專利名稱：電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程在線檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電變量測(cè)量?jī)x器的校準(zhǔn)，尤其涉及一種對(duì)變電站關(guān)口電能計(jì)量裝置進(jìn) 行遠(yuǎn)程檢測(cè)的在線檢測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
完整的變電站電能計(jì)量裝置包括電能表，電壓互感器，電流互感器，二次回路組 成，為了保證計(jì)量的準(zhǔn)確性，目前已經(jīng)開始采用計(jì)量裝置在線檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)，但是目 前該類系統(tǒng)功能比較單一，一般主要進(jìn)行電能表誤差的檢測(cè)，而無(wú)法反應(yīng)電壓電流互感器 的運(yùn)行情況，從而無(wú)法完整的反應(yīng)計(jì)量裝置的計(jì)量準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程在線檢測(cè)系統(tǒng)，全面的實(shí)時(shí)在線檢測(cè) 計(jì)量裝置的各項(xiàng)指標(biāo)，保證計(jì)量的準(zhǔn)確性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程在線檢測(cè)系 統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和終端計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與數(shù)據(jù)服務(wù)器相連，終端計(jì)算 機(jī)與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)相連；還包括分站裝置，分站裝置包括多通道現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)電能表和分站工控 機(jī)、人機(jī)界面，分站工控機(jī)與多通道現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)電能表相連，人機(jī)界面與分站工控機(jī)相連，分 站工控機(jī)與數(shù)據(jù)服務(wù)器通過遠(yuǎn)距離通訊通道相連。所述的多通道現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)電能表，包括標(biāo)準(zhǔn)電能表，標(biāo)準(zhǔn)電能表包括A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù) 字信號(hào)處理器和CPU，多組三相電壓信號(hào)通過繼電器與A/D轉(zhuǎn)換器相接，多組三相電流信號(hào) 通過繼電器與A/D轉(zhuǎn)換器相接，繼電器受CPU控制。所述的標(biāo)準(zhǔn)電能表包括通道模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、測(cè)量計(jì)算模塊、上位機(jī)模塊、輔 助控制模塊、鍵盤、顯示器和電源模塊，通道模塊與數(shù)據(jù)采集模塊相連，數(shù)據(jù)采集模塊與測(cè) 量計(jì)算模塊相連，測(cè)量計(jì)算模塊與上位機(jī)模塊相連，輔助控制模塊分別與上位機(jī)模塊、測(cè)量 計(jì)算模塊、鍵盤相連，電源模塊分別與通道模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、測(cè)量計(jì)算模塊、上位機(jī)模 塊、輔助控制模塊、顯示器相連，還包括通訊接口和脈沖接口，通訊接口與上位機(jī)模塊相連， 脈沖接口與電源模塊相連，所述的通道模塊包括電壓電流輸入端子和三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的功能 塊。所述的多通道現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)電能表的表殼為高導(dǎo)電性金屬材料，表殼上有散熱透氣 孔，所述電能表包括有源逆變的穩(wěn)壓電源，還包括溫度補(bǔ)償系統(tǒng)。所述的高導(dǎo)電性金屬為銅或鋁。所述的溫度補(bǔ)償系統(tǒng)包括溫敏元件和溫敏導(dǎo)線，還包括補(bǔ)償軟件。采用上述技術(shù)方案的在線檢測(cè)系統(tǒng)，采用數(shù)據(jù)綜合分析的方法檢測(cè)電壓電流互感 器及二次壓降，能全面的遠(yuǎn)程在線檢測(cè)電能計(jì)量裝置的各項(xiàng)指標(biāo)，采用多通道現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)電 能表校驗(yàn)電能表誤差，保證了現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)的準(zhǔn)確性及二次回路的可靠性。

