CN220795448U - 虚负荷控制电路和电能表现场校验仪 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种虚负荷控制电路和电能表现场校验仪。根据本申请的方案，在被检电能表负荷过小甚至无负荷的情况下，主控单元控制虚负荷控制电路产生虚负荷电流，电能表现场校验仪内置的电流互感器在虚负荷控制电路向被检电能表的火线出线端输出虚负荷电流信号时采集该电流信号，用于标准电能脉冲信号的计算，电流钳只需采集用户负荷电流，无需同时采集用户负荷电流和虚负荷电流，避免了人工操作的繁琐和潜在危险。另外，由于无需通过电流钳采集虚负荷电流，不要求被检电能表的接线端子盒和电能表现场校验仪之间的空间足够大，使得被检电能表的接线端子盒和电能表现场校验仪之间的连接方式更为灵活多样。

Description

虚负荷控制电路和电能表现场校验仪

技术领域

本申请涉及仪表检验测试仪器领域，尤其涉及一种虚负荷控制电路和电能表现场校验仪。

背景技术

现场运行中的电能表存在电能误差超差等诸多故障，严重影响了电能表计量的准确性。因此，定期对电能表进行现场校验是十分必要的。

现有技术对电能表校验时，分别通过2根线缆以鳄鱼夹方式连接至被检电能表的火线入线和零线入线(出线)，以获取电压信号，当用户负载过小甚至无负荷时，再拿第三根线缆产生虚负荷电流，连接至被检电能表的火线出线，该线缆需要穿过电流钳，同时要注意穿过电流钳的方向，当线缆全部接好后，用电流钳同时采集用户负荷电流和虚负荷电路产生的虚负荷电流。

实用新型内容

发明人发现，传统电能表现场校验时采用鳄鱼夹连接被检电能表，鳄鱼夹连接方式存在连接不可靠、容易脱落造成短路，存在导线缠绕、损坏的问题，进而导致安全隐患。

针对此问题，发明人首先提出了一种扣式电能表现场校验仪，体积小巧，现场校验时通过卡扣方式卡在被检电能表接线端子盒正上方，校验仪底部对应被检电能表接线端子设置有弹性探针，当电能表现场校验仪卡在被检电能表上时，弹性探针被压缩，实现电能表现场校验仪与被检电能表的连接，通过弹性探针的连接代替了传统电能表现场校验仪和被检电能表之间鳄鱼夹连接方式。但是发明人在测试中发现当用户负载可测量时，该设备使用方便同时保证了连接的稳定，但是当用户负载过小甚至无负荷时，被检电能表的接线端子盒和电能表现场校验仪之间的空间很小，虚负荷电路的电流不方便用传统的电流钳进行采集，操作难度大，对虚负荷检测方法造成很大的困难。

针对此问题，发明人对虚负荷电路进行了改进，在虚负荷控制电路的输出端，通过串联电流互感器进行电流信号的采集，提出了一种内置虚负荷控制电路的扣式电能表现场校验仪，通过这种方式发明人发现现场操作人员不再需要实时监测用户负荷电流，同时在用户负荷电流很小时，免去手动将电流钳夹持电能表的火线出线线缆和虚负荷电路的线缆，电流的监测采样全自动完成。在使用过程中发明人发现该种方法对传统的电能表现场校验仪同样适用。

针对被检电能表的接线端子盒和卡扣式电能表现场校验仪之间的空间很小，虚负荷电路的电流不方便用电流钳进行采集，同时在采集用户负荷电流的过程中，需要操作人员实时监测用户负荷电流的大小，手动调整电流钳夹取电线方式的情况，本申请提供了一种虚负荷控制电路和电能表现场校验仪，虚负荷控制电路输出端设置内置的电流互感器，针对被检电能表负荷过小甚至无负荷的情况，在虚负荷控制电路向被检电能表的火线出线端输出虚负荷电流信号时采集该电流信号。电能表现场校验仪采集电能表的进线端电压信号、用户负载电流信号、虚负荷控制电路产生的虚负荷电流信号并根据这些信号计算标准电能脉冲信号。

