CN116106817A - 一种高精度交流电能表的生产校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高精度交流电能表的生产校准方法，包括以下步骤：对生产出的电能表进行校准；对电能表进行测试，获取测试数据A，测试合格的电能表进入老化流程，不合格的维修后再进行测试；对电能表进行老化，获取老化数据，根据老化数据调整电能表老化时间，电能表进入复测流程；对电能表进行复测，获取测试数据C，复测合格的电能表写入最优校准系数后进入出厂测试，不合格的电能表校准后进入老化流程；电能表进行出厂测试，获取测试数据，出厂测试合格后出厂。本发明在整个校准过程中分析电能表的校准过程选取最匹配的数据用来计算校准系数，可靠性，确定性远高于传统校准方案。
Description
技术领域
本发明涉及一种高精度交流电能表的生产校准方法，属于电能表校准技术领域。
背景技术
仪器校准是指将仪器的响应示值与其启动信号或与通过其他方法测得的真实值相联系的过程。在规定条件下，为确定测量仪器仪表或测量系统所指示的量值，或实物量具或参考物质所代表的量值，与对应的由标准所复现的量值之间关系的一组操作。其目的是通过与标准比较确定测量装置的示值。目前高精度电能电表在进行电能表校准时采取的是逐次比较法，也就是对不同档位的电压，电流值和标准电能表进行对比设置合适的比例系数作为校准值。
交流电能表需要校准的参数有，电压幅值，电流幅值，电压相位，电流相位。每一项都需要进行校准。
现有技术使用软件利用485总线等通讯方式将标准表的检测值读出，并通过485总线等通讯方式写入到被校准的电能表中。校准完后，上电老化，经过特定老化时间后重新测试。复测如果合格出厂，不合格返回修复，再次重新校准，再老化，再复测，直到测试合格。
这种校准方式有两个缺点。一是校准是完全随机的，既没有对校准的时机进行选择，也没有对设备硬件的稳定性进行选择，校准后的值的偏差也是随机的不可控的。二是整个校准过程是孤立的，校准只负责校准，老化只负责老化，测试只负责测试，效率低下。
发明内容
为了克服上述问题，本发明提供一种高精度交流电能表的生产校准方法，该校准方法在整个校准过程中分析电能表的校准过程选取最匹配的数据用来计算校准系数，可靠性，确定性远高于传统校准方案。
本发明的技术方案如下：
一种高精度交流电能表的生产校准方法，包括以下步骤：
对生产出的电能表进行校准；
对电能表进行测试，获取测试数据A，测试合格的电能表进入老化流程，不合格的维修后再进行测试；
对电能表进行老化，获取老化数据，根据老化数据调整电能表老化时间，电能表进入复测流程；
对电能表进行复测，获取测试数据C，复测合格的电能表写入最优校准系数后进入出厂测试，不合格的电能表校准后进入老化流程；
电能表进行出厂测试，获取测试数据，出厂测试合格后出厂。
进一步的，测试数据A和测试数据C包括标准表检测值和电能表检测值；所述标准表用于校准电能表。
进一步的，测试数据A和测试数据C的标准表检测值采集频率相同。
进一步的，测试数据A和测试数据C的电能表检测值采集频率相同。
进一步的，还包括：
将测试数据A的标准表检测值和电能表检测值按时间排序；
计算测试数据A的滑动窗口标准差，获取滑动窗口标准差低于阈值T0且标准差均值最小的窗口，根据窗口内对应的测试数据A计算校准系数X0；
将测试数据A的电能表检测值延后一个采样周期，计算测试数据A的滑动窗口标准差，获取滑动窗口标准差低于阈值T且标准差均值最小的窗口，根据窗口内对应的测试数据A计算校准系数X1；
将测试数据A的电能表检测值超前一个采样周期，计算测试数据A的滑动窗口标准差，获取滑动窗口标准差低于阈值T且标准差均值最小的窗口，根据窗口内对应的测试数据A计算校准系数X2；
分别比较校准系数X0、X1、X2与标准表检测值的偏差，将偏差最小的校准系数作为校准系数X10。
进一步的，老化流程同时对多个电能表进行；还包括：
将校准系数X10设置到所有电能表中进行老化；
获取老化时电能表的各类电能表检测值的标准差；
