建立控制器端与管理芯模组之间的数据交互，读取管理 芯内的数据。

优选地，所述步骤2还包括：

检测管理芯与计量芯数据一致性：验证总及各分相运行数据实时同步给管理 芯是否正常，是否存在超误差跳变，具体包括：

步骤(1)：通过控制器端管理芯自动化检测程序设定总及各分相运行数据；

步骤(2)：控制器端管理芯自动化检测程序通过网络通信单元将设定的实时 运行数据下发至管理芯检测装置，管理芯检测装置MCU收到该指令后，通过计 量芯模拟程序产生设定的运行数据，等待管理芯进行数据同步；

步骤(3)：管理芯模组主动通过计量芯接口单元读取计量芯数据，进行数据 同步；

步骤(4)：待数据同步结束后，控制器端通过蓝牙抄控器读取管理芯总及各 分相运行数据；

步骤(5)：自动化检测程序比对管理芯读取值与设定值是否一致，一致则为 合格，否则不合格；

步骤(6)：输出管理芯实时运行数据一致性报告。

优选地，所述步骤2还包括：

检测管理芯与计量芯数据一致性：验证正常上电情况下脉冲常数、电量小数 及整数的进位关系，具体包括：

步骤(1)：通过控制器端自动化检测程序预设检测条件，包括参考电压Un、 电表常数、转折电流、最小电流、最大电流、；

步骤(2)：将控制器端管理芯自动化检测程序中脉冲计数清零；

步骤(3)：开启控制器端管理芯自动化检测程序中预设的相应数据一致性检 测方案，走正向电流；

步骤(4)：控制器端管理芯自动化检测程序通过网络通信单元将设定的检测 条件和检测方案下发至管理芯检测装置，管理芯检测装置MCU收到该指令后， 由计量芯接口模拟程序产生计量芯内电量数据；

步骤(5)：管理芯模组主动通过计量芯接口单元读取计量芯数据，进行数据 同步；

步骤(6)：待数据同步结束后，控制器端通过蓝牙抄控器读取管理芯实时电 量；

步骤(7)：按照步骤(2)～步骤(6)，分别记录反向、第一象限、第二象限、 第三象限和第四象限的实时电量；

步骤(8)：自动化检测程序分析比对计量芯接口模拟程序输出的电量数据与 读取的管理芯实时电量一致性，若一致，则合格，否则不合格；

步骤(9)：输出管理芯计量数据一致性与准确性报告。

优选地，所述步骤2还包括：

检测管理芯计量数据处理功能是否正常：管理芯具有分时计量功能，有功、 无功电能量应对各费率时段电能量及总电能量分别进行累计、存储，具体包括：

步骤(1)：将控制器端管理芯自动化检测程序中参数初始化；

步骤(2)：通过控制器端自动化检测程序预设检测条件：参考电压Un设定 为220V，电表常数设定为400imp/kWh，转折电流设定为0.04A，最小电流设定 为0.4A，最大电流设定为60A；

步骤(3)：通过控制器端管理芯自动化检测程序设定电压U＝220V，电流I＝1A， 功率夹角60°，模拟电能表工作在第一象限，设置时段费率1，走3个脉冲；

步骤(4)：控制器端管理芯自动化检测程序通过网络通信单元将设定的检测 方案下发至管理芯检测装置，管理芯检测装置MCU收到该指令后，通过计量芯 模拟程序可以获取正向有功和无功第一象限计量芯累计脉冲数、计量芯的时段费 率1时电量；

步骤(5)：管理芯模组主动通过计量芯接口单元读取计量芯数据，进行数据 同步；

步骤(6)：按照步骤(3)～步骤(5)操作，分别设置时段费率2～12时，分 别获取正向有功和无功第一象限计量芯累计脉冲数、计量芯和管理芯的总电量和 各时段费率电量；

步骤(7)：重复步骤(3)～步骤(5)操作，设置功率夹角300°，模拟电 能表工作在第四象限，分别设置时段费率1～12时，走3个脉冲，获取反向有功 和无功第四象限计量芯累计脉冲数、计量芯和管理芯的总电量和各时段费率的电 量；

步骤(8)：重复步骤(3)～步骤(5)操作，设置功率夹角120°，模拟电 能表工作在第二象限，分别设置时段费率1～12时，走3个脉冲，获取无功第二 象限计量芯累计脉冲数、计量芯和管理芯的总电量和各时段费率的电量；

步骤(9)：重复步骤(3)～步骤(5)操作，设置功率夹角240°，模拟电 能表工作在第三象限，分别设置时段费率1～12时，走3个脉冲，获取无功第三 象限计量芯累计脉冲数、计量芯和管理芯的总电量和各时段费率的电量；