根据本申请的第一个方面，提供一种虚负荷控制电路，其特征在于，包括：

输出端；

变压器，位于被检电能表的火线进线端和零线进线端之间或者位于被检电能表的火线进线端和零线出线端之间，用于将火线进线端和零线进线端之间或者火线进线端和零线出线端之间的第一电压转换为第二电压；

功率电阻，与所述变压器连接，用于对所述第二电压限流以产生虚负荷电流；以及

开关装置，位于所述变压器与所述火线进线端之间、所述变压器与所述零线出线端或零线进线端之间、所述变压器与所述功率电阻的第一端之间以及所述功率电阻的第二端和所述输出端之间中任一个或多个位置上，用于在控制信号的控制下执行开启开关或断开开关的操作。

根据本申请的第二个方面，提供一种电能表现场校验仪，其特征在于，包括：

如第一个方面所述的虚负荷控制电路；

主控单元；

电压采样电路，其输入端连接被检电能表的火线进线端和零线进线端或者火线进线端和零线出线端，输出端连接所述主控单元，用于采集所述被检电能表的进线端电压并传输至所述主控单元；

电流互感器，串接在所述虚负荷控制电路的输出端和所述被检电能表的火线出线端之间，用于采集所述虚负荷控制电路产生的所述虚负荷电流；

第一电流采样电路，位于所述电流互感器和所述主控单元之间，用于采集所述虚负荷电流并传输至所述主控单元；

电流钳，夹持所述被检电能表的火线出线端，用于检测所述火线出线端的用户负载电流；以及

第二电流采样电路，其输入端连接所述电流钳，输出端连接所述主控单元，用于采集所述用户负载电流并传输至所述主控单元；

其中，所述主控单元的输入端连接所述电压采样电路、所述第一电流采样电路和所述第二电流采样电路，输出端连接所述虚负荷控制电路，用于在所述用户负载电流低于预设阈值的情况下，向所述虚负荷控制电路发送控制信号，控制开关装置处于开启状态，并根据所述进线端电压、所述虚负荷电流和所述用户负载电流计算标准电能脉冲信号。

根据本申请提供的虚负荷控制电路和电能表现场校验，一方面，现场校验仪内置虚负荷控制电路，在传统电能表现场校验时，省去虚负荷测试线的接线和判断，在卡扣式电能表现场校验时，卡扣式电能表现场校验仪和被检电能表的接线端子盒之间的空间很小，实现了电能表现场校验仪虚负荷电路电流的采集，使得测试更简单，被检电能表的接线端子盒和电能表现场校验仪之间的连接方式更为灵活多样。另一方面，主控单元自动判断用户负荷的大小，在被检电能表负荷过小甚至无负荷的情况下，主控单元控制虚负荷控制电路产生虚负荷电流，电能表现场校验仪内置的电流互感器在虚负荷控制电路向被检电能表的火线出线端输出虚负荷电流信号时采集该电流信号，用于标准电能脉冲信号的计算，电流钳只需采集用户负荷电流，无需同时采集用户负荷电流和虚负荷电流，主控单元的全自动化设置简化了现场操作流程，避免了人工操作的繁琐和潜在危险，节省了人力成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图，而并不超出本申请要求保护的范围。

图1是根据本申请实施例的与被检电能表连接的电能表现场校验仪的结构示意图。

图2是图1所示的电能表现场校验仪中虚负荷控制电路的结构示意图。

图3是根据图1所示的电能表现场校验仪实施的校验方法的一个流程图。

图4是根据图1所示的电能表现场校验仪实施的校验方法的另一个流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

