CN202903993U - 便携式电能采集终端现场校验仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及便携式电能采集终端现场校验仪，可有效解决设备功能单一，携带使用不方便灵活的问题，其结构是，壳体的前面有和壳体内控制电路相连的操作面板，第一运算处理模块分别接232通信器、485通信器、输出切换器、控制检测输入端子、有无功率输入端子、高速AD转换器、档位切换器，第一档位切换器与电压采样模块、高速AD转换器相连，第二档位切换器与采样电路切换模块相连，采样电路切换模块与互感器采样模块、钳表采样模块相连，输出切换器上有装有有无功率输出端子、开关量输出端子，第二运算处理模块分别与显示器、键盘控制端子、触摸控制器和USB通信接口相连，本实用新型型结构简单，新颖独特，确保电力不受损失。

Description

便携式电能采集终端现场校验仪

技术领域

[0001] 本实用新型涉及电力计量设备，特别是一种便携式电能采集终端现场校验仪。

背景技术

[0002] 随着国民经济的迅速发展，人民生活水平的日益提高，以及地区经济的快速发展，用电客户的需求早已不是“有电照个亮”就可以满足的，而是需要“用电安全、供电可靠、电能质优、办事高效、收费合理、服务周到”。目前电力服务市场的服务水平，与经济发展和客户需求还有很大差距，客户的许多需求还不能够满足或者很好地满足。客户需求决定市场发展方向，因此当前对优质、高效、周到的电力技术服务的潜在需求非常大，也非常强烈。但目前使用的设备功能单一，携带使用不方便灵活，满足不了电力计量上的实际需要，因此其改进的创新势在必行。

发明内容

[0003] 针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种便携式电能采集终端现场校验仪，可有效解决设备功能单一，携带使用不方便灵活，满足不了电力计量上的实际需要的问题。

[0004] 本实用新型解决的技术方案是，包括壳体和控制电路，壳体的前面有和控制电路相连的操作面板，控制电路装在壳体内，控制电路包括高速ARM运算处理模块、互感器采样模块、钳表采样模块、通讯模块和显示器，高速ARM运算处理模块有相连的第一高速ARM运算处理模块、第二高速ARM运算处理模块组成，第一高速ARM运算处理模块分别接有232通信器、485通信器、输出切换器、控制检测输入端子、有无功率输入端子、高速AD转换器、第一档位切换器和第二档位切换器，第一档位切换器与电压米样模块、高速AD转换器相连，第二档位切换器与采样电路切换模块相连，采样电路切换模块与互感器采样模块、钳表采样模块相连，输出切换器上有装有有无功率输出端子、开关量输出端子，第二高速ARM运算处理模块分别与显示器、键盘控制端子、触摸控制器和接电脑的USB通信接口相连。

[0005] 本实用新型结构简单，新颖独特，采用先进的高精度测量技术、嵌入式技术、DSP数据处理技术及计算机网络技术、计算机应用技术、电子工程技术等开发研制出对电度表、负控终端、集中器及采集器进行校验，多科学有机融合的技术体系，可广泛应用于电力各户对电能表、专变采集终端、集中器及采集器进行现场校验，保证电力设备的正常运行，可对电力仪器进行走数检验、对电力终端进行功能性校验，确保电力管理部门及客户不受经济损失。

附图说明

[0006] 图1为本实用新型的电路模块框示图。

[0007] 图2为本实用新型的控制面板主视图。具体实施方式

[0008] 以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

[0009] 由图1、2所示，本实用新型包括壳体和控制电路，壳体的前面有和控制电路相连的操作面板，控制电路装在壳体28内，控制电路包括高速ARM运算处理模块、互感器采样模块、钳表采样模块、通讯模块和显示器，高速ARM运算处理模块有相连的第一高速ARM运算处理模块10、第二高速ARM运算处理模块11组成，第一高速ARM运算处理模块10分别接有232通信器3、485通信器4、输出切换器15、控制检测输入端子17、有无功率输入端子16、高速AD转换器9、第一档位切换器2和第二档位切换器14,第一档位切换器2与电压米样模块1、高速AD转换器9相连，第二档位切换器14与采样电路切换模块8相边，采样电路切换模块8与互感器采样模块7、钳表采样模块13相连，输出切换器15上有装有有无功率输出端子18、开关量输出端子19，第二高速ARM运算处理模块11分别与显示器5、键盘控制端子

6、触摸控制器12和接电脑20的USB通信接口 31相连。

[0010] 所述的控制面板左侧自上而下依次装有外部供电接口 24、电源采样接口 25、电压采样接口 26，外部供电接口 24旁有电源开关21，右侧装有显示器5，显示器的上部控制面板上装有USB通信接口 31、LED指示灯30、故障报警器29，电源采样接口 25和显示器5之间的控制面板从上至下依次装有检测与通信插口 22、钳表插口 23、低压电力载波通信模块27，外部供电接口 24同外接电源相连（图中未给出），电源开关21同外部供电接口 24相连，电压米样接口 26同电压米样模块I相连，钳表插口 23同钳表米样模块13相连,检测与通信插口 22与232通信器3、485通信器4相连，电源采样接口 25与互感器采样模块7相连，低压电力载波通信模块27与控制检测输入端子17相连，故障报警器29、LED指示灯30与第二高速ARM运算处理模块11相连；