步骤(10)：控制器端管理芯自动化检测程序计算出管理芯每个象限的各时 段费率的电量之和与总电量的相对误差，误差值在规定范围内，则为合格，否则 不合格；

步骤(11)：控制器端管理芯自动化检测程序输出管理芯各象限下各费率累 计电量测试报告。

优选地，所述步骤2还包括：

检测管理芯与计量芯通信成功率，具体包括：

步骤(1)：控制器端管理芯自动化检测程序通过蓝牙抄控器对管理芯发送清 零命令，对管理芯进行数据清零；

步骤(2)：控制器端管理芯自动化检测程序设置电流值，连续测试时间，并 开启管理芯与计量芯通信测试；

步骤(3)：控制器端管理芯自动化检测程序通过网络通信单元将设定的检测 方案和检测指令下发至管理芯检测装置，管理芯检测装置MCU收到这些指令后， 由计量芯接口模拟程序产生计量芯内电量数据，等待管理芯进行数据同步；

步骤(4)：管理芯模组主动通过计量芯接口单元读取计量芯数据，进行数据 同步；

步骤(5)：管理芯检测装置会同步记录管理芯与计量芯接口单元之间的通信 次数和失败次数；

步骤(6)：待设定的检测时间到，控制器端管理芯自动化检测程序通过网络 通信单元去读取管理芯检测装置内记录的通信次数和失败次数，并以此计算出通 信成功率；

步骤(7)：控制器端管理芯自动化检测程序给出管理芯与计量芯通信成功率 检测报告。

优选地，所述步骤2还包括：

检测A型扩展模组主动上报功能是否正常，具体包括：

步骤(1)：控制器端管理芯自动化检测程序开启管理芯停电事件上报功能， 允许主动上报；

步骤(2)：控制器端管理芯自动化检测程序通过网络通信单元将设定的检测 方案下发至管理芯检测装置，管理芯检测装置MCU收到这些指令后，由管理芯 功能检测模拟程序产生计量芯停电事件；

步骤(3)：管理芯检测装置将计量芯接口单元电源关闭并拉低掉电检测脚电 平；

步骤(4)：管理芯检测装置中A型扩展模组接口单元监测A型扩展模组上 报数据，等待预设时间后查看是否接收到掉电事件记录上报；

步骤(5)：管理芯检测装置将监测结果通过网络通信单元上传至控制器端管 理芯自动化检测程序，控制器端管理芯自动化检测程序根据监测结果作出判断， 若正确上报则合格；

步骤(6)：控制器端管理芯自动化检测程序给出A型扩展模组主动上报功 能检测报告。

本申请所达到的有益效果：

1.现有标准的智能电能表检测台体，适用于原国网中计量芯和管理芯一体化 方式的电能表检测，无法对管理芯的所有功能进行一一详细验证，无法适应智能 物联电能表的检测要求，而本发明将管理芯的所有接口都用模拟软件的方式实现， 可以很好的模拟管理芯所有功能所需要的信号参数条件，实现对管理芯的各项功 能的详细验证，更容易发现管理芯中隐蔽的软件错误，通过全方位开放式测试， 进一步提高智能物联电能表的软件可靠性；

2.相比于硬件装置提供信号源的方式，本发明采用软件模拟的方式，无需体 积庞大设备笨重的检测台体，可以极大的降低硬件设备成本；同时，软件模拟的 方式信号源速度更快，实现和操作均更为简单灵活。如：产生过压事件时，仅需 在自动化检测软件上输入过电压和持续时间，就可输出模拟的过电压信号，且相 比于硬件实现的信号源，软件上参数调节范围更大；

3.本发明采用软件模拟的方式进行检测，若需要产生任何电能数据，仅需软 件算法实现，无需过长走字等待时间，可极大提高检测效率。

附图说明

图1是本发明一种智能物联电能表管理芯自动检测系统的框图；

图2是本发明一种智能物联电能表管理芯自动检测方法所采用检测程序实 施图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本 发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。

如图1所示，本发明的一种智能物联电能表管理芯自动检测系统，包括待测 的管理芯模组、管理芯检测装置、蓝牙抄控器及控制器；

所述待测的管理芯模组，其接口与管理芯检测装置对应的接口对准插入；

具体实施时，所述管理芯模组包括计量芯接口、A型扩展模组接口、B型扩 展模组接口；

相应的，所述管理芯检测装置包括计量芯接口单元、A型扩展模组接口单元、 B型扩展模组接口单元；

计量芯接口用于实现管理芯模组电能计量数据验证；

A型扩展模组接口用于实现与管理芯模组A型扩展模组数据交互验证；

B型扩展模组接口用于实现与管理芯模组B型扩展模组数据交互验证。

所述B型扩展模组接口包括B型扩展模组1接口、B型扩展模组2接口；

所述B型扩展模组接口单元包括B型扩展模组1接口单元、B型扩展模组2 接口单元。

所述A型扩展模组接口单元与管理芯模组之间采用串口全双工通信模式， 用于电能表数据通信，支持载波、微功率无线等通信方式，通过该接口单元实现 与A型扩展模组的通信及主动上报功能。