发明人发现，传统电能表现场校验时采用鳄鱼夹连接被检电能表，鳄鱼夹连接方式存在连接不可靠、容易脱落造成短路，存在导线缠绕、损坏的问题，进而导致安全隐患。

针对此问题，发明人首先提出了一种扣式电能表现场校验仪，体积小巧，现场校验时通过卡扣方式卡在被检电能表接线端子盒正上方，校验仪底部对应被检电能表接线端子设置有弹性探针，当电能表现场校验仪卡在被检电能表上时，弹性探针被压缩，实现电能表现场校验仪与被检电能表的连接，通过弹性探针的连接代替了传统电能表现场校验仪和被检电能表之间鳄鱼夹连接方式。但是发明人在测试中发现当用户负载可测量时，该设备使用方便同时保证了连接的稳定，但是当用户负载过小甚至无负荷时，被检电能表的接线端子盒和电能表现场校验仪之间的空间很小，虚负荷电路的电流不方便用传统的电流钳进行采集，操作难度大，对虚负荷检测方法造成很大的困难。

针对此问题，发明人对虚负荷电路进行了改进，在虚负荷控制电路的输出端，通过串联电流互感器进行电流信号的采集，提出了一种内置虚负荷控制电路的扣式电能表现场校验仪，通过这种方式发明人发现现场操作人员不再需要实时监测用户负荷电流，同时在用户负荷电流很小时，免去手动将电流钳夹持电能表的火线出线线缆和虚负荷电路的线缆，电流的监测采样全自动完成。在使用过程中发明人发现该种方法对传统的电能表现场校验仪同样适用。

图1是根据本申请实施例的与被检电能表连接的电能表现场校验仪的结构示意图。如图1所示，被检电能表包括脉冲输出端、火线进线端、火线出线端、零线进线端和零线出线端(在图1中分别用“1#L入”、“2#L出”、“3#N入”和“4#N出”表示)，脉冲输出端用于输出电能脉冲信号。

如图1所示，电能表现场校验仪包括：主控单元、虚负荷控制电路、电压采样电路、电流互感器、第一电流采样电路、电流钳和第二电流采样电路。

如图1所示，电压采样电路的输入端连接被检电能表的火线进线端和零线进线端或者连接被检电能表的火线进线端和零线出线端，输出端连接主控单元，用于采集被检电能表的进线端电压信号并传输至主控单元。虚负荷控制电路输入端连接被检电能表的火线进线端和零线进线端，或者连接被检电能表的火线进线端和零线出线端，同时与主控单元连接，接收主控单元输出的开关控制信号，虚负荷控制电路的输出端和被检电能表火线出线端之间串接电流互感器。第一电流采样电路的输入端连接电流互感器，输出端连接主控单元，用于将电流互感器采集的虚负荷电流传输至主控单元。根据一些实施例，第一电流采样电路可以对电流互感器采集的虚负荷电流进行一些处理，例如信号调理、A/D转换等。

在图1中，电流钳夹持被检电能表火线出线端，用于检测被检电能表火线出线端的用户负载电流。第二电流采样电路的输入端连接电流钳，输出端连接主控单元，用于采集被检电能表输入的用户负载电流并传输至主控单元。

主控单元输入端连接电压采样电路、第一电流采样电路、第二电流采样电路、被检电能表输出的被检电能脉冲信号，输出端连接虚负荷控制电路。主控单元一方面对第二电流采样电路发送的负载电流进行判断，若用户负载电流不低于预设阈值，此时在虚负荷控制电路开关装置处于开启的情况下，主控单元向虚负荷控制电路发出关闭开关的控制信号，或者，在开关装置处于关闭的情况下，主控单元不向虚负荷控制电路执行任何动作；若用户负载电流低于预设阈值，此时在虚负荷控制电路开关装置处于开启的情况下，主控单元不向虚负荷控制电路执行任何动作，或者，在开关装置处于关闭的情况下，主控单元向虚负荷控制电路发出开启开关的控制信号。另一方面，在虚负荷控制电路产生虚负荷电流的情况下，主控单元控制电压采样电路、第一电流采样电路、第二电流采样电路同步采样，根据采集的虚负荷电流信号、用户负荷电流信号和电压信号计算出标准电能脉冲信号；在虚负荷控制电路不投入工作的情况下，主控单元控制电压采样电路、第二电流采样电路同步采样，根据采集的用户负荷电流信号和电压信号计算出标准电能脉冲信号。

