便攜式單相多功能電能表校驗儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于電能儀表【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種便攜式單相多功能電能表校驗儀。該校驗儀包括功率源單元和多功能檢測單元，功率源單元包括單片機(jī)、波形數(shù)據(jù)處理、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器和裂相、合相電路；多功能測試單元分別與GPS秒脈沖、高穩(wěn)溫補晶振、電流、電壓擋位控制單元、被檢表秒脈沖和被檢表脈沖輸入端相連接；多功能測試單元還包括上位機(jī)和光電隔離，該多功能測試單元的輸出端與光電隔離相連接，光電隔離輸出端連接有通信總線。該校驗儀電流測量范圍能達(dá)到50A、精度等級為0.1級，能夠?qū)Χ喙δ茈娔鼙磉M(jìn)行現(xiàn)場進(jìn)行精確檢測。為企業(yè)和社會節(jié)能減排提供監(jiān)測手段和合理評價標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到節(jié)能減排的目的，促進(jìn)低碳發(fā)展。
【專利說明】便攜式單相多功能電能表校驗儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電能儀表【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種便攜式單相多功能電能表校驗儀。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各行各業(yè)對電的需求越來越大，不同時間用電量不均衡的現(xiàn)象也日益嚴(yán)重。為緩解我國日趨尖銳的電力供需矛盾，調(diào)節(jié)負(fù)荷曲線，改善用電量不均衡的現(xiàn)象，全面實行峰、平、谷分時電價制度，“削峰填谷”，提高全國的用電效率，合理利用電力資源，達(dá)到節(jié)能減排的目的，越來越多的多功能電能表取代了傳統(tǒng)的普通單相電能表，國內(nèi)大部分省市的電力部門已開始逐步推進(jìn)包含多費率等功能的單相多功能電能表對普通單相電能表的替換工作，對用戶的用電量分時計費。
[0003]為了保證電能表的電能計量的準(zhǔn)確，各類電能表在安裝使用前必須依據(jù)相應(yīng)的檢定規(guī)程進(jìn)行檢定。但在實際現(xiàn)場應(yīng)用中，僅電能表本身準(zhǔn)確并不一定能最終保證電能計量的準(zhǔn)確。電能計量中經(jīng)常出現(xiàn)這樣的問題:在實驗室檢定合格的電能表在實際運行過程中，由于計量方式的不合理、運行方式的改變、電壓互感器二次回路電壓降過大、接線錯誤等原因，會造成計量誤差過大，電量損失嚴(yán)重。尤其是在現(xiàn)場用電負(fù)荷大、倍率高時出現(xiàn)差錯的影響更大。由于錯誤接線、功率因數(shù)變化、負(fù)荷變化等因素將會引起電能表出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)很慢等現(xiàn)象，如果不對電能表進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)則很難發(fā)現(xiàn)。只有進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)才能及時發(fā)現(xiàn)和糾正由于新裝、輪換和設(shè)備檢修等原因?qū)е碌碾娔鼙懋惓＿\行的情況，才能確保電能計量的準(zhǔn)確性。然而目前在國內(nèi)還沒有電流達(dá)到50安培的高精度(精度0.1%)單相多功能電能表校驗儀，為了解決多功能電能表現(xiàn)場校驗問題，提高工作效率且便于攜帶，因此應(yīng)該提供一種新的技術(shù)方案解決上述所有問題。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種便攜式單相多功能電能表校驗儀，能夠提供電流測量范圍50A、精度等級為0.1級，能夠?qū)Χ喙δ茈娔鼙磉M(jìn)行現(xiàn)場準(zhǔn)確檢測。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:一種便攜式單相多功能電能表校驗儀包括功率源單元和多功能檢測單元，所述功率源單元包括單片機(jī)、波形數(shù)據(jù)處理、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器和裂相、合相電路；所述多功能測試單元分別與GPS秒脈沖、高穩(wěn)溫補晶振、電流、電壓擋位控制單元、被檢表秒脈沖和被檢表脈沖輸入端相連接；所述的多功能測試單元還包括上位機(jī)和光電隔離，該多功能測試單元的輸出端與光電隔離相連接，所述光電隔離輸出端連接有通信總線。
[0006]較優(yōu)的，所述的波形數(shù)據(jù)處理主要采用雙口 RAM存儲波形數(shù)據(jù)，基波波形數(shù)據(jù)存儲在單片機(jī)內(nèi)部ROM中，單片機(jī)上電初始化將ROM中的基波數(shù)據(jù)寫入雙口 RAM中完成基波輸出。