B型扩展模组接口单元与管理芯模组采用串口全双工通信模式；

B型扩展模组接口结构尺寸和硬件接口兼容，可互换安装，并可根据非介入 式负荷感知、电能质量分析、有序充电控制、水气热仪表数据接入等不同应用场 景需求进行选配。

所述管理芯检测装置还包括网络通信单元以及电源单元；

所述控制器，向网络通信单元下发指令，选择管理芯检测装置中对应接口与 管理芯模组实现数据传输，进行模组数据验证；

电源单元为检测系统供电。

所述网络通信单元采用以太网通信方式实现。

所述控制器，设有检测程序，通过设置检测参数，向管理芯检测装置下发指 令，选择管理芯检测装置中对应接口与管理芯模组实现数据传输，进行模组数据 验证；具体实施时，控制器采用PC计算机。

所述蓝牙抄控器，用于对管理芯内数据进行读取，得到管理芯模组事件记录。

具体实施时，所述蓝牙抄控器为USB蓝牙抄控器，其通过USB接口与控制 器连接，与管理芯模组的蓝牙通信单元无线连接，进行蓝牙通信，通过蓝牙检测 对外部蓝牙负荷开关的控制功能是否正常。

本发明的一种智能物联电能表管理芯自动检测方法，包括：

步骤1：将待测的管理芯模组接口与管理芯检测装置对应的接口对准插入；

步骤2：控制器启动检测程序，设置检测参数，向网络通信单元下发指令， 选择管理芯检测装置中对应接口与管理芯模组实现数据传输，进行模组数据验证， 包括：

计量芯接口进行管理芯模组电能计量数据验证；

A型扩展模组信号接口进行与管理芯模组A型扩展模组数据交互验证；

B型扩展模组信号接口进行与管理芯模组B型扩展模组数据交互验证；

蓝牙抄控器对管理芯内数据进行读取，得到管理芯模组事件记录。

如图2所示，步骤2所述检测程序包括管理芯检测装置上的管理芯功能检测 模拟程序、计量芯模拟程序、A型扩展模组模拟程序、B型扩展模组模拟程序和 网络通信程序，以及控制器端的管理芯自动化检测程序、网络通信程序以及蓝牙 通信程序；

所述管理芯功能检测模拟程序，用于模拟管理芯功能检测的条件参数，实现 管理芯功能检测，包括事件记录、冻结、协议一致性等功能；

计量芯模拟程序，用于实现标准表基本功能，给管理芯提供运行所需数据， 用以产生所有计量芯提供的基础电能、时钟、电网变量参数等数据，进行管理芯 与计量芯之间的数据交互检测；

A型扩展模组模拟程序可选配载波或微功率无线模拟程序模块，模拟载波或 微功率无线数据收发，检测管理芯与A型扩展模组之间的数据交互；

B型扩展模组模拟程序可选配非介入式负荷感知、电能质量分析、有序充电 控制或水气热仪表数据接入等模块，模拟这些模块数据收发，检测管理芯与B 型扩展模组之间的数据交互；

管理芯自动化检测程序在管理芯功能检测模拟程序、计量芯模拟程序、A型 扩展模组模拟程序、B型扩展模组模拟程序的基础上，实现点击控制器端检测按 键完成管理芯自动化检测，并对各模拟程序给出的数据与管理芯读取的数据进行 处理与分析，给出相应的检测结果；

网络通信程序，用于进行控制器端与管理芯检测装置之间的数据交互；

蓝牙通信程序，用于建立控制器端与管理芯模组之间的数据交互，读取管理 芯内的数据。

步骤2具体实施例如下：

实施例1：

检测管理芯与计量芯数据一致性：验证总及各分相有功功率、无功功率、功 率因数、分相电压、分相电流、电网频率等运行数据实时同步给管理芯是否正常， 是否存在超误差跳变，具体包括：

步骤(1)：通过控制器端管理芯自动化检测程序设定总及各分相有功功率、 无功功率、功率因数、分相电压、分相电流、电网频率等运行数据；

步骤(2)：控制器端管理芯自动化检测程序通过网络通信单元将设定的实时 运行数据下发至管理芯检测装置，管理芯检测装置MCU收到该指令后，通过计 量芯模拟程序产生设定的运行数据，等待管理芯进行数据同步；

