CN213338005U - 一种数字直流电能表现场校验仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种数字直流电能表现场校验仪，包括模拟量采样模块、数字量采样模块、脉冲接收模块、比较模块、电能计量模块、主控模块、电源模块、接口模块和人机交互模块；模拟量采样模块的输出端与电能计量模块的输入端连接，数字量采样模块的输出端与电能计量模块的输入端连接，电能计量模块输出端与主控模块的输入端连接，电能计量模块的输出端与比较模块的输入端连接，脉冲接收模块的输出端与比较模块的输入端连接，比较模块、接口模块、电源模块以及人机交互模块分别与主控模块连接。本实用新型的有益效果是：由于数字直流电能表现场校验仪具有模拟量采样模块、数字量采样模块，故同时具备校验直流电能表或交流电能表的能力。

Description

一种数字直流电能表现场校验仪

技术领域

本实用新型涉及电能仪表技术领域，尤其涉及一种数字直流电能表现场校验仪。

背景技术

直流电能表作为直流电能的计量工具，在生活和生产中具有普遍应用。随着科学技术的发展，直流电设备和直流电系统的应用范围不断扩大，这也使得直流电能表的应用需求不断提升，在无轨电车、有轨电车、地铁、电动汽车和光伏发电等领域，直流电能表已经成为普遍使用的直流电能计量工具，而在工矿企业、民用建筑、楼宇自动化等现代供配直流电系统中，直流电能表的准确计量的需求也在日益提高，对直流电能表的检验已经成为保障直流能量的计量工具准确测量的关键。

目前常用的直流电能表现场校验仪存在如下问题：直流电能表现场校验仪可校准的电能表仅为直流电能表，而交流电能表现场校验仪可校准的电能表仅为交流电能表，同一类型校验仪校验电能表的种类单一，造成检验过程繁琐，现场校验设备利用率不高的问题。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出一种数字直流电能表现场校验仪，主要解决直流电能表现场校验仪只能校准直流电能表而不能校准交流电能表的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种数字直流电能表现场校验仪，包括模拟量采样模块、数字量采样模块、脉冲接收模块、比较模块、电能计量模块、主控模块、电源模块、接口模块和人机交互模块；模拟量采样模块的输出端与电能计量模块的输入端连接，数字量采样模块的输出端与电能计量模块的输入端连接，电能计量模块输出端与主控模块的输入端连接，电能计量模块的输出端与比较模块的输入端连接，脉冲接收模块的输出端与比较模块的输入端连接，比较模块、接口模块、电源模块以及人机交互模块分别与主控模块连接；模拟量采样模块用于采集交流电能表输出的模拟量信号，数字量采样模块用于采集直流电能表输出的数字量信号。

在一些实施方式中，模拟量采样模块包括AD620信号调理模块和AD7760模数转换器，AD620信号调理模块的输出端连接至AD7760模数转换器的输入端，AD7760模数转换器的输出端连接至电能计量模块的输入端。

在一些实施方式中，数字量采样模块包括AFBR-5978Z光通讯模块、DP83640网络接口模块PHY和K60P144M100SF2协议解析模块，AFBR-5978Z光通讯模块的输出端通过网络接口模块PHY连接至K60P144M100SF2协议解析模块的输入端，K60P144M100SF2协议解析模块的输出端连接至电能计量模块的输入端。

在一些实施方式中，电能计量模块为ADE7753电能计量芯片。

在一些实施方式中，比较模块为STM32F429IGT6芯片。

在一些实施方式中，主控模块为ADSP-21483处理器。

在一些实施方式中，电源模块为锂电池模块。

本实用新型的有益效果为：由于数字直流电能表现场校验仪具有模拟量采样模块、数字量采样模块，故同时具备校验直流电能表或交流电能表的能力。根据被测电能表输出信号的类型，选择数字直流电能表现场校验仪的模拟量采样或数字量采样通道完成被测电能表的信号采集，然后进行电能表的现场校验，可见本实用新型既可以对传统的模拟量输入电能表进行现场校验，也可以对智能站中的数字化电能表进行现场校验，现场校验过程简化，校验设备利用率高。

附图说明

图1为本实用新型实施例公开的数字直流电能表现场校验仪的系统框图；

图2为本实用新型实施例公开的模拟量采样模块的结构框图；

图3为本实用新型实施例公开的数字量采样模块的结构框图；

其中：1-模拟量采样模块，2-数字量采样模块，3-脉冲接收模块，4-比较模块，5-电能计量模块，6-主控模块，7-电源模块，8-接口模块，9-人机交互模块。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。