通过标准差判断各电能表的老化时各参数的稳定性，稳定性不合格的电能表延长老化时间，合格的电能表按照标准时间老化。
进一步的，还包括：
将测试数据C的标准表检测值和电能表检测值按时间排序；
计算测试数据C的滑动窗口标准差，获取滑动窗口标准差低于阈值T1且标准差均值最小的窗口，根据窗口内对应的测试数据C计算校准系数X3；
将测试数据C的电能表检测值延后一个采样周期，计算测试数据C的滑动窗口标准差，获取滑动窗口标准差低于阈值T且标准差均值最小的窗口，根据窗口内对应的测试数据C计算校准系数X4；
将测试数据C的电能表检测值超前一个采样周期，计算测试数据C的滑动窗口标准差，获取滑动窗口标准差低于阈值T且标准差均值最小的窗口，根据窗口内对应的测试数据C计算校准系数X5；
分别比较校准系数X3、X4、X5与标准表检测值的偏差，将偏差最小的校准系数作为校准系数X30；
检测电能表的校准系数X10、X30的幅值、相位是否都合格，X10存在不合格项时，对电能表重新校准后进行测试，X30存在不合格项时，将校准系数X30设置为X10，重新进入老化流程。
进一步的，还包括：
计算校准系数X30的上下限，使得X30±ΔX均在出厂标准内；
对校准系数X30参数组进行电能测试，得到电能偏差；
通过对校准系数X30的参数进行卡尔曼滤波，得到校准系数X40；校准系数X40在X30±ΔX之内；
将校准系数X40设置到电能表中。
进一步的，所述卡尔曼滤波的参数通过X0、X1、X2、X3采集的原始数据计算。
进一步的，标准表检测值、电能表检测值包括电压、电流、电压相位和电流相位。
本发明具有如下有益效果：
1.该校准方法在整个校准过程中分析电能表的校准过程选取最匹配的数据用来计算校准系数，传统的校准方案是离散的点对点校准。本校准方法可靠性，确定性远高于传统校准方案
2.该校准方法可以动态计算出被校准电能表在整个校准周期的表现以及需要老化的时间老化的效果，为电能表的校准研发提供了大量有效数据，而传统的方法只能提供少量有效数据。
3.该校准方法得到的校准值能在同样的被校准电能表设计出电能计量最优化的校准值，而传统的校准方案不具备校准系数优化功能。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。
参见图1，一种高精度交流电能表的生产校准方法，包括以下步骤：
对生产出的电能表进行校准；
对电能表进行测试，获取测试数据A，测试合格的电能表进入老化流程，不合格的维修后再进行测试；
对电能表进行老化，获取老化数据，根据老化数据调整电能表老化时间，电能表进入复测流程；
对电能表进行复测，获取测试数据C，复测合格的电能表写入最优校准系数后进入出厂测试，不合格的电能表校准后进入老化流程；
电能表进行出厂测试，获取测试数据，出厂测试合格后出厂。
在本发明的一些实施方式中，测试数据A和测试数据C包括标准表检测值和电能表检测值；所述标准表用于校准电能表。优选的，所述标准表为相对于生产出的电能表精度更高的标准电能表。
在本发明的一些实施方式方式中，测试数据A和测试数据C的标准表检测值采集频率相同；测试数据A和测试数据C的电能表检测值采集频率相同。
标准表检测值的采集频率和电能表检测值的采集频率可以不同。
优选的，根据实际通讯条件设置采集频率，越高越好。
在本发明的一些实施方式中，标准表检测值、电能表检测值包括电压、电流、电压相位和电流相位。
在本发明的一种实施方式中，还包括：
将测试数据A的标准表检测值和电能表检测值按时间排序；
计算测试数据A的滑动窗口标准差，获取滑动窗口标准差低于阈值T0且标准差均值最小的窗口，根据窗口内对应的测试数据A计算校准系数X0；
如采集到的数据有10000条，data[1]到data[10000]。
计算校准数据需要连续的100条数据，计算出大小为100的滑动窗口的标准差数据表data_STD[1]到data_STD[9901]。data_STD[1]表示data[1]到data[100]的标准差，data_STD[2]表示data[2]到data[101]的标准差，data_STD[3]表示data[3]到data[103]的标准差…依次类推data_STD[9901]表示data_STD[9901]表示data[9901]到data[10000]的标准差。