步骤(3)：管理芯模组主动通过计量芯接口单元读取计量芯数据，进行数据 同步；

步骤(4)：待数据同步结束后，控制器端通过USB蓝牙抄控器读取管理芯 总及各分相有功功率、无功功率、功率因数、分相电压、分相电流、电网频率等 运行数据；

步骤(5)：自动化检测程序比对管理芯读取值与设定值是否一致，一致则为 合格，否则不合格；

步骤(6)：输出管理芯实时运行数据一致性报告。

实施例2：

检测管理芯与计量芯数据一致性：验证正常上电情况下脉冲常数、电量小数 及整数的进位关系，具体包括：

步骤(1)：通过控制器端自动化检测程序预设检测条件：参考电压Un设定 为220V，电表常数设定为400imp/kWh，转折电流设定为0.04A，最小电流设定 为0.4A，最大电流设定为60A(设定值与待测管理芯程序对应表类型一致)；

步骤(2)：将控制器端管理芯自动化检测程序中脉冲计数清零；

步骤(3)：开启控制器端管理芯自动化检测程序中预设的相应数据一致性检 测方案，走正向电流，每间隔1min分别走1个脉冲、2个脉冲、3个脉冲、4个 脉冲、40个脉冲；

步骤(4)：控制器端管理芯自动化检测程序通过网络通信单元将设定的检测 条件和检测方案下发至管理芯检测装置，管理芯检测装置MCU收到该指令后， 由计量芯接口模拟程序产生计量芯内电量数据，即计量芯内高精度电量数据分别 为0.0025、0.005、0.0075、0.01和0.1；

步骤(5)：管理芯模组主动通过计量芯接口单元读取计量芯数据，进行数据 同步；

步骤(6)：待数据同步结束后，控制器端通过USB蓝牙抄控器读取管理芯 实时高精度电量；

步骤(7)：按照步骤(2)～步骤(6)，分别记录反向、第一象限、第二象限、 第三象限和第四象限的实时高精度电量；

步骤(8)：自动化检测程序分析比对计量芯接口模拟程序输出的电量数据与 读取的管理芯实时高精度电量一致性，若一致，则合格，否则不合格；

步骤(9)：自动化检测程序输出管理芯计量数据一致性与准确性报告。

实施例3：

检测管理芯计量数据处理功能是否正常：管理芯具有分时计量功能，有功、 无功电能量应对各费率时段电能量及总电能量分别进行累计、存储，具体包括：

步骤(1)：将控制器端管理芯自动化检测程序中参数初始化；

步骤(2)：通过控制器端自动化检测程序预设检测条件：参考电压Un设定 为220V，电表常数设定为400imp/kWh，转折电流设定为0.04A，最小电流设定 为0.4A，最大电流设定为60A(设定值与待测管理芯程序对应表类型一致)；

步骤(3)：通过控制器端管理芯自动化检测程序设定电压U＝220V，电流I＝1A， 功率夹角60°，模拟电能表工作在第一象限，设置时段费率1，走3个脉冲；

步骤(4)：控制器端管理芯自动化检测程序通过网络通信单元将设定的检测 方案下发至管理芯检测装置，管理芯检测装置MCU收到该指令后，通过计量芯 模拟程序可以获取正向有功和无功第一象限计量芯累计脉冲数、计量芯的时段费 率1时电量；

步骤(5)：管理芯模组主动通过计量芯接口单元读取计量芯数据，进行数据 同步；

步骤(6)：按照步骤(3)～步骤(5)操作，分别设置时段费率2～12时，分 别获取正向有功和无功第一象限计量芯累计脉冲数、计量芯和管理芯的总电量和 各时段费率电量；

步骤(7)：重复步骤(3)～步骤(5)操作，设置功率夹角300°，模拟电 能表工作在第四象限，分别设置时段费率1～12时，走3个脉冲，获取反向有功 和无功第四象限计量芯累计脉冲数、计量芯和管理芯的总电量和各时段费率的电 量；

步骤(8)：重复步骤(3)～步骤(5)操作，设置功率夹角120°，模拟电 能表工作在第二象限，分别设置时段费率1～12时，走3个脉冲，获取无功第二 象限计量芯累计脉冲数、计量芯和管理芯的总电量和各时段费率的电量；

步骤(9)：重复步骤(3)～步骤(5)操作，设置功率夹角240°，模拟电 能表工作在第三象限，分别设置时段费率1～12时，走3个脉冲，获取无功第三 象限计量芯累计脉冲数、计量芯和管理芯的总电量和各时段费率的电量；