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為多通道現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)電能表的電路原理圖。圖3為一種標(biāo)準(zhǔn)電能表的原理框圖。圖4為一種標(biāo)準(zhǔn)電能表的電路原理示意圖。圖5為溫控補(bǔ)償曲線示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示的電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程在線檢測(cè)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)服務(wù)器20、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī) 21和終端計(jì)算機(jī)22、23、對(duì)，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)21與數(shù)據(jù)服務(wù)器21相連，終端計(jì)算機(jī)22、23、M與 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)21相連；還包括分站裝置19，分站裝置包括多通道現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)電能表16和分站 工控機(jī)17、人機(jī)界面18，分站工控機(jī)17與多通道現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)電能表16相連，人機(jī)界面與分站 工控機(jī)相連，分站工控機(jī)與數(shù)據(jù)服務(wù)器通過遠(yuǎn)距離通訊通道相連。人機(jī)界面18包括鼠標(biāo)、 鍵盤、顯示器等。第一電壓互感器9、第一電流互感器8、第一電能表12構(gòu)成第一計(jì)量線路1 的計(jì)量裝置，第三電壓互感器7、第三電流互感器6、第三電能表11構(gòu)成第三計(jì)量線路3的 計(jì)量裝置，第二電壓互感器5、第二電流互感器4、第二電能表10構(gòu)成第二計(jì)量線路2的計(jì) 量裝置，線路2和線路3分別是線路1的分支，三者電壓相同，線路1的電流是線路2和線 路3之和。如圖2所示的多通道現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)電能表，包括標(biāo)準(zhǔn)電能表，標(biāo)準(zhǔn)電能表包括A/D轉(zhuǎn)換 器、數(shù)字信號(hào)處理器DSP和CPU，多組三相電壓信號(hào)通過繼電器與A/D轉(zhuǎn)換器相接，多組三相 電流信號(hào)通過繼電器與A/D轉(zhuǎn)換器相接，繼電器受CPU控制。如圖3、圖4所示的一種標(biāo)準(zhǔn)電能表，包括通道模塊、數(shù)據(jù)采集模塊U1、測(cè)量計(jì)算模 塊U2、上位機(jī)模塊U4、輔助控制模塊U3、鍵盤U12、顯示器U9和電源模塊U8，通道模塊包括 三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的功能塊TO、U6、U7，功能塊TO、U6、U7同時(shí)與電壓電流輸入端子Ul5相連，每 個(gè)功能塊接收一相電壓電流信號(hào)，功能塊U5、U6、U7還同時(shí)與數(shù)據(jù)采集模塊U2相連，數(shù)據(jù)采 集模塊U2與測(cè)量計(jì)算模塊Ul相連，測(cè)量計(jì)算模塊Ul與上位機(jī)模塊U4相連，輔助控制模塊 U3分別與上位機(jī)模塊U4、測(cè)量計(jì)算模塊U1、鍵盤U12相連，電源模塊分別與通道模塊、數(shù)據(jù) 采集模塊、測(cè)量計(jì)算模塊、上位機(jī)模塊、輔助控制模塊、鍵盤、顯示器、散熱電扇U16相連，還 包括通訊接口和脈沖接口 U12，通訊接口包括RS232通訊口 Ull和USB 口 U10，RS232通訊 口 Ull和USB 口 UlO均與上位機(jī)模塊相連，脈沖接口與電源模塊相連。上位機(jī)模塊可以是 工控機(jī)，也可以是單片機(jī)。功能塊可采用U5、U6、U7運(yùn)放op07、ad620，數(shù)據(jù)采集模塊U2采 用ad7656，輔助控制模塊U3采用741W44。多組三相電壓通過繼電器，由上位機(jī)控制選擇一組接入，多組三相電流接入到多 組通道標(biāo)準(zhǔn)電能表的附件箱后面板上，每組通道的誤差修正參數(shù)存貯在不同的存貯單元， 對(duì)模塊采樣通道的幅值和相位等進(jìn)行數(shù)字化修正，用CPU和DSP控制通道的接入并準(zhǔn)確計(jì) 算電能和電能誤差，相當(dāng)于共同一套數(shù)字系統(tǒng)，擁有多組模擬通道的標(biāo)準(zhǔn)電能表。滿度及功率因數(shù)點(diǎn)誤差修正多通道現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)電能表內(nèi)部采用16位多路同步AD 采樣技術(shù)和DSP數(shù)據(jù)處理芯片，在不同的存貯單元中記錄了各個(gè)通道不同電壓、不同電流 情況下滿度誤差、功率因數(shù)，并能在實(shí)際測(cè)量過程中自動(dòng)修滿度及功率因數(shù)誤差，大大提高了測(cè)量精度。數(shù)據(jù)采集模塊內(nèi)部使用了 2路16位AD轉(zhuǎn)換器，在采樣時(shí)序控制下對(duì)6個(gè)通道的 電壓和電流信號(hào)進(jìn)行采樣。采樣的時(shí)序控制信號(hào)由GAL芯片產(chǎn)生，并受DSP控制。采樣數(shù) 字信號(hào)合成為32位串行信號(hào)，傳送給測(cè)量計(jì)算模塊DSP。兩模塊之間的采樣信號(hào)和采樣控 制信號(hào)均通過光電耦合器傳送，使兩模塊實(shí)現(xiàn)電氣隔離。兩模塊的供電亦進(jìn)行隔離。電能表的表殼由銅或鋁制成，表殼上有散熱透氣孔，各種模塊安裝在表殼內(nèi)。校 驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)存有靜電放電，輻射電磁場(chǎng)，電快速瞬變脈沖群，所以現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)電能表的設(shè)計(jì)應(yīng)保證 在有傳導(dǎo)或輻射電磁場(chǎng)干擾及靜電放電時(shí)不損壞，在無(wú)干擾時(shí)，能恢復(fù)其原有性能，并能準(zhǔn) 確工作。