然后，主控单元对标准电能脉冲信号和被检电能表输出的电能脉冲信号进行对比计算，获得对比结果。根据一个具体实施例，主控单元可以得出百分数形式的瞬时电能误差值，并进行存储和显示。这样，通过比较被检电能表和电能表现场校验仪在相同时间内累计的电能脉冲，从而得到被检电能表的误差，判断被检电能表是否合格。

测试完毕，主控单元能够自动关闭虚负荷控制电路。

图2是图1所示的电能表现场校验仪中虚负荷控制电路的结构示意图。如图2所示，该虚负荷控制电路，包括：变压器、功率电阻和开关装置。

其中，开关装置位于变压器与火线进线端之间(图2的“开关1”的位置)、变压器与零线出线端或零线进线端之间(图2的“开关2”的位置)、变压器与功率电阻的第一端之间(图2的“开关3”的位置)以及功率电阻的第二端和虚负荷控制电路输出端之间(图2的“开关4”的位置)中任一个或多个位置上，即开关装置可以是图2中四个开关中任一个或几个，在主控单元发出的控制信号的控制下执行开启开关或断开开关的操作。通常开关装置默认处于断开状态，即所有开关都处于断开状态，虚负荷控制电路需要启动时，主控单元发送开启开关的控制信号，所有开关都会处于开启状态。

根据一个实施例，变压器可以位于被检电能表的火线进线端和零线进线端之间，用于将火线进线端和零线进线端之间的第一电压转换为第二电压。根据另一个实施例，变压器也可以位于被检电能表的火线进线端和零线出线端之间，用于者火线进线端和零线出线端之间的第一电压转换为第二电压。功率电阻与变压器连接，用于对第二电压限流以产生虚负荷电流。

根据一些实施例，变压器起降低电压的作用，在图2中，变压器的1、2端和1、3端匝数比为N：1，变压器在通电过程中，1、2端的电压为U(例如通常为220V左右)，1、3端的电压在U/N(通常为220/NV左右)，从而产生一个小电压。该小电压经阻值很小的功率电阻限流后，产生大小适中的虚负荷电流，方便被检电能表电能误差测试。

因为产生虚负荷的电压和电流都比较小，因此该虚负荷控制电路的功率损耗也被控制到最低，虚负荷控制电路整体的体积和重量也很小。这样在现场测试中，当用户当前用电量很小，甚至用户在没有用电的情况下，就能使得被检电能表叠加一个虚负荷，从而可以正常、准确地测试电能表计量的电能，改善了目前用户当前用电量很小、甚至用户在没有用电的情况下就无法正确测试的问题。

在图1和图2所示的电能表现场校验仪和虚负荷控制电路的基础上，为了更为清楚展现电能表现场校验仪和虚负荷控制电路如何运作，根据本申请的一个方面，还提供一种采用电能表现场校验仪实施的校验方法。如图3所示，该方法包括如下步骤。

步骤S301，接收用户负载电流，判断用户负载电流与预设电流阈值的大小，在用户负载电流小于预设电流阈值的情况下，执行步骤S302至步骤S304；在用户负载电流不小于预设电流阈值的情况下，执行步骤S305至步骤S307。