如图1所示,本实施例提出了一种数字直流电能表现场校验仪，包括模拟量采样模块1、数字量采样模块2、脉冲接收模块3、比较模块4、电能计量模块5、主控模块6、电源模块7、接口模块8和人机交互模块9；模拟量采样模块1的输出端与电能计量模块5的输入端连接，数字量采样模块2的输出端与电能计量模块5的输入端连接，电能计量模块5输出端与主控模块6的输入端连接，电能计量模块5的输出端与比较模块4的输入端连接，脉冲接收模块3的输出端与比较模块4的输入端连接，比较模块4、接口模块8、电源模块7以及人机交互模块9分别与主控模块6连接；模拟量采样模块1用于采集交流电能表输出的模拟量信号，数字量采样模块2用于采集直流电能表输出的数字量信号。

由于数字直流电能表现场校验仪具有模拟量采样模块1、数字量采样模块2，故同时具备校验直流电能表或交流电能表的能力。根据被测电能表输出信号的类型，选择数字直流电能表现场校验仪的模拟量采样或数字量采样通道完成被测电能表的信号采集，然后进行电能表的现场校验，可见本实用新型既可以对传统的模拟量输入电能表进行现场校验，也可以对智能站中的数字化电能表进行现场校验，现场校验过程简化，校验设备利用率高。

模拟量采样模块1包括AD620信号调理模块和AD7760模数转换器，AD620信号调理模块的输出端连接至AD7760模数转换器的输入端，AD7760模数转换器的输出端连接至电能计量模块5的输入端。

如图2所示,模拟量采集模块1采集被测交流电能表输出的模拟量信号后，并将模拟量信号通过信号调理模块传输至模数转换器，模拟量信号在传输至信号调理模块之前信号中有噪声，信号调理模块能有效的滤除掉模拟量信号中的噪声并对模拟量信号的幅值范围进行调整，使模拟量信号的幅值范围满足模数转换器输入所要求的幅值范围，模数转换器将模拟量信号转换为数字信号并发送给电能计量模块5。

如图3所示,数字量采样模块2包括AFBR-5978Z光通讯模块、DP83640网络接口模块8PHY和K60P144M100SF2协议解析模块，AFBR-5978Z光通讯模块的输出端通过网络接口模块8PHY连接至K60P144M100SF2协议解析模块的输入端，K60P144M100SF2协议解析模块的输出端连接至电能计量模块5的输入端。

数字量采样模块2采集被测直流电能表输出的FT3协议数据，并将FT3协议数据通过光通讯模块转换为串行数据，输入网络接口模块8，按照物理层的编码规则把数据进行解码，然后把串行数据转化为并行数据输出至协议解析模块，根据设置的MAC地址、采样点数、ASDU等参数对数字串进行解析，得到符合电能计量模块5输入要求范围的数字量信号。

电能计量模块5为ADE7753电能计量芯片，是一个电能计量片上系统的芯片，是ADI最新一款功能先进的数字电度表芯片，带有串行接口和脉冲输出的高精度有功和视在能量计量的集成电路，集成了二阶∑△ADCs、一个数字积分器(在CH1上)、一个参考电压源、一个温度传感器，具有强大的计算能力且能够保证实时测量的电能参数的准确度达到0.05级，增加了本实用新型数字直流电能表现场校验仪的测量精确度。电能计量模块5接收采集模块输出的电压与电流信号，根据采样到的电压、电流数据计算基准电能，并将基准电能发送给比较模块4和主控模块6。

比较模块4为STM32F429IGT6芯片。比较模块4接收脉冲接收模块3输出的待测电能表的电能脉冲信号，根据电能脉冲个数计算待测电能表的电能量，并与接收的电能计量模块5的标准总电能值进行比对，计算被检电能表的电能误差，并将此电能误差值发送至主控模块6。

主控模块6ADI公司的第四代SHARC系列ADSP-21483处理器。主控模块6负责协调电能计量模块5、比较模块4、接口模块8、人机交互模块9和电源模块7等功能。

电源模块7为锂电池模块。电源模块7为数字直流电能表现场校验仪提供电能，由于电源模块7为备用的锂电池模块，此时在现场检测电能表时不需要从被检测电能表上取电，故并不干扰校验仪检测被检电能表的电能准确度。

脉冲接收模块3通过有线传输方式或无线传输方式捕捉被检电能表的电能脉冲信号，通过内置的433MHz射频模块接收被检电能表的电能脉冲信号，并实时发送给比较模块4。

人机交互模块9包括人机交互界面，且人机交互界面由设置界面、主测量界面和数据存储界面组成，在设置界面中能够设置本装置的基本参数、需要测量的基本参数以及对测量模式和保存模式进行设置；在测量主界面中包括本机测得的所有电能表数据，并能显示电能误差结果；在存储界面中应能够对存储的数据进行查看和编辑，包括对存储的数据进行排序、查看存储文件的备注、查看存储的文件内容以及删除存储的文件。