在data_STD序列中如果data_STD[100]最小，且data_STD[100]小于data_STD阈值(如果最小data_STD大于阈值此次校准因电源不稳或者有干扰实验作废排除干扰或稳定电源后重新计算)，选取data_STD[100]对应的data[100]到data[199]计算出校准系数X0。
本发明的实施例中，采用以下方式计算校准系数：
实际数据F＝A*X
实际数据F为标准版检测值，AI、AU分别为电能表检测值的不同项，在本实施例中分别为电流值和电压值。
将测试数据A的电能表检测值延后一个采样周期，计算测试数据A的滑动窗口标准差，获取滑动窗口标准差低于阈值T且标准差均值最小的窗口，根据窗口内对应的测试数据A计算校准系数X1；
如电压V[n]的值写入V[n+1],V[n+1]写入V[n+2]依此内推，标准表数据保持不动。
将测试数据A的电能表检测值超前一个采样周期，计算测试数据A的滑动窗口标准差，获取滑动窗口标准差低于阈值T且标准差均值最小的窗口，根据窗口内对应的测试数据A计算校准系数X2；
如电压V[n]的值写入V[n-1],V[n+1]写入V[n]依此内推，标准表数据保持不动。
分别比较校准系数X0、X1、X2与标准表检测值的偏差，将偏差最小的校准系数作为校准系数X10。
在部分实施例中，可以将校准系数X10设置到电能表中。
标准表和被校准的电能表采集的时间点及通讯到达分析软件的时间不一定是同步的，通过保持，延后，超前三种操作找到同步性相对最好的值。
阈值T0、滑动窗口人为设置，滑动窗口的大小根据数据大小设置。
在本发明的一些实施方式中，老化流程同时对多个电能表进行。
在一些实施例中，多台被校准的电能表设备串联在一起配上一个电源进行上电老化，串联的数量按照电源负载功率计算。
还包括：
将校准系数X10设置到所有电能表中进行老化；
获取老化时电能表的各类电能表检测值的标准差；
通过标准差判断各电能表的老化时各参数的稳定性，稳定性不合格的电能表延长老化时间，合格的电能表按照标准时间老化。
在本发明的一些实施方式中，还包括：
将测试数据C的标准表检测值和电能表检测值按时间排序；
计算测试数据C的滑动窗口标准差，获取滑动窗口标准差低于阈值T1且标准差均值最小的窗口，根据窗口内对应的测试数据C计算校准系数X3；
将测试数据C的电能表检测值延后一个采样周期，计算测试数据C的滑动窗口标准差，获取滑动窗口标准差低于阈值T且标准差均值最小的窗口，根据窗口内对应的测试数据C计算校准系数X4；
将测试数据C的电能表检测值超前一个采样周期，计算测试数据C的滑动窗口标准差，获取滑动窗口标准差低于阈值T且标准差均值最小的窗口，根据窗口内对应的测试数据C计算校准系数X5；
分别比较校准系数X3、X4、X5与标准表检测值的偏差，将偏差最小的校准系数作为校准系数X30；
检测电能表的校准系数X10、X30的幅值、相位是否都合格，X10存在不合格项时，对电能表重新校准后进行测试，X30存在不合格项时，将校准系数X30设置为X10，重新进入老化流程。
本发明的实施例中，通过计算的值和标准表的值比较偏差小于预设值属于合格。
一种具体的实施例中，将校准系数X30设置到电能表中。
在本发明的一些实施方式中，还包括：
计算校准系数X30的上下限，使得X30±ΔX均在出厂标准内；
对校准系数X30参数组进行电能测试，得到电能偏差；
通过对校准系数X30的参数进行卡尔曼滤波，得到校准系数X40；校准系数X40在X30±ΔX之内；
将校准系数X40设置到电能表中。
电能表判定的标准的电能偏差，所以通过前后两组合格系数计算出单项合格的基础下电能偏差最小。
优选的，所述卡尔曼滤波的参数通过X0、X1、X2、X3采集的原始数据计算。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种高精度交流电能表的生产校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
