一種電能表自動檢定流水線的在線檢測核查裝置制造方法
【專利摘要】一種電能表自動檢定流水線的在線檢測核查裝置，所述裝置由采樣濾波模塊、計量模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、電源及外圍模塊和接線端子所組成。連接精密電壓互感器和錳銅分流器的采樣濾波模塊連接由計量芯片組DSP構成的計量模塊，并通過計量模塊連接到由微處理器構成的數(shù)據(jù)處理模塊，電源及包括實時時鐘、數(shù)據(jù)接口設備以及人機接口的外圍模塊分別接數(shù)據(jù)處理模塊的相應端口。本實用新型能夠在自動檢定流水線正常運行的同時，也完成對自動檢定流水線的檢測與核查，做到既不影響電能表檢定生產(chǎn)，又能實時、在線地使用本實用新型對檢定流水線進行檢測、核查，并且整個過程自動完成。本實用新型適用于電能表自動檢定流水線的在線檢測核查使用。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及電能表自動檢定流水線的現(xiàn)場在線檢測、核查裝置設計，屬電力 計量【技術領域】。 -種電能表自動檢定流水線的在線檢測核查裝置

【背景技術】
[0002] 現(xiàn)在全國各個省級電力公司的電能表都要集中該省計量中心采用自動檢定流水 線進行集中檢定，檢定完畢的電能表等再通過統(tǒng)一配送分發(fā)到全省的各個地市、縣進行安 裝。檢定時，電能表自動檢定流水線根據(jù)生產(chǎn)調(diào)度平臺下發(fā)的檢定任務，從電能表倉庫將待 檢的電能表出庫送至檢定流水線的承載托盤上，并固定在托盤上通過傳輸帶輸送到各測試 工位進行各項試驗檢測。當托盤輸送電能表到指定的工位時，檢定流水線的自動接線單元 立即對被檢電表及托盤進行準確定位，再對托盤上的電能表電壓、電流、輔助端子進行可靠 壓接。壓接完成后再分別進行直觀和通電檢查、工頻耐壓、基本誤差、多功能檢定等試驗，并 將結果上傳保存。
[0003] 計量檢定裝置、計量標準、檢測設備都必需定期進行檢測、核查，才能確保檢定裝 置、計量標準、檢測設備的準確性和可靠性。電能表自動檢定流水線更是如此，由于電能表 自動檢定流水線存在轉(zhuǎn)動機構，依靠皮帶輪傳輸、接線依靠氣泵提供壓力自動壓接，與常規(guī) 的靜態(tài)檢定裝置相比，存在更多的震動、磨損等影響量，并且電能表自動檢定流水線檢定的 電能表數(shù)量多，所需的輸出功率大，對準確度、可靠性影響的因數(shù)也更多。如果電能表自動 檢定流水線存在壓接、接觸、標準表或信息通訊的問題或故障，則會造成大量電能表的錯檢 或誤檢。因此對電能表自動檢定流水線更需要經(jīng)常進行檢測、核查，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，解 決問題。
[0004] 使用現(xiàn)有的檢測設備和檢測方法對電能表自動檢定流水線進行檢測、核查還存在 以下問題：（1)必須停止生產(chǎn)才能檢測、核查。由于對電能表自動檢定流水線檢測的節(jié)奏無 法做到與自動檢定流水線正常自動運行的節(jié)奏同步，并且檢定流水線上存在皮帶輪傳輸、 氣泵壓接等機構，從安全性、可靠性的因數(shù)考慮，均必需停止生產(chǎn)運行才能進行檢測。停止 生產(chǎn)進行檢測，可能會造成全省用表緊張，按檢測每個單元需1天時間計算，10個單元全部 檢測完畢一般需要10天以上。10個單元停止生產(chǎn)10天，電能表的檢定量就會減少10余 萬塊，造成檢定合格的電能表數(shù)量無法滿足全省的需求。（2)檢測條件與運行條件不一致。 若采用傳統(tǒng)的檢測方法進行檢測，標準設備只能通過人工連線接入，而電能表檢定流水線 進行檢定時是通過氣泵自動壓接的，接觸電阻、回路的電磁場和干擾都不一樣，因此無法在 現(xiàn)場的實際情況條件下進行檢測。（3)需消耗大量的時間、人力和物力。采用現(xiàn)有的檢測設 備和檢測方法對電能表自動檢定流水線進行檢測，就無法充分利用自動檢定流水線的自動 檢測功能。需要停下生產(chǎn)后，再人工操作。檢定人員和檢定設備每次只能對一個單元進行 檢測，若要完成多個單元，則需要消耗大量的時間、人力和物力。