步骤(10)：控制器端管理芯自动化检测程序计算出管理芯每个象限的各时 段费率的电量之和与总电量的相对误差，误差值在规定范围内，则为合格，否则 不合格；

步骤(11)：控制器端管理芯自动化检测程序输出管理芯各象限下各费率累 计电量测试报告。

实施例4：

检测管理芯与计量芯通信成功率，具体包括：

步骤(1)：控制器端管理芯自动化检测程序通过USB蓝牙抄控器对管理芯 发送清零命令，对管理芯进行数据清零；

步骤(2)：控制器端管理芯自动化检测程序设置电流值为5A，连续测试2 个小时，并开启管理芯与计量芯通信测试；

步骤(3)：控制器端管理芯自动化检测程序通过网络通信单元将设定的检测 方案和检测指令下发至管理芯检测装置，管理芯检测装置MCU收到这些指令后， 由计量芯接口模拟程序产生计量芯内电量数据，等待管理芯进行数据同步；

步骤(4)：管理芯模组主动通过计量芯接口单元读取计量芯数据，进行数据 同步；

步骤(5)：管理芯检测装置会同步记录管理芯与计量芯接口单元之间的通信 次数和失败次数；

步骤(6)：待设定的检测时间到，控制器端管理芯自动化检测程序通过网络 通信单元去读取管理芯检测装置内记录的通信次数和失败次数，并以此计算出通 信成功率；

步骤(7)：控制器端管理芯自动化检测程序给出管理芯与计量芯通信成功率 检测报告。

实施例5：

检测A型扩展模组主动上报功能是否正常：应具备掉电主动上报功能，具 体包括：

步骤(1)：控制器端管理芯自动化检测程序开启管理芯停电事件上报功能， 允许主动上报；

步骤(2)：控制器端管理芯自动化检测程序通过网络通信单元将设定的检测 方案下发至管理芯检测装置，管理芯检测装置MCU收到这些指令后，由管理芯 功能检测模拟程序产生计量芯停电事件；

步骤(3)：管理芯检测装置将计量芯接口单元15V电源关闭并拉低掉电检 测脚电平，持续200ms；

步骤(4)：管理芯检测装置中A型扩展模组接口单元监测A型扩展模组上 报数据，等待10s查看是否接收到掉电事件记录上报；

步骤(5)：管理芯检测装置将监测结果通过网络通信单元上传至控制器端管 理芯自动化检测程序，控制器端管理芯自动化检测程序根据监测结果作出判断， 若正确上报则合格；

步骤(6)：控制器端管理芯自动化检测程序给出A型扩展模组主动上报功 能检测报告。

综上所述，本发明为实现管理芯独立检测，设计一套智能物联电能表管理芯 自动检测方法及系统，采用软件模拟的方式，模拟出各接口与管理芯之间的数据 交互情况。其中管理芯功能检测模拟程序，用于模拟管理芯功能检测的条件参数， 可以实现管理芯功能检测，包括事件记录、冻结、协议一致性等功能；计量芯接 口模拟程序，可以实现标准表基本功能，可以给管理芯提供运行所需数据，用以 产生所有计量芯提供的基础电能、时钟、电网变量参数等数据，实现管理芯与计 量芯之间的数据交互检测；A型扩展模组(指载波或微功率无线模组)接口模 拟程序，用以进行A型扩展模组通信接口测试；B型扩展模组(指非介入式负 荷感知、电能质量分析、有序充电控制或水气热仪表数据接入等模块)接口模拟 程序，用以实现B型扩展模组与管理芯之间的数据交互；最终，管理芯自动化 检测程序通过结合各模拟程序，读取、分析和处理给定的计量模拟数据和管理芯 数据，得出相应的检测报告。

本发明将智能物联电能表管理芯所有接口引出，包括计量芯接口、A型扩展 模组接口、B型扩展模组1接口、B型扩展模组2接口，均接入智能物联电能表 管理芯检测装置，用软件模拟的方式实现所有接口与管理芯之间的数据交互功能；

本发明通过管理芯自动化检测程序根据相应检测功能项，设定检测运行条件 和数据；再通过网络通信单元将检测方案以数据指令的方式下发至管理芯检测装 置，管理芯检测装置MCU收到这些指令后，分别由管理芯功能检测模拟程序、 计量芯接口模拟程序、A型扩展模组模拟程序、B型扩展模组模拟程序实现该待 测功能下所需的检测条件；

其中管理芯功能检测模拟程序用于模拟管理芯功能检测的条件参数，可以实 现管理芯功能检测，包括事件记录、冻结、协议一致性等功能；计量芯接口模拟 程序，可以实现标准表基本功能，可以给管理芯提供运行所需数据，用以产生所 有计量芯提供的基础电能、时钟、电网变量参数等数据，实现管理芯与计量芯之 间的数据交互检测；A型扩展模组(指载波或微功率无线模组)接口模拟程序， 用以进行A型扩展模组通信接口测试；B型扩展模组(指非介入式负荷感知、 电能质量分析、有序充电控制或水气热仪表数据接入等模块)接口模拟程序，用 以实现B型扩展模组与管理芯之间的数据交互；