[0011] 所述的壳体为方形，其外部上有用于作为提手的伸缩式拉杆，构成便携式箱体，该箱体用于盛放电能采集主板、控制底板和操作面板。

[0012] 电压采集电路、互感器采样模块、钳表采样模块、采样电路切换模块、档位切换器和高速AD转换器装在一个绝缘板上，构成电能采集主板，高速ARM运算处理模块装在另一个绝缘板上，构成控制底板，电能采集主板和控制底板相连，电能采集主板能够检验专变采集终端和集中器的通信功能，采集三相四线制或三相三线制电压、电流、相角，计算有功功率、无功功率和功率因数，并将计量参数传送到控制底板，计量精度：电压0. 05级，电流

0. 05级，有功功率0. 05级，无功功率0. 2级，并具有检测错误接线的功能；电能采集主板和控制底板相连将计量参数传送到控制底板，用于显示计量参数，接受键盘控制，包括一个触摸式显示屏和控制键盘，控制底板和操作面板相连；

[0013] 所述的操作面板提供各种接线插孔、连接端子、电源插座和控制开关，电源插座用于给系统提供电源；控制开关用于控制系统状态；接线插孔用于引入三相电压和三相电流；连接端子用于脉冲检测、遥信检测、连接钳形互感器以及与专变采集终端通信，操作面板还用于连接集中器的低压电力载波通信模块，用来校验集中器的通信功能，校验各种载波中心频率的集中器通信模块；操作面板上的连接端子可以连接钳形互感器，用于在线检测电流，最大可测电流1000A。

[0014] 电压采样模块采用电阻分压网络，互感器采样模块和钳表采样模块组成电流采样电路，互感器采样模块选用量程为0〜20A的微型精密电流互感器CT-X-1，其二次额定电流有效值为10 mA ;钳表采样模块采样电路采用的型号为KLC-8C型，一次电流最大10A，二次测电流10mA，精度0.1级；高速AD转换器采用最大导通电阻只有1. 6 Q的模拟开关MAX4679做切换电路，使能够顺利切换的同时电流通道的影响减少到最小，档位切换电路采用AD526JNZ，是一款单端、单芯片软件可编程增益放大器（SPGA)，提供1、2、4、8、16五种增益。增益为16时，小信号带宽为350 kHz。利用ADI的激光调整技术，可保证最大输入失调电压为0.5 mV (C级)，增益误差低至0.01% (G = 1、2、4，C级)。通过不同增益放大采样的电压和电流的信号，可以得到不同的信号输入，使小电压和小电流也非常稳定。高速AD转换电路采用12位高精度AD，经过电路转换以后送给ARM处理。RS232通信采用MAX232ESE芯片，具有较高的工作范围，能够工作在较低的工作环境中，可以用通用232接口，方便接到电脑，可以用与抄表等多种功能。RS485电路通过内部状态机和附加的接收比较器，可判断当前驱动总线的是器件本身还是网络上的其他节点；通过与外部上拉下拉电阻的配合，能够实现数据传输的自动换向。有功、无功脉冲输入和输出电路采用6N137，它是一款用于单通道的高速光稱合器，其内部有一个850 nm波长AlGaAs LED和一个集成检测器组成，其检测器由一个光敏二极管、高增益线性运放及一个肖特基钳位的集电极开路的三极管组成，具有温度、电流和电压补偿功能，高的输入输出隔离，LSTTL/TTL兼容，高速(典型为IOMBd)，5mA的极小输入电流，转换速率高达lOMBit/s。输入和输出量都由ARM来提供，经过6nl37隔离。控制检测、开关量输入及输出切换均由光耦TLP521控制，输入量经过TLP521给ARM，输出量经过TLP521送出，输入和输出通过四通道的模拟开关74HC4052切换。液晶显示和触摸控制电路采用待用触摸功能的显示屏，通过ARM和SSD4096来控制显示的内容，触摸由芯片TSC2046将触摸点电压送到ARM控制屏的显示。键盘控制模块采用优质PVC薄膜按键，按键通过ARM的端口组成矩阵电路，端口将信号送给ARM运行，控制各路功能。高速ARM运算处理器采用高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM，型号为STM32F103VET6，该型号为增强型系列，时钟频率达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品；通过该芯片将各路功能分块处理，使仪器正常运行。

[0015] 电压输入经过压及静电保护电路后，采用精度高、热稳定性好的金属膜电阻分压网络进行取样，其最大可测量576 V峰值相电压，电压采样信号经过精密程控可编程放大器(PGA)，输出至E -A模数转换器（ADC)；