数字直流电能表现场校验仪的工作原理如下：

判断待测电能表的类型，如果是交流电能表，则采用模拟量采样模块1，采样模块采集被测电能表的瞬时直流电流信号和瞬时直流电压信号，采集的信号经过信号调理模块的噪声过滤和幅值范围调整之后输出至模数转换器，模数转换器将模拟量信号转换为数字信号并发送给电能计量模块5，电能计量模块5可以通过瞬时直流电流信号和瞬时直流电压信号运算出标准瞬时直流电流值、标准瞬时直流电压值和瞬时功率值，同时将标准瞬时直流电流值、标准瞬时直流电压值和累计出的整个充电过程中消耗的标准总电能值发送至主控模块6，同时累积出的标准总电能值发送至比较模块4，

此时脉冲接收模块3接收被检测电能表的电能脉冲信号并传输至比较模块4，比较模块4根据电能脉冲信号计算电能量和标准总电能值进行对比和运算，并得出一个百分数形式的瞬时电能误差值，比较模块4将此误差值发送至主控模块6，主控模块6分别将标准总电能值、比较模块4发送来的瞬时电能误差值、电能计量模块5发送来的标准瞬时直流电流值、标准瞬时直流电压值均发送至人机交互模块9的人机交互界面进行显示。

如果被测电能表是直流电能表，则采用数字量采样模块2，数字量采样模块2采集被测直流电能表的FT3协议数据，通过光通讯模块将FT3协议数据转换为串行数据，输入网络接口模块8，照物理层的编码规则把数据进行解码，然后把串行数据转化为并行数据输出至协议解析模块，根据设置的MAC地址、采样点数、ASDU等参数对数字串进行解析，得到符合电能计量模块5输入所要求范围的数字量信号。以下原理同上述交流电能表的原理。

其中，对于本实用新型中各个模块/芯片的实际连接情况，可以从芯片供应商处获取模块/芯片的使用手册、芯片手册，根据手册上的推荐实施例进行焊接/连接；而对于本实用新型的驱动程序，同理也可以根据手册中的时序图来进行驱动程序的编写，因为对于实际的使用情况不一而足，驱动程序应有微调，在此不对驱动程序进行限定。

上述实施例只是为了说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡是根据本实用新型内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种数字直流电能表现场校验仪，其特征在于，包括模拟量采样模块、数字量采样模块、脉冲接收模块、比较模块、电能计量模块、主控模块、电源模块、接口模块和人机交互模块；所述模拟量采样模块的输出端与所述电能计量模块的输入端连接，所述数字量采样模块的输出端与所述电能计量模块的输入端连接，所述电能计量模块输出端与所述主控模块的输入端连接，所述电能计量模块的输出端与所述比较模块的输入端连接，所述脉冲接收模块的输出端与比较模块的输入端连接，所述比较模块、接口模块、电源模块以及人机交互模块分别与所述主控模块连接；所述模拟量采样模块用于采集交流电能表输出的模拟量信号，所述数字量采样模块用于采集直流电能表输出的数字量信号。

2.如权利要求1所述的数字直流电能表现场校验仪，其特征在于，所述模拟量采样模块包括AD620信号调理模块和AD7760模数转换器，所述AD620信号调理模块的输出端连接至所述AD7760模数转换器的输入端，所述AD7760模数转换器的输出端连接至所述电能计量模块的输入端。

3.如权利要求1所述的数字直流电能表现场校验仪，其特征在于，所述数字量采样模块为包括AFBR-5978Z光通讯模块、DP83640网络接口模块PHY和K60P144M100SF2协议解析模块，所述AFBR-5978Z光通讯模块的输出端通过所述网络接口模块PHY连接至所述K60P144M100SF2协议解析模块的输入端，所述K60P144M100SF2协议解析模块的输出端连接至所述电能计量模块的输入端。

4.如权利要求1所述的数字直流电能表现场校验仪，其特征在于，所述电能计量模块为ADE7753电能计量芯片。

5.如权利要求1所述的数字直流电能表现场校验仪，其特征在于，所述比较模块为STM32F429IGT6芯片。

6.如权利要求1所述的数字直流电能表现场校验仪，其特征在于，所述主控模块为ADSP-21483处理器。

7.如权利要求1所述的数字直流电能表现场校验仪，其特征在于，所述电源模块为锂电池模块。

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