若是检测管理芯与计量芯之间的数据交互功能，则由计量芯接口模拟程序产 生模拟数据，管理芯模组主动通过计量芯接口单元同步电量数据；

待同步数据结束后，控制器端管理芯自动化检测程序通过USB蓝牙抄控器 读取管理芯的电量数据，与设定值进行对比分析，若一致，则合格，否则不合格， 最后给出检测报告；

若是检测管理芯事件记录、冻结、协议一致性等功能，则由管理芯功能检测 模拟程序提供该待测功能下所需的检测条件。若有电量数据，则管理芯模组主动 通过计量芯接口单元同步电量数据；其它条件再通过A型扩展模组接口单元/B 型扩展模组接口单元，将检测条件以数据指令的方式下发至管理芯；

控制器端管理芯自动化检测程序通过USB蓝牙抄控器读取管理芯内的相关 数据信息，并对将结果与预设分析，最后给出检测报告；

若是管理芯与A型扩展模组/B型扩展模组之间的数据交互，则由A型扩展 模组模拟程序/B型扩展模组模拟程序产生模拟数据，管理芯模组通过相应的模 组接口单元获取管理芯检测装置下发的数据报文；

再将应答报文上传至管理芯检测装置，管理芯检测装置通过网络通信单元上 传至控制器端管理芯自动化检测程序；自动化检测程序对应答报文进行处理分析， 最后给出检测报告。

本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述， 但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽 的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限 制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明 的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种智能物联电能表管理芯自动检测系统，包括待测的管理芯模组、管理芯检测装置、蓝牙抄控器及控制器，其特征在于：

所述待测的管理芯模组，其接口与管理芯检测装置对应的接口对准插入；

所述控制器，设有检测程序，通过设置检测参数，向管理芯检测装置下发指令，选择管理芯检测装置中对应接口与管理芯模组实现数据传输，进行模组数据验证；

所述蓝牙抄控器，用于对管理芯内数据进行读取，得到管理芯模组事件记录。

2.根据权利要求1所述的一种智能物联电能表管理芯自动检测系统，其特征在于：

所述管理芯模组包括计量芯接口、A型扩展模组接口、B型扩展模组接口；

相应的，所述管理芯检测装置包括计量芯接口单元、A型扩展模组接口单元、B型扩展模组接口单元；

计量芯接口用于实现管理芯模组电能计量数据验证；

A型扩展模组接口用于实现与管理芯模组A型扩展模组数据交互验证；

B型扩展模组接口用于实现与管理芯模组B型扩展模组数据交互验证。

3.根据权利要求2所述的一种智能物联电能表管理芯自动检测系统，其特征在于：

所述B型扩展模组接口包括B型扩展模组1接口、B型扩展模组2接口；

所述B型扩展模组接口单元包括B型扩展模组1接口单元、B型扩展模组2接口单元。

4.根据权利要求2所述的一种智能物联电能表管理芯自动检测系统，其特征在于：

所述A型扩展模组接口单元与管理芯模组之间采用串口全双工通信模式，用于电能表数据通信，采用载波或微功率无线通信方式，通过该接口单元实现与A型扩展模组的通信及主动上报功能。

5.根据权利要求2所述的一种智能物联电能表管理芯自动检测系统，其特征在于：

B型扩展模组接口单元与管理芯模组采用串口全双工通信模式；

B型扩展模组接口结构尺寸和硬件接口兼容，可互换安装，并可根据非介入式负荷感知、电能质量分析、有序充电控制、水气热仪表数据接入等不同应用场景需求进行选配。

6.根据权利要求2所述的一种智能物联电能表管理芯自动检测系统、装置及系统，其特征在于：

所述管理芯检测装置还包括网络通信单元以及电源单元；

所述控制器，向网络通信单元下发指令，选择管理芯检测装置中对应接口与管理芯模组实现数据传输，进行模组数据验证；

电源单元为检测系统供电。

7.根据权利要求1所述的一种智能物联电能表管理芯自动检测系统、装置及系统，其特征在于：

所述蓝牙抄控器为USB蓝牙抄控器，其通过USB接口与控制器连接，与管理芯模组的蓝牙通信单元无线连接，进行蓝牙通信，通过蓝牙检测对外部蓝牙负荷开关的控制功能是否正常。