[0016] 电流互感器选用量程为0〜5 A的0. 01级微型精密电流互感器CT-X-1，互感器二次侧使用金属膜电阻采样，互感器采样输出信号和钳表输出信号使用低内阻模拟开关MAX4679E进行切换，经过PGA放大后，输出至ADC。

[0017] 高频和低频脉冲输出使用模拟开关进行切换，高频脉冲经过10000分频产生低频脉冲。校验仪输入脉冲使用高速光耦进行电气隔离，保护处理器，并提高设备抗干扰能力。输入脉冲误差计算采用定时计数模式，在一定的时间内，统计高频脉冲和输入脉冲个数，并根据用户设置的脉冲常数计算电能脉冲误差。比使用固定脉冲圈数更加准确和高效。

[0018] 电流输入采用两级PGA和模拟开关切换方式，支持钳表种类多。电流采样输入类型支持5A电流输入、钳型电流互感器输入。其中，钳型电流互感器支持5八、2(^、10(^、20(^、500A、1000A多种规格。电流输入切换采用初级加次级两级PGA放大和模拟开关切换方式。同常规继电器切换相比较，切换速度明显提升、功耗更低、支持钳表种类更多。

[0019] 本实用新型使用标准VC++编程，运用高速DSP数字处理器技术，完成电能数据的实时监测与处理，及时通过高清晰LCD显示屏进行图片和数据的显示，并显示电能表的接线情况及各种电能测试数据，完成校验功能；在电力负控终端监测与控制功能校验上，采用高速脉冲捕获技术，实时监测被校准设备的控制输出功能，并合理设计矢量数据显示的转换程序，灵活地运用嵌入式技术和微处理器技术的特点，在嵌入式系统平台上融入自己的设计思想，在传统的单一电能表监测基础上，融合对集中器、负控终端、及采集器的综合功能监测与控制功能校验，共同构成电能采集与控制检测综合应用系统，具有不需要现场提供标准源，将对电能表、集中器和专变采集终端的校验功能集成为一体，具有脉冲输入检测、控制检测和遥信检测等功能，能够同屏显示三相电压、电流、相位、频率、有功/无功功率、视在功率及因数的分相及总和，计量精度：电压0. 05级，电流0. 05级，有功功率0. 05级，无功功率0. 2级；检测交采计量精度及错误接线情况，可测电流达1000A，携带方便，操作灵活，使用效果好，是电能采集设备上的创新。

Claims (3)

1. 一种便携式电能采集终端现场校验仪，包括壳体和控制电路，其特征在于，壳体的前面有和控制电路相连的操作面板，控制电路装在壳体（28)内，控制电路包括高速ARM运算处理模块、互感器采样模块、钳表采样模块、通讯模块和显示器，高速ARM运算处理模块有相连的第一高速ARM运算处理模块（10)、第二高速ARM运算处理模块（11)组成，第一高速ARM运算处理模块（10)分别接有232通信器（3)、485通信器（4)、输出切换器（15)、控制检测输入端子（17)、有无功率输入端子（16)、高速AD转换器（9)、第一档位切换器（2)和第二档位切换器（14)，第一档位切换器（2)与电压采样模块（I)、高速AD转换器（9)相连，第二档位切换器（14)与采样电路切换模块（8)相连，采样电路切换模块（8)与互感器采样模块(7)、钳表采样模块（13)相连，输出切换器（15)上有装有有无功率输出端子（18)、开关量输出端子（19)，第二高速ARM运算处理模块（11)分别与显示器（5)、键盘控制端子（6)、触摸控制器(12 )和接电脑（20 )的USB通信接口（ 31)相连。

2.根据权利要求1所述的便携式电能采集终端现场校验仪，其特征在于，所述的操作面板左侧自上而下依次装有外部供电接口（24)、电源采样接口（25)、电压采样接口（26)，外部供电接口（24)旁有电源开关（21)，右侧装有显示器（5)，显示器的上部控制面板上装有USB通信接口（ 31)、LED指示灯（30 )、故障报警器（29 )，电源采样接口（ 25 )和显示器（5 )之间的控制面板从上至下依次装有检测与通信插口（22)、钳表插口（23)、低压电力载波通信模块（27)，外部供电接口（24)同外接电源相连，电源开关（21)同外部供电接口（24)相连，电压米样接口（26)同电压米样模块（I)相连,钳表插口（23)同钳表米样模块（13)相连，检测与通信插口（22)与232通信器（3)、485通信器（4)相连，电源采样接口（25)与互感器采样模块（7 )相连，低压电力载波通信模块（27 )与控制检测输入端子（17 )相连，故障报警器（29 )、LED指示灯（30 )与第二高速ARM运算处理模块（11)相连。

3.根据权利要求1所述的便携式电能采集终端现场校验仪，其特征在于，所述的壳体为方形，其外部上有用于作为提手的伸缩式拉杆，构成便携式箱体。