[0005] 本實用新型設計一種電能表自動檢定流水線的現(xiàn)場檢測、核查裝置，能夠在自動 檢定流水線正常運行的同時，也完成對自動檢定流水線的檢測與核查，做到既不影響電能 表檢定生產(chǎn)，又能實時、在線地使用本實用新型對檢定流水線進行檢測、核查，并且整個過 程自動完成，不需要增加額外的人力、物力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實用新型的目的是，根據(jù)現(xiàn)有檢測設備和檢測方法對電能表自動檢定流水線進 行檢測、核查存在的問題，公開一種電能表自動檢定流水線的在線檢測、核查裝置。
[0007] 本實用新型的技術方案是，本實用新型自動檢定流水線檢測核查裝置由采樣濾波 模塊、計量模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、電源及外圍模塊和接線端子所組成；連接精密電壓互感器 和錳銅分流器的采樣濾波模塊連接由計量芯片組DSP構成的計量模塊，并通過計量模塊連 接到由微處理器構成的數(shù)據(jù)處理模塊，電源及包括實時時鐘、數(shù)據(jù)接口設備以及人機接口 的外圍模塊分別接數(shù)據(jù)處理模塊的相應端口，可適合各種規(guī)格電能器檢測的接線端子連接 裝置的輸出端口。
[0008] 本實用新型的技術原理是，本實用新型采用高速模/數(shù)轉(zhuǎn)換器與計量芯片組DSP 將來自精密電壓互感器、錳銅分流器的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并對其進行數(shù)字積分運 算，從而精確地獲得有功電能量和無功電能量。檢測核查裝置具有有功功率和無功率兩路 脈沖輸出，可用于對檢測核查裝置的檢定。本實用新型的計量模塊具有數(shù)字功率、相位和有 效值偏移自動校正功能，具有較好的可靠性和穩(wěn)定度。
[0009] 本實用新型根據(jù)現(xiàn)有電能表自動檢定流水線所能檢定的電能表的結構尺寸和接 線方式種類，設計出若干個檢測核查裝置。檢測核查裝置的外型尺寸、接線端子與自動檢定 流水線對應的被檢電能表一致。檢測核查裝置的精度等級比被檢電能表的精度等級更高， 為0.1級。檢測核查裝置的制作選用高穩(wěn)定性、高可靠性的原材料和元器件。經(jīng)過EMC等 性能試驗檢測考核具有較好的穩(wěn)定性和可靠性，經(jīng)過更高的計量標準檢定得到了檢測核查 裝置在各測試點的誤差值和功能參數(shù)值。
[0010] (1)采樣濾波模塊：電壓信號的采樣通過精密電壓互感器實現(xiàn)，電流信號的采樣 采用錳銅分流器實現(xiàn)。電壓信號、電流信號的二次變化范圍為±〇.5V;每條通道在信號采 樣之后再進行抗失真濾波，通道電路中的抗失真濾波器是一種低通單極點濾波器，衰減倍 頻為-20dB/10。本實用新型采樣濾波模塊，對于單相檢測核查裝置的采樣濾波模塊分為2 路通道，1路電壓、1路電流；對于三相檢測核查裝置的采樣濾波模塊有6路通道輸入，其中 3路電壓、3路電流。
[0011] (2)計量模塊：計量模塊是檢測核查裝置的技術核心，其核心部件為計量芯片。高 速模/數(shù)轉(zhuǎn)換器及DSP計量芯片組將來自精密電壓互感器、錳銅分流器的模擬信號轉(zhuǎn)換為 數(shù)字信號，并對其進行數(shù)字積分運算，從而精確地獲得有功電能量和無功電能量。
[0012] 本實用新型采用計量芯片是一款高準確度的三相電能計量芯片，是集成了數(shù)字積 分器，基準電路，溫度傳感器，以及所有進行有功，無功和視在電能計量以及有效值計量所 需的信號處理元件。技術上支持 IEC60687、IEC61036、IEC61268、IEC62053-21、IEC62053-22 和IEC62053-23標準。適用于三相三線，三相四線和其它接線方式。計量模塊在溫度為25 度時，在1000:1的測量范圍內(nèi)，其有功電能誤差小于0. 1%。提供有功電量、無功電量、視在 電量，電壓有效值，電流有效值和采樣波形數(shù)據(jù)。計量模塊具有數(shù)字功率、相位和有效值偏 移自動校正功能，提供線電壓驟降和電壓檢測的片內(nèi)用戶可編程閾值電壓，因此具有較好 的穩(wěn)定度。