步骤S302，响应于所述用户负载电流小于预设电流阈值，产生虚负荷电流；

步骤S303，采集被检电能表的火线进线端和零线进线端之间或者火线进线端和零线出线端之间的进线端电压；以及

步骤S304，根据所述进线端电压、所述虚负荷电流和所述用户负载电流计算标准电能脉冲信号。

步骤S305，响应于所述用户负载电流不小于预设电流阈值，使得开关装置处于关闭状态；

步骤S306，采集被检电能表的火线进线端和零线进线端之间或者火线进线端和零线出线端之间的进线端电压；以及

步骤S307，根据所述进线端电压和所述用户负载电流计算标准电能脉冲信号。

根据一些实施例，电流钳夹持被检电能表火线出线端，检测被检电能表火线出线端的用户负载电流；第二电流采样电路采集被检电能表输入的用户负载电流并传输至主控单元；虚负荷控制电路接收主控单元输出的开关控制信号，在开启开关的情况下产生虚负荷电流；电流互感器采集虚负荷控制电路产生的虚负荷电流；第一电流采样电路将电流互感器采集的虚负荷电流传输至主控单元；电能表现场校验仪的电压采样电路采集被检电能表的进线端电压信号并传输至主控单元。

主控单元一方面对第二电流采样电路发送的负载电流进行判断，若用户负载电流不低于预设阈值，在虚负荷控制电路开关装置处于开启的情况下，主控单元向虚负荷控制电路发出关闭开关的控制信号，或者，在开关装置处于关闭的情况下，主控单元不向虚负荷控制电路执行任何动作；若用户负载电流低于预设阈值，在虚负荷控制电路开关装置处于开启的情况下，主控单元不向虚负荷控制电路执行任何动作，或者，在开关装置处于关闭的情况下，主控单元向虚负荷控制电路发出开启开关的控制信号。另一方面，在虚负荷控制电路产生虚负荷电流的情况下，主控单元控制电压采样电路、第一电流采样电路、第二电流采样电路同步采样，根据采集的虚负荷电流信号、用户负荷电流信号和电压信号计算出标准电能脉冲信号；在虚负荷控制电路不投入工作的情况下，主控单元控制电压采样电路、第二电流采样电路同步采样，根据采集的用户负荷电流信号和电压信号计算出标准电能脉冲信号。

主控单元根据采集的虚负荷电流信号、用户负荷电流信号和电压信号计算标准电能脉冲信号或者根据采集的用户负荷电流信号和电压信号计算标准电能脉冲信号可以采用已有的计算方式，在此不进赘述。

在图1和图2所示的电能表现场校验仪和虚负荷控制电路的基础上，为了更为清楚展现电能表现场校验仪和虚负荷控制电路如何运作，根据本申请的另一个方面，还提供一种采用电能表现场校验仪实施的校验方法，如图4所示。与图3相比，图4的步骤S401至步骤S407与图3的步骤S301至步骤S307相同，不同之处在于，图4还包括如下步骤：

步骤S408，接收所述被检电能表输出的电能脉冲信号；以及

步骤S409，将所述电能脉冲信号与所述标准电能脉冲信号进行对比，获得对比结果。

主控单元对标准电能脉冲信号和被检电能表输出的电能脉冲信号进行对比计算，获得对比结果。根据一个具体实施例，主控单元可以得出百分数形式的瞬时电能误差值，并进行存储和显示。这样，通过比较被检电能表和电能表现场校验仪在相同时间内累计的电能脉冲，从而得到被检电能表的误差，判断被检电能表是否合格。