[0007]較優(yōu)的，所述上位機(jī)根據(jù)需生成的諧波次數(shù)后，通過串口發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)將接受到的數(shù)據(jù)存儲到所述的波形數(shù)據(jù)處理的雙口 RAM中完成諧波輸出。
[0008]較優(yōu)的，還包括顯示器和鍵盤，單片機(jī)分別輸出到所述的顯示器和鍵盤。
[0009]本實用新型解決了【背景技術(shù)】中存在的缺陷，具有以下有益效果:
[0010]本實用新型提供的便攜式單相多功能電能表校驗儀，便于現(xiàn)場試驗使用，采用新穎的裂相電路設(shè)計，使不同諧波疊加時功放輸出具有較高穩(wěn)定性和較低的波形失真度。該校驗儀電流測量范圍能50A、精度等級為0.1級，能夠?qū)Χ喙δ茈娔鼙磉M(jìn)行現(xiàn)場進(jìn)行精確檢測，解決了多功能電能表現(xiàn)場校驗問題，提高工作效率，同時也為企業(yè)和社會節(jié)能減排提供監(jiān)測手段和合理評價標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到節(jié)能減排的目的，促進(jìn)低碳發(fā)展。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為便攜式單相多功能電能表校驗儀的硬件結(jié)構(gòu)框圖；
[0012]圖2為便攜式單相多功能電能表校驗儀的面板示意圖；
[0013]圖中:1-顯示器，2-鍵盤，3-220V交流供電電源輸入插座，4-電源開關(guān)，5_通信端口，6-電能脈沖輸入端子，7-電流輸出端子，8-電壓輸出端子，9-公共接地端。

【具體實施方式】
[0014]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
[0015]如圖1所示的一種便攜式單相多功能電能表校驗儀，包括功率源單元和多功能檢測單元，功率源單元包括單片機(jī)、波形數(shù)據(jù)處理、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器和裂相、合相電路；多功能測試單元分別與GPS秒脈沖、高穩(wěn)溫補晶振、電流、電壓擋位控制單元、被檢表秒脈沖和被檢表脈沖輸入端相連接；多功能測試單元還包括上位機(jī)和光電隔離，該多功能測試單元的輸出端與光電隔離相連接，光電隔離輸出端連接有通信總線。波形數(shù)據(jù)處理主要采用雙口RAM存儲波形數(shù)據(jù)，基波波形數(shù)據(jù)存儲在單片機(jī)內(nèi)部ROM中，單片機(jī)上電初始化將ROM中的基波數(shù)據(jù)寫入雙口 RAM(IDT7006)中完成基波輸出。上位機(jī)根據(jù)需生成的諧波次數(shù)后，通過串口發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)將接受到的數(shù)據(jù)存儲到所述的波形數(shù)據(jù)處理的雙口 RAM中完成諧波輸出。還包括顯示器和鍵盤，單片機(jī)分別輸出到所述的顯示器和鍵盤。本實施例中，多功能測試模塊主控采用使用Atmel公司的低功耗AT89S52芯片，該芯片其具有內(nèi)存容量大(8k字節(jié)EEPR0M)、抗干擾能力強(qiáng)、功耗低、性能高等特點，能全面控制、協(xié)調(diào)各部件的工作，提高了儀表的性能。波形數(shù)據(jù)處理采用雙口 RAM的IDT7006芯片，GPS采用GPS15XL-W的塔鐘控制系統(tǒng)，高穩(wěn)溫補晶振采用MCX0-14芯片，光電隔離采用6N137單通道的高速光耦合器，模擬開關(guān)采用⑶4051單8通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)，相位控制采用74LS85數(shù)值比較器。
[0016]本實用新型原理是:校驗儀運用DSP作為主要處理芯片。模擬被測信號輸入后先經(jīng)過輸入控制電路(包括低通濾波、信號增益控制、多路信號控制等)，之后通過AD(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)將被測電壓電流信號采樣成為數(shù)字信號，之后DSP通過片上串行接口 Mcbsp接收到采樣信號，通過編寫好的算法實現(xiàn)所有分析功能，之后將運算結(jié)果發(fā)送至液晶顯示以及上位機(jī)顯不。其中基準(zhǔn)電壓電路為AD提供參考電壓，時序控制電路控制AD米樣頻率。多功能檢測單元采用GPS高準(zhǔn)確度的時間(主標(biāo)準(zhǔn))和高穩(wěn)定度恒溫振蕩器(副標(biāo)準(zhǔn))作為時間標(biāo)準(zhǔn)。被檢表秒脈沖信號、GPS秒脈沖，分別輸入作為開關(guān)啟停信號，控制計算標(biāo)準(zhǔn)振蕩器輸入的脈沖數(shù)，得出日計時誤差，從而完成多功能檢測部分的設(shè)計。