[0013] (3)數(shù)據(jù)處理模塊：數(shù)據(jù)處理模塊通過SPI兼容串行接口與計量模塊接口連接并 交換數(shù)據(jù)，主要用于完成各類數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分類、時鐘、顯示驅(qū)動、外設接口、通訊等功能性的 控制。微處理器依據(jù)相應要求對數(shù)據(jù)進行處理，其結果保存在數(shù)據(jù)存儲器中，并隨時向外部 接口提供信息或進行數(shù)據(jù)交換。這種數(shù)字化電能表的原理如圖1檢測核查裝置的工作原理 圖所示。
[0014] (4)電源及外圍電路：電源單元將從電壓通道輸入一次電壓變換為5V的檢測核查 裝置內(nèi)部工作電源。外圍電路包括人機交互的按鍵響應和處理。檢測核查裝置還有兩路脈 沖輸出，一路為有功功率，另一路為無功率，兩路脈沖可用于對檢測核查裝置的檢定。
[0015] 檢測核查裝置在電能表自動檢定流水線上自動完成壓接后，電能表自動檢定流水 線對被檢電能表開始正常檢定。電壓、電流輸入到檢測核查裝置后，電壓通過精密電壓互感 器、電流通過錳銅分流器采樣轉(zhuǎn)換為幅值不大于5V的電壓信號，電壓、電流的二次信號經(jīng) 濾波器進行抗干擾過濾后，輸入到A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，每個周期256個采樣點。
[0016] 計量芯片將波形數(shù)據(jù)點按每一周期進行傅里葉變換，從而得到每個通道輸入信號 的幅值A和相位移Φ ;幅值A和相位移Φ的計算可將采樣信號f(t)按傅里葉級數(shù)展開， 可求得基波分量的大小如下：
[0017] βι =-|：X/(i)cos(^?) 哈 M Cl)
[0018] = Λ =-〇 Ν (2)
[0019] 其中，Ν為采樣點數(shù)，f(i)為信號的采樣值。則可得信號f(t)的基波幅值Ai和相 位移Φ i為：
[0020] -4 = ^1% +1| ⑶
[0021] Φ! = arctan (a^b!) (4)
[0022] 得到了每個通道信號的幅值和相位，從而可以精確地獲得每一相別的、總的有功 電能量和無功電能量。通過組合計算還可得到各種所需的電參數(shù)。
[0023] 檢測核查裝置具有P/F轉(zhuǎn)換器，能按照設定的常數(shù)，根據(jù)輸入的電能功率實時在 線地輸出脈沖。
[0024] 檢測核查時，電能表自動檢定流水線將檢測核查裝置當作一塊普通的被檢表進行 檢測。檢測核查裝置的輸出脈沖輸入到自動檢定流水線對應表位的誤差器進行誤差計算， 并將結果上傳到上位機供分析處理。
[0025] 檢測核查裝置對自動檢定流水線的檢測核查時，將檢測核查裝置當作一塊普通的 被檢電能表放置在檢定托盤內(nèi)，可以通過指令發(fā)送到自動檢定流水線的任何檢定單元的任 何檢定工位進行檢測核查。也可以同時安排多個核查裝置同時分布在自動檢定流水線的不 同檢定工位同時進行檢測核查。電能表自動檢定流水線在進行對被檢電能表檢定的同時， 也在對檢測核查裝置進行檢測，檢測核查裝置的誤差和其他技術指標同時也上傳到上位 機，也完成了檢測核查裝置對自動檢定流水線的核查。如果電能表自動檢定流水線對檢測 核查裝置的檢測誤差、技術指標與標準裝置檢定檢測核查裝置得到的誤差、技術指標有較 大差異，則可以懷疑電能表自動檢定流水線的工位壓接、標準表或信息通訊是否存在問題 或故障，可通過對具體的技術指標進行分析解決。
[0026] 本實用新型適用于電能表自動檢定流水線的在線檢測核查使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1為本實用新型檢測核查裝置的工作原理圖；
[0028] 圖2為本實用新型單相檢測核查裝置的接線端子設計圖；
[0029] 圖3為圖2中單相檢測核查裝置的600A及以下電流接線端子接線孔；
[0030] 圖4為圖2中單相檢測核查裝置的600A及以上電流接線端子接線孔；
[0031] 圖5為三相直接接入式的檢測核查裝置接線端子設計圖（端孔為Φ8. 5);
[0032] 圖6為三相直接接入式的檢測核查裝置接線端子設計圖（端孔為Φ7. 5);
[0033] 圖7為本實用新型三相經(jīng)互感式接入的檢測核查裝置接線端子設計圖。

【具體實施方式】
[0034] 本實用新型的【具體實施方式】如下：