這種電能表采用非完全密封金屬板電磁屏蔽方法，采用銅或鋁高導(dǎo)電性材料做成 金屬板，將需保護(hù)的范圍完全屏蔽起來(lái)，使內(nèi)外兩個(gè)范圍相互不受影響。電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 中，采用上述屏蔽設(shè)計(jì)，能取到比較好的屏蔽效果。溫度補(bǔ)償系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)電能表的使用要求在允許使用的溫度范圍內(nèi)，在相對(duì)濕度不 大于80%的條件下，輸入端子和輔助電源端子對(duì)機(jī)殼，輸入端子對(duì)輔助電源端子的絕緣電 阻不低于100ΜΩ，這樣才能保證內(nèi)部電子元器件的正常的使用。為了消除溫度的變化給電 路帶來(lái)的影響，既使用了軟件記錄各溫度下的誤差來(lái)進(jìn)行軟件補(bǔ)償，又使用一些溫敏元件、 溫敏導(dǎo)線來(lái)抵消此影響，具有寬溫度范圍，全負(fù)荷區(qū)間曲線修正，分段程控放大可以準(zhǔn)確測(cè) 量到Λ負(fù)荷點(diǎn)，如圖5所示。電源模塊采用了有源逆變的穩(wěn)壓電源模塊，輸入端直流電直接由外部供給，這樣 就得到了穩(wěn)定的無(wú)雜波的電源。電源模塊由開關(guān)電源盒和信號(hào)控制板組成，盒式開關(guān)電源 選用市售成品，其技術(shù)規(guī)格為輸入電壓220V士 15%，輸出為3組5V 8A為主電源；+12V 2A為工控機(jī)輔助電源；24V 2A為繼電器驅(qū)動(dòng)電源。這種多通道現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)電能表以DSP為信號(hào)處理核心，采用數(shù)字乘法器原理實(shí)現(xiàn)基 本測(cè)量功能；以上位機(jī)為控制核心，輔之以模擬信號(hào)通道、鍵盤、顯示器、通訊接口，實(shí)現(xiàn)系 統(tǒng)功能。被測(cè)量的電壓、電流信號(hào)經(jīng)過電阻分壓器、電流互感器變換為適當(dāng)?shù)碾妷盒盘?hào)，送 至AD轉(zhuǎn)換器變換為數(shù)字信號(hào)，再由數(shù)字信號(hào)處理器DSP進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，得到各種需要的測(cè) 量數(shù)據(jù)。這些測(cè)量數(shù)據(jù)通過通訊方式傳送給控制CPU?？刂艭PU管理人機(jī)接口，由其響應(yīng)控 制鍵盤和通訊口，驅(qū)動(dòng)顯示器，并對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行后期處理。電能表的校驗(yàn)本發(fā)明采用多通道現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)電能表來(lái)校驗(yàn)電能表。電能表10的電 壓電流回路脈沖信號(hào)分別接到標(biāo)準(zhǔn)電能表的電壓通道1電流通道1和脈沖通道1，電能表 11的電壓、電流、脈沖信號(hào)分別接到標(biāo)準(zhǔn)電能表的電壓通道2電流通道2脈沖通道2，以此 類推。這樣，多通道現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)電能表16就可以在工控機(jī)的控制下依次對(duì)接入每個(gè)通道的電 能表進(jìn)行校驗(yàn)。本發(fā)明采用數(shù)據(jù)綜合分析的方法檢測(cè)電壓電流互感器及二次壓降。省去中間計(jì)算 環(huán)節(jié)，方便直觀。電壓互感器的檢測(cè)第二電壓互感器5、第三電壓互感器7、第一電壓互感器9的初 級(jí)電壓相同，一般情況下其電壓變比也相同，故其次級(jí)電壓也必定相同或在一個(gè)允許的誤 差范圍內(nèi)，分別讀取電能表10，11，12的電壓值，三個(gè)電壓值相互比較，即可判斷三個(gè)電壓 互感器工作正常與否，此處只是以三個(gè)電壓互感器為例，實(shí)際中往往多于三個(gè)，并聯(lián)在同一 電壓上的電壓互感器的數(shù)量越多，用此種辦法檢測(cè)電壓互感器的準(zhǔn)確度就越高。5
電流互感器的檢測(cè)第一電流互感器8的初級(jí)電流為第三電流互感器6和第二電 流互感器4的初級(jí)電流之和，故第一電流互感器8的次級(jí)電流也為第三電流互感器6和第 二電流互感器4的次級(jí)電流之和。直接讀取電能表10、11、12的電流值，根據(jù)三個(gè)電流上述 之關(guān)系進(jìn)行比對(duì)，如果誤差在計(jì)量裝置容許范圍內(nèi)則所有電流互感器運(yùn)行正常，否則是某 個(gè)電流互感器運(yùn)行故障，再根據(jù)電能表等其他檢測(cè)信息即可分析出故障位置。pt 二次壓降如圖1所示，從第二電壓互感器5次級(jí)引兩根長(zhǎng)線13直接接到多通 道現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)電能表16的電壓通道n，電能表10的電流和脈沖信號(hào)同時(shí)接入多通道標(biāo)準(zhǔn)電 能表16的電流通道η和脈沖通道η，電流通道η和電流通道1是串聯(lián)的，所以多通道現(xiàn)場(chǎng) 標(biāo)準(zhǔn)電能表的第一通道和第η通道電流和脈沖信號(hào)相同，前者的電壓信號(hào)時(shí)從電能表測(cè)接 入，后者電壓信號(hào)是從電壓互感器側(cè)扯線接入。故兩個(gè)通道的誤差即可反映電壓互感器的 二次壓降情況。
權(quán)利要求