根据本申请提供的虚负荷控制电路和电能表现场校验仪，一方面，现场校验仪内置虚负荷控制电路，在传统电能表现场校验时，省去虚负荷测试线的接线和判断，在卡扣式电能表现场校验时，卡扣式电能表现场校验仪和被检电能表的接线端子盒之间的空间很小，实现了电能表现场校验仪虚负荷电路电流的采集，使得测试更简单，被检电能表的接线端子盒和电能表现场校验仪之间的连接方式更为灵活多样。例如，卡扣式电能表现场校验仪体积小巧，现场校验时通过卡扣方式卡在被检电能表接线端子盒正上方，校验仪底部对应被检电能表接线端子设计有弹性探针，当卡在被检电能表时，弹性探针被压缩，实现电能表现场校验仪与被检电能表的连接。通过弹性探针连接方式将被检电能表的电压回路并联接入电能表现场校验仪的电压回路，被检电能表的用户负载电流通过电流钳接入电能表现场校验仪，比较被检电能表和电能表现场校验仪在相同时间内累计的电能脉冲，从而得到被检电能表的误差，判断被检电能表是否合格。传统电能表现场校验仪分别通过2根线缆以鳄鱼夹方式连接被检电能表的火线入线和零线入线(出线)，获取电压信号，当用户负载过小甚至无负荷时，主控单元控制虚负荷控制电路开启，内置的电流互感器完成虚负荷电路电流的采集，免去了使用电流钳手动夹持电能表火线和虚负荷电路线的步骤。另一方面主控单元自动判断用户负荷的大小，在被检电能表负荷过小甚至无负荷的情况下，主控单元控制虚负荷控制电路产生虚负荷电流，电能表现场校验仪内置的电流互感器在虚负荷控制电路向被检电能表的火线出线端输出虚负荷电流信号时采集该电流信号，用于标准电能脉冲信号的计算，电流钳只需采集用户负荷电流，无需同时采集用户负荷电流和虚负荷电流，主控单元的全自动化设置，简化了现场操作流程，避免了人工操作的繁琐和潜在危险，节省了人力成本。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的方案及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (6)

1.一种虚负荷控制电路，其特征在于，包括：

输出端；

变压器，位于被检电能表的火线进线端和零线进线端之间或者位于被检电能表的火线进线端和零线出线端之间，用于将火线进线端和零线进线端之间或者火线进线端和零线出线端之间的第一电压转换为第二电压；

功率电阻，与所述变压器连接，用于对所述第二电压限流以产生虚负荷电流；以及

开关装置，位于所述变压器与所述火线进线端之间、所述变压器与所述零线出线端或零线进线端之间、所述变压器与所述功率电阻的第一端之间以及所述功率电阻的第二端和所述输出端之间中任一个或多个位置上，用于在控制信号的控制下执行开启开关或断开开关的操作。

2.如权利要求1所述的虚负荷控制电路，其特征在于，所述第二电压小于所述第一电压。

3.一种电能表现场校验仪，其特征在于，包括：

如权利要求1或2所述的虚负荷控制电路；

主控单元；

电压采样电路，其输入端连接被检电能表的火线进线端和零线进线端或者火线进线端和零线出线端，输出端连接所述主控单元，用于采集所述被检电能表的进线端电压并传输至所述主控单元；

电流互感器，串接在所述虚负荷控制电路的输出端和所述被检电能表的火线出线端之间，用于采集所述虚负荷控制电路产生的所述虚负荷电流；

第一电流采样电路，位于所述电流互感器和所述主控单元之间，用于采集所述虚负荷电流并传输至所述主控单元；

电流钳，夹持所述被检电能表的火线出线端，用于检测所述火线出线端的用户负载电流；以及

第二电流采样电路，其输入端连接所述电流钳，输出端连接所述主控单元，用于采集所述用户负载电流并传输至所述主控单元；

其中，所述主控单元的输入端连接所述电压采样电路、所述第一电流采样电路和所述第二电流采样电路，输出端连接所述虚负荷控制电路，用于在所述用户负载电流低于预设阈值的情况下，向所述虚负荷控制电路发送控制信号，控制开关装置处于开启状态，并根据所述进线端电压、所述虚负荷电流和所述用户负载电流计算标准电能脉冲信号。

4.如权利要求3所述的电能表现场校验仪，其特征在于，所述主控单元用于在所述用户负载电流不低于预设阈值的情况下，向所述虚负荷控制电路发送控制信号，控制开关装置处于关闭状态，并根据所述进线端电压和所述用户负载电流计算所述标准电能脉冲信号。

5.如权利要求3或4所述的电能表现场校验仪，其特征在于，所述主控单元还用于：

接收所述被检电能表输出的电能脉冲信号；以及

将所述电能脉冲信号与所述标准电能脉冲信号进行对比。

6.如权利要求3或4所述的电能表现场校验仪，其特征在于，所述电能表现场校验仪通过弹性探针与所述被检电能表的接线端子进行连接。