[0035] 本實施例自動檢定流水線檢測核查裝置的工作原理圖如圖1所示。本實施例自動 檢定流水線檢測核查裝置由采樣濾波模塊、計量模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、電源及外圍模塊和接 線端子所組成；連接精密電壓互感器和錳銅分流器的采樣濾波模塊連接由計量芯片組DSP 構成的計量模塊，并通過計量模塊連接到由微處理器構成的數(shù)據(jù)處理模塊，電源及包括實 時時鐘、數(shù)據(jù)接口設備以及人機接口的外圍模塊分別接數(shù)據(jù)處理模塊的相應端口，可適合 各種規(guī)格電能器檢測的接線端子連接裝置的輸出端口。
[0036] 本實施例裝置是根據(jù)現(xiàn)有電能表自動檢定流水線所能檢定的電能表的結構尺寸 和接線方式種類，采用可靠性、穩(wěn)定性高的計量芯片，設計出符合自動檢定流水線自動接線 規(guī)格的單相、三相檢測核查裝置。檢測核查裝置的外型尺寸、接線端子與自動檢定流水線對 應的被檢電能表一致。
[0037] 1、按尺寸分類
[0038] 單相智能電能表的尺寸分2種，單相本地費控智能電能表、單相本地費控載 波電能表和單相遠程費控載波電能表的尺寸為160mmX112mmX71mm ;單相本地費控 智能電能表、單相本地費控載波電能表和單相遠程費控載波電能表另一種尺寸為： 160mmX 112mm X 58mm〇
[0039] 三相智能電能表的尺寸有2種，三相直接接入式智能電能表、三相經(jīng)互感接入式 智能電能表的開蓋尺寸為222. 5mmX 170mmX75mm ;無線通訊模塊外置的三相智能電能表、 載波模塊外置的三相智能電能表的開蓋尺寸為：222. 5mmX 170mmX85mm。
[0040] 根據(jù)以上情況，檢測核查裝置從外觀尺寸上考慮，需要做1種單相檢測核查裝置、 1種三相檢測核查裝置。雖然單相智能電能表、三相智能電能表各有2種尺寸規(guī)格，但只是 在厚度上有差異，自動檢定流水線已充分考慮了這一問題，其接線端子能根據(jù)電能表尺寸 規(guī)格自動上下調(diào)整，確保能可靠壓接。
[0041] 2、按接線分類
[0042] 單相檢測核查裝置的接線端子排布與單相電能表的接線端子排布一致，如圖2單 相檢測核查裝置的接線端子設計圖所示，圖3和圖4分別為單相檢測核查裝置的600A及 以上、600A及以下的電流接線端子接線孔，接線孔外口采用倒角120° ;三相直接接入式的 檢測核查裝置接線端子排布如圖5和圖6所示；三相經(jīng)互感式接入的檢測核查裝置接線端 子排布如圖7所不。
【權利要求】
1. 一種電能表自動檢定流水線的在線檢測核查裝置，其特征在于，所述裝置由采樣濾 波模塊、計量模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、電源及外圍模塊和接線端子所組成；連接精密電壓互感 器和錳銅分流器的采樣濾波模塊連接由計量芯片組DSP構成的計量模塊，并通過計量模塊 連接到由微處理器構成的數(shù)據(jù)處理模塊，電源及包括實時時鐘、數(shù)據(jù)接口設備以及人機接 口的外圍模塊分別接數(shù)據(jù)處理模塊的相應端口。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種電能表自動檢定流水線的在線檢測核查裝置，其特征在 于，所述采樣濾波模塊，對于單相檢測核查裝置的采樣濾波模塊分為2路通道，1路電壓、1 路電流；對于三相檢測核查裝置的采樣濾波模塊有6路通道輸入，其中3路電壓、3路電流。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種電能表自動檢定流水線的在線檢測核查裝置，其特征在 于，所述計量芯片是集成了數(shù)字積分器，基準電路，溫度傳感器，以及所有進行有功，無功和 視在電能計量以及有效值計量所需的信號處理元件。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種電能表自動檢定流水線的在線檢測核查裝置，其特征在 于，所述數(shù)據(jù)處理模塊通過SPI兼容串行接口與計量模塊接口連接。
【文檔編號】G01R35/04GK203909270SQ201420293299
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月4日 優(yōu)先權日:2014年6月4日
【發(fā)明者】劉水, 黃洋界, 趙震宇, 祝婧, 趙燕, 朱亮, 胡艷 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)江西省電力科學研究院