1.一種電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī) 和終端計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與數(shù)據(jù)服務(wù)器相連，終端計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)相連；還包括分站 裝置，分站裝置包括多通道現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)電能表和分站工控機(jī)、人機(jī)界面，分站工控機(jī)與多通道 現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)電能表相連，人機(jī)界面與分站工控機(jī)相連，分站工控機(jī)與數(shù)據(jù)服務(wù)器通過遠(yuǎn)距離 通訊通道相連。
2.如權(quán)利要求1所述的電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的多通道 現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)電能表，包括標(biāo)準(zhǔn)電能表，標(biāo)準(zhǔn)電能表包括A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理器和CPU，多 組三相電壓信號(hào)通過繼電器與A/D轉(zhuǎn)換器相接，多組三相電流信號(hào)通過繼電器與A/D轉(zhuǎn)換 器相接，繼電器受CPU控制。
3.如權(quán)利要求2所述的電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的標(biāo)準(zhǔn)電 能表包括通道模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、測(cè)量計(jì)算模塊、上位機(jī)模塊、輔助控制模塊、鍵盤、顯示 器和電源模塊，通道模塊與數(shù)據(jù)采集模塊相連，數(shù)據(jù)采集模塊與測(cè)量計(jì)算模塊相連，測(cè)量計(jì) 算模塊與上位機(jī)模塊相連，輔助控制模塊分別與上位機(jī)模塊、測(cè)量計(jì)算模塊、鍵盤相連，電 源模塊分別與通道模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、測(cè)量計(jì)算模塊、上位機(jī)模塊、輔助控制模塊、顯示器 相連，還包括通訊接口和脈沖接口，通訊接口與上位機(jī)模塊相連，脈沖接口與電源模塊相 連，所述的通道模塊包括電壓電流輸入端子和三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的功能塊。
4.如權(quán)利要求3所述的電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的多通道 現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)電能表的表殼為高導(dǎo)電性金屬材料，表殼上有散熱透氣孔，所述電能表包括有源 逆變的穩(wěn)壓電源，還包括溫度補(bǔ)償系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求4所述的電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的高導(dǎo)電 性金屬為銅或鋁。
6.如權(quán)利要求4所述的電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的溫度補(bǔ) 償系統(tǒng)包括溫敏元件和溫敏導(dǎo)線，還包括補(bǔ)償軟件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程在線檢測(cè)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和終端計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與數(shù)據(jù)服務(wù)器相連，終端計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)相連；還包括分站裝置，分站裝置包括多通道現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)電能表和分站工控機(jī)、人機(jī)界面，分站工控機(jī)與多通道現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)電能表相連，人機(jī)界面與分站工控機(jī)相連，分站工控機(jī)與數(shù)據(jù)服務(wù)器通過遠(yuǎn)距離通訊通道相連。采用上述技術(shù)方案的在線檢測(cè)系統(tǒng)，采用數(shù)據(jù)綜合分析的方法檢測(cè)電壓電流互感器及二次壓降，能全面的遠(yuǎn)程在線檢測(cè)電能計(jì)量裝置的各項(xiàng)指標(biāo)，采用多通道現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)電能表校驗(yàn)電能表誤差，保證了現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)的準(zhǔn)確性及二次回路的可靠性。
文檔編號(hào)G01R35/02GK102053237SQ20091006637
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月31日
發(fā)明者付陽(yáng), 姚鵬超, 李勇, 申?yáng)|曉 申請(qǐng)人:鄭州三足科技發(fā)展有限公司