8.一种智能物联电能表管理芯自动检测方法，其特征在于：

所述方法包括：

步骤1：将待测的管理芯模组接口与管理芯检测装置对应的接口对准插入；

步骤2：控制器启动检测程序，设置检测参数，向网络通信单元下发指令，选择管理芯检测装置中对应接口与管理芯模组实现数据传输，进行模组数据验证，包括：

计量芯接口进行管理芯模组电能计量数据验证；

A型扩展模组信号接口进行与管理芯模组A型扩展模组数据交互验证；

B型扩展模组信号接口进行与管理芯模组B型扩展模组数据交互验证；

蓝牙抄控器对管理芯内数据进行读取，得到管理芯模组事件记录。

9.根据权利要求8所述的一种智能物联电能表管理芯自动检测方法，其特征在于：

步骤2所述检测程序包括管理芯检测装置上的管理芯功能检测模拟程序、计量芯模拟程序、A型扩展模组模拟程序、B型扩展模组模拟程序和网络通信程序，以及控制器端的管理芯自动化检测程序、网络通信程序以及蓝牙通信程序；

所述管理芯功能检测模拟程序，用于模拟管理芯功能检测的条件参数，实现管理芯功能检测；

计量芯模拟程序，用于实现标准表基本功能，给管理芯提供运行所需数据，用以产生所有计量芯提供的基础电能、时钟、电网变量参数，进行管理芯与计量芯之间的数据交互检测；

A型扩展模组模拟程序可选配载波或微功率无线模拟程序模块，模拟载波或微功率无线数据收发，检测管理芯与A型扩展模组之间的数据交互；

B型扩展模组模拟程序可选配非介入式负荷感知、电能质量分析、有序充电控制或水气热仪表数据接入模块，模拟这些模块数据收发，检测管理芯与B型扩展模组之间的数据交互；

管理芯自动化检测程序在管理芯功能检测模拟程序、计量芯模拟程序、A型扩展模组模拟程序、B型扩展模组模拟程序的基础上，实现点击控制器端检测按键完成管理芯自动化检测，并对各模拟程序给出的数据与管理芯读取的数据进行处理与分析，给出相应的检测结果；

网络通信程序，用于进行控制器端与管理芯检测装置之间的数据交互；

蓝牙通信程序，用于建立控制器端与管理芯模组之间的数据交互，读取管理芯内的数据。

10.根据权利要求9所述的一种智能物联电能表管理芯自动检测方法，其特征在于：

所述步骤2还包括：

检测管理芯与计量芯数据一致性：验证总及各分相运行数据实时同步给管理芯是否正常，是否存在超误差跳变，具体包括：

步骤(1)：通过控制器端管理芯自动化检测程序设定总及各分相运行数据；

步骤(2)：控制器端管理芯自动化检测程序通过网络通信单元将设定的实时运行数据下发至管理芯检测装置，管理芯检测装置MCU收到该指令后，通过计量芯模拟程序产生设定的运行数据，等待管理芯进行数据同步；

步骤(3)：管理芯模组主动通过计量芯接口单元读取计量芯数据，进行数据同步；

步骤(4)：待数据同步结束后，控制器端通过蓝牙抄控器读取管理芯总及各分相运行数据；

步骤(5)：自动化检测程序比对管理芯读取值与设定值是否一致，一致则为合格，否则不合格；

步骤(6)：输出管理芯实时运行数据一致性报告。

11.根据权利要求9所述的一种智能物联电能表管理芯自动检测方法，其特征在于：

所述步骤2还包括：

检测管理芯与计量芯数据一致性：验证正常上电情况下脉冲常数、电量小数及整数的进位关系，具体包括：

步骤(1)：通过控制器端自动化检测程序预设检测条件，包括参考电压Un、电表常数、转折电流、最小电流、最大电流、；

步骤(2)：将控制器端管理芯自动化检测程序中脉冲计数清零；

步骤(3)：开启控制器端管理芯自动化检测程序中预设的相应数据一致性检测方案，走正向电流；

步骤(4)：控制器端管理芯自动化检测程序通过网络通信单元将设定的检测条件和检测方案下发至管理芯检测装置，管理芯检测装置MCU收到该指令后，由计量芯接口模拟程序产生计量芯内电量数据；

步骤(5)：管理芯模组主动通过计量芯接口单元读取计量芯数据，进行数据同步；

步骤(6)：待数据同步结束后，控制器端通过蓝牙抄控器读取管理芯实时电量；

步骤(7)：按照步骤(2)～步骤(6)，分别记录反向、第一象限、第二象限、第三象限和第四象限的实时电量；

步骤(8)：自动化检测程序分析比对计量芯接口模拟程序输出的电量数据与读取的管理芯实时电量一致性，若一致，则合格，否则不合格；

步骤(9)：输出管理芯计量数据一致性与准确性报告。

12.根据权利要求9所述的一种智能物联电能表管理芯自动检测方法，其特征在于：

所述步骤2还包括：

检测管理芯计量数据处理功能是否正常：管理芯具有分时计量功能，有功、无功电能量应对各费率时段电能量及总电能量分别进行累计、存储，具体包括：

步骤(1)：将控制器端管理芯自动化检测程序中参数初始化；

步骤(2)：通过控制器端自动化检测程序预设检测条件：参考电压Un设定为220V，电表常数设定为400imp/kWh，转折电流设定为0.04A，最小电流设定为0.4A，最大电流设定为60A；