[0017]本實用新型的過程是:將一個周期的工頻正弦波基波信號離散成長度為3600的離散序列，再以基波離散模型將相應(yīng)諧波離散成長度為3600的離散序列，將兩個序列按對應(yīng)點累加后得到諧波疊加后的離散序列，MCU將此離散序列轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)存入高速RAM中，再通過一定頻率的信號掃描高速RAM，輸出二進(jìn)制數(shù)送到高精度DAC進(jìn)行D/A變換，得到量化的階梯形正弦波輸出，最后經(jīng)低通/帶通濾波器濾除高頻分量，再經(jīng)過前置放大和功放最終形成平滑的、具有一定驅(qū)動能力的信號，再通過變壓器或電流發(fā)生器生成對應(yīng)工頻或有諧波疊加的電壓、電流信號，實現(xiàn)功率源設(shè)計。單相電能表多功能檢測單元采用GPS高準(zhǔn)確度的時間(主標(biāo)準(zhǔn))和高穩(wěn)定度恒溫振蕩器(副標(biāo)準(zhǔn))作為時間標(biāo)準(zhǔn)。被檢表秒脈沖信號、GPS秒脈沖，分別輸入作為開關(guān)啟停信號，控制計算標(biāo)準(zhǔn)振蕩器輸入的脈沖數(shù)，得出日計時誤差，從而完成多功能檢測部分的設(shè)計。當(dāng)接受到被檢表多功能口輸出的秒脈沖信號后通過模擬開關(guān)切換連接，啟動T1開始計數(shù)，同時檢測到GPS的秒脈沖輸出的信號后模擬開關(guān)切換連接，同時啟動T0開始計數(shù)，一段時間后分別停止T0和T1的計數(shù)，比較T0和T1的計數(shù)值，即GPS標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖和被檢表的秒脈沖之間的差值，得出日計時誤差；當(dāng)接受不到GPS信號時，就可使用高穩(wěn)晶振單標(biāo)準(zhǔn)作為計時標(biāo)準(zhǔn)。
[0018]如圖2所示的便攜式單相多功能電能表校驗儀的面板示意圖，校驗儀的輸出端有電流輸出端子7，電壓輸出端子8，地是公共接地端9。顯示器1是是IXD顯示器，顯示器的像素為3640X480點，色彩為26萬種。鍵盤2可分為數(shù)字鍵和功能鍵，通信端口 5是RS232串口端子，面板上還設(shè)有電能脈沖輸入端子6。
[0019]測量是這樣實現(xiàn)的:按照測量的需要，如測量電壓或電流時，首先連接好公共接地端9，然后將電壓接入校驗儀相應(yīng)的電壓輸出端子8或把電流線串入相應(yīng)的電流端子7 ;在校驗單相電能表時，除正確接入電壓、電流外還應(yīng)接入電能脈沖信號。電能脈沖的接入可通過電能脈沖輸入端子6接入。打開開關(guān)電源4，這時顯示屏出現(xiàn)菜單顯示，按照菜單提示配合鍵盤的各種功能鍵，可以完成各種測量功能，方便快捷的進(jìn)行各項操作。
[0020]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種便攜式單相多功能電能表校驗儀，其特征在于:包括功率源單元和多功能檢測單元，所述功率源單元包括單片機(jī)、波形數(shù)據(jù)處理、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器和裂相、合相電路；所述多功能測試單元分別與GPS秒脈沖、高穩(wěn)溫補晶振、電流、電壓擋位控制單元、被檢表秒脈沖和被檢表脈沖輸入端相連接；所述的多功能測試單元還包括上位機(jī)和光電隔離，該多功能測試單元的輸出端與光電隔離相連接，所述光電隔離輸出端連接有通信總線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式單相多功能電能表校驗儀，其特征在于:所述的波形數(shù)據(jù)處理主要采用雙口 RAM存儲波形數(shù)據(jù)，基波波形數(shù)據(jù)存儲在單片機(jī)內(nèi)部ROM中，單片機(jī)上電初始化將ROM中的基波數(shù)據(jù)寫入雙口 RAM中完成基波輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式單相多功能電能表校驗儀，其特征在于:所述上位機(jī)根據(jù)需生成的諧波次數(shù)后，通過串口發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)將接受到的數(shù)據(jù)存儲到所述的波形數(shù)據(jù)處理的雙口 RAM中完成諧波輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式單相多功能電能表校驗儀，其特征在于:還包括顯示器和鍵盤，單片機(jī)分別輸出到所述的顯示器和鍵盤。
【文檔編號】G01R35/04GK204203453SQ201420688221
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月17日
【發(fā)明者】何洪偉, 胡波, 曾舒帆, 李亞娟, 張自長, 付昆鵬, 廖杰, 楊春鳳 申請人:云南省計量測試技術(shù)研究院