对生产出的电能表进行校准；
对电能表进行测试，获取测试数据A，测试合格的电能表进入老化流程，不合格的维修后再进行测试；
对电能表进行老化，获取老化数据，根据老化数据调整电能表老化时间，电能表进入复测流程；
对电能表进行复测，获取测试数据C，复测合格的电能表写入最优校准系数后进入出厂测试，不合格的电能表校准后进入老化流程；
电能表进行出厂测试，获取测试数据，出厂测试合格后出厂。
2.根据权利要求1所述高精度交流电能表的生产校准方法，其特征在于，测试数据A和测试数据C包括标准表检测值和电能表检测值；所述标准表用于校准电能表。
3.根据权利要求2所述高精度交流电能表的生产校准方法，其特征在于，测试数据A和测试数据C的标准表检测值采集频率相同。
4.根据权利要求2所述高精度交流电能表的生产校准方法，其特征在于，测试数据A和测试数据C的电能表检测值采集频率相同。
5.根据权利要求2所述高精度交流电能表的生产校准方法，其特征在于，还包括：
将测试数据A的标准表检测值和电能表检测值按时间排序；
计算测试数据A的滑动窗口标准差，获取滑动窗口标准差低于阈值T0且标准差均值最小的窗口，根据窗口内对应的测试数据A计算校准系数X0；
将测试数据A的电能表检测值延后一个采样周期，计算测试数据A的滑动窗口标准差，获取滑动窗口标准差低于阈值T且标准差均值最小的窗口，根据窗口内对应的测试数据A计算校准系数X1；
将测试数据A的电能表检测值超前一个采样周期，计算测试数据A的滑动窗口标准差，获取滑动窗口标准差低于阈值T且标准差均值最小的窗口，根据窗口内对应的测试数据A计算校准系数X2；
分别比较校准系数X0、X1、X2与标准表检测值的偏差，将偏差最小的校准系数作为校准系数X10。
6.根据权利要求5所述高精度交流电能表的生产校准方法，其特征在于，老化流程同时对多个电能表进行；还包括：
将校准系数X10设置到所有电能表中进行老化；
获取老化时电能表的各类电能表检测值的标准差；
通过标准差判断各电能表的老化时各参数的稳定性，稳定性不合格的电能表延长老化时间，合格的电能表按照标准时间老化。
7.根据权利要求5所述高精度交流电能表的生产校准方法，其特征在于，还包括：
将测试数据C的标准表检测值和电能表检测值按时间排序；
计算测试数据C的滑动窗口标准差，获取滑动窗口标准差低于阈值T1且标准差均值最小的窗口，根据窗口内对应的测试数据C计算校准系数X3；
将测试数据C的电能表检测值延后一个采样周期，计算测试数据C的滑动窗口标准差，获取滑动窗口标准差低于阈值T且标准差均值最小的窗口，根据窗口内对应的测试数据C计算校准系数X4；
将测试数据C的电能表检测值超前一个采样周期，计算测试数据C的滑动窗口标准差，获取滑动窗口标准差低于阈值T且标准差均值最小的窗口，根据窗口内对应的测试数据C计算校准系数X5；
分别比较校准系数X3、X4、X5与标准表检测值的偏差，将偏差最小的校准系数作为校准系数X30；
检测电能表的校准系数X10、X30的幅值、相位是否都合格，X10存在不合格项时，对电能表重新校准后进行测试，X30存在不合格项时，将校准系数X30设置为X10，重新进入老化流程。
8.根据权利要求6所述高精度交流电能表的生产校准方法，其特征在于，还包括：
计算校准系数X30的上下限，使得X30±ΔX均在出厂标准内；
对校准系数X30参数组进行电能测试，得到电能偏差；
通过对校准系数X30的参数进行卡尔曼滤波，得到校准系数X40；校准系数X40在X30±ΔX之内；
将校准系数X40设置到电能表中。
9.根据权利要求9所述高精度交流电能表的生产校准方法，其特征在于，所述卡尔曼滤波的参数通过X0、X1、X2采集的原始数据计算。
10.根据权利要求2所述高精度交流电能表的生产校准方法，其特征在于，标准表检测值、电能表检测值包括电压、电流、电压相位和电流相位。
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