步骤(3)：通过控制器端管理芯自动化检测程序设定电压U＝220V，电流I＝1A，功率夹角60°，模拟电能表工作在第一象限，设置时段费率1，走3个脉冲；

步骤(4)：控制器端管理芯自动化检测程序通过网络通信单元将设定的检测方案下发至管理芯检测装置，管理芯检测装置MCU收到该指令后，通过计量芯模拟程序可以获取正向有功和无功第一象限计量芯累计脉冲数、计量芯的时段费率1时电量；

步骤(5)：管理芯模组主动通过计量芯接口单元读取计量芯数据，进行数据同步；

步骤(6)：按照步骤(3)～步骤(5)操作，分别设置时段费率2～12时，分别获取正向有功和无功第一象限计量芯累计脉冲数、计量芯和管理芯的总电量和各时段费率电量；

步骤(7)：重复步骤(3)～步骤(5)操作，设置功率夹角300°，模拟电能表工作在第四象限，分别设置时段费率1～12时，走3个脉冲，获取反向有功和无功第四象限计量芯累计脉冲数、计量芯和管理芯的总电量和各时段费率的电量；

步骤(8)：重复步骤(3)～步骤(5)操作，设置功率夹角120°，模拟电能表工作在第二象限，分别设置时段费率1～12时，走3个脉冲，获取无功第二象限计量芯累计脉冲数、计量芯和管理芯的总电量和各时段费率的电量；

步骤(9)：重复步骤(3)～步骤(5)操作，设置功率夹角240°，模拟电能表工作在第三象限，分别设置时段费率1～12时，走3个脉冲，获取无功第三象限计量芯累计脉冲数、计量芯和管理芯的总电量和各时段费率的电量；

步骤(10)：控制器端管理芯自动化检测程序计算出管理芯每个象限的各时段费率的电量之和与总电量的相对误差，误差值在规定范围内，则为合格，否则不合格；

步骤(11)：控制器端管理芯自动化检测程序输出管理芯各象限下各费率累计电量测试报告。

13.根据权利要求9所述的一种智能物联电能表管理芯自动检测方法，其特征在于：

所述步骤2还包括：

检测管理芯与计量芯通信成功率，具体包括：

步骤(1)：控制器端管理芯自动化检测程序通过蓝牙抄控器对管理芯发送清零命令，对管理芯进行数据清零；

步骤(2)：控制器端管理芯自动化检测程序设置电流值，连续测试时间，并开启管理芯与计量芯通信测试；

步骤(3)：控制器端管理芯自动化检测程序通过网络通信单元将设定的检测方案和检测指令下发至管理芯检测装置，管理芯检测装置MCU收到这些指令后，由计量芯接口模拟程序产生计量芯内电量数据，等待管理芯进行数据同步；

步骤(4)：管理芯模组主动通过计量芯接口单元读取计量芯数据，进行数据同步；

步骤(5)：管理芯检测装置会同步记录管理芯与计量芯接口单元之间的通信次数和失败次数；

步骤(6)：待设定的检测时间到，控制器端管理芯自动化检测程序通过网络通信单元去读取管理芯检测装置内记录的通信次数和失败次数，并以此计算出通信成功率；

步骤(7)：控制器端管理芯自动化检测程序给出管理芯与计量芯通信成功率检测报告。

14.根据权利要求9所述的一种智能物联电能表管理芯自动检测方法，其特征在于：

所述步骤2还包括：

检测A型扩展模组主动上报功能是否正常，具体包括：

步骤(1)：控制器端管理芯自动化检测程序开启管理芯停电事件上报功能，允许主动上报；

步骤(2)：控制器端管理芯自动化检测程序通过网络通信单元将设定的检测方案下发至管理芯检测装置，管理芯检测装置MCU收到这些指令后，由管理芯功能检测模拟程序产生计量芯停电事件；

步骤(3)：管理芯检测装置将计量芯接口单元电源关闭并拉低掉电检测脚电平；

步骤(4)：管理芯检测装置中A型扩展模组接口单元监测A型扩展模组上报数据，等待预设时间后查看是否接收到掉电事件记录上报；

步骤(5)：管理芯检测装置将监测结果通过网络通信单元上传至控制器端管理芯自动化检测程序，控制器端管理芯自动化检测程序根据监测结果作出判断，若正确上报则合格；

步骤(6)：控制器端管理芯自动化检测程序给出A型扩展模组主动上报功能检测报告。

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