专利名称：智能电能表计量误差与ems频率自动匹配测试系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种智能电能表计量误差与EMS频率自动匹配测试系统及方法，属于 解决仪表计量误差和EMS频率匹配问题的系统和方法。
背景技术：
智能电能表是用于电能计量的仪表。智能电能表采用乘法器实现对电功率的测 量，被测的高电压、大电流经电压变换器和电流变换器转换后送至乘法器完成电压和电流 瞬时值相乘，输出一个与一段时间内的平均功率成正比的直流电压，然后再利用电压/频 率转换器，直流电压被转换成正比于平均功率的脉冲频率，将该频率分频，并通过计数器在 一段时间内的技术，显示出相应的电能。智能电能表通常还具有有/无功测量、网络远传、 数椐分析等功能。智能电能表质量评价中的一项重要指标是电磁抗扰度(EMS)标准，该标准规定的 EMS试验主要包含静电放电抗扰度、射频电磁场抗扰度、快速瞬变脉冲群抗扰度、浪涌抗扰 度、射频场感应的传导騷扰抗扰度、衰减振荡波抗扰度。其中射频电磁场抗扰度和射频场感 应的传导騷扰抗扰度这两项EMS试验中需要采用IkHz的正弦波对信号进行80%的幅度调 制后，在80MHz-2000MHz (射频电磁场抗扰度)和150kHz-80MHz (射频场感应的传导騷扰 抗扰度)频率范围内进行扫频。若扫频以步进方式进行，则步进幅度应不超过前一频率的 1%，尽可能找到敏感频率点。驻留时间应不少于仪表功能性操作和基本误差测试所需时 间。扫频也可以采用线性方式。由于该测试要求需要保持给被测电能表注入一个频率已知的干扰信号，同时该频 率信号应在被测设备上驻留一定时间后再进行误差测试，从而保证测试到的误差结果的稳 定性。因此如何确保干扰信号的驻留时间以确保测试结果的精度成为电磁兼容测试中的重
要一环。以往对该问题的解决方法主要是利用操作人员的手工计数，该方法不仅耗费人 力，同时容易出现漏记、错记等问题；或者通过人为设定信号发生器输出信号维持时间长短 从而达到误差数据的自动记录，该方法需要较强的工程经验，当信号维持时间较长时，使得 测量时间变长，影响工作效率，当测量时间过短时，干扰信号的驻停时间无法满足测试标准 要求，使得测试数据不能较好地反应被测电能表特性。同时，这些方法都是对该频点进行一 次测量情况下进行记录的，测量数据易出现粗大误差，故该测量数据的真实性值得怀疑。本发明专利提出一种新型的电能表误差与EMS频率自动匹配测试系统，利用该系 统可在目前已经提出的电能表综合测试系统(其中包括一个已受理的专利，专利受理号 200910153723)上，将一种新型电能表误差与EMS频率自动匹配测试系统应用到其中，可充 分解决综合测试系统中误差值无法与EMS频率自动匹配的问题，同时可在一个频点采集多 个误差数据，通过剔除粗大误差，求平均以消除单次测量的误差。
发明内容
本发明利用对电能表电磁兼容中的射频场感应的传导抗扰度测试以及射频电磁 场抗扰度测试过程中所涉及的计量误差与EMS频率匹配问题提出一种解决方案。采用该方 案可有效解决电能表电磁兼容计量误差数据域EMS频率匹配的问题。本发明为实现上述目的，采用如下技术方案本发明智能电能表计量误差与EMS频率自动匹配测试系统，其特征在于包括在射频场感应的传导抗扰度测试中，所述测试系统包括主控计算机、射频信号发 生器、耦合/去耦网络、通信系统、被测电能表以及电能表检验装置，其中主控计算机通过 通信系统分别与射频信号发生器和电能表检验装置连接，射频信号发生器通过耦合/去耦 网络与被测电能表连接，被测电能表与电能表检验装置的输入端连接；在射频电磁场辐射抗扰度测试中，所述测试系统包括主控计算机、射频信号发生 器、功率放大器、通信系统、发射天线、被测电能表以及电能表检验装置，其中主控计算机通 过通信系统分别与射频信号发生器、功率放大器和电能表检验装置连接，射频信号发生器 通过功率放大器与发射天线连接，发射天线与被测电能表对应设置与电波暗室内。优选地，所述在射频场感应的传导抗扰度测试中，被测电能表以及电能表检验装 置底部都设置支架，所述支架高0. lrn。优选地，所述在射频电磁场辐射抗扰度测试中，所述电波暗室四周设置波吸收材料。优选地，所述在射频电磁场辐射抗扰度测试中，发射天线与被测电能表相距3m。优选地，所述在射频电磁场辐射抗扰度测试中，被测电能表距离电波暗室底部
0. 8mο优选地，所述通信系统为仪器通信总线。智能电能表计量误差与EMS频率自动匹配测试系统的测试方法如下在射频感应的传导抗扰度测试中，包括如下步骤1)主控计算机将所需测量的频率点通过通信系统发送给射频信号发生器，同时通 知主控计算机内的判定系统判定环节信号已经变化；信号发生器调整好所需发射的频率点 信号通过耦合/去耦网络耦合至被测电能表中，作为电能表的模拟传导电磁干扰噪声；2)被测电能表在干扰信号作用下，周期性地产生计量误差；3)电能表检验装置将一个周期内的误差数据传送给主控计算机；4)在主控计算机通过通信系统通知判定系统射频信号发生器频率已经发生改变 的基础上，判定系统将电能表检验装置传送来的第一个数据进行舍弃，并传送接下去的n-1 个数据给主控计算机；5)主控计算机通过对这n-1个数据进行平均化后，得出被测电能表在该频点下射 频感应传导抗扰度的误差数据；6)主控计算机改变所需测量频点并通过通信系统发送给射频信号发生器，重复步 骤1 6直至所有频点测量结束，其中η为大于2的自然数；在射频电磁场辐射抗扰度测试中，包括如下步骤a)主控计算机将所需测量的频率点通过通信系统发送给射频信号发生器，同时通 知主控计算机内的判定系统判定环节信号已经变化；信号发生器调整好所需发射的频率点 传送至功率放大器，放大后的信号传输至发射天线在电波暗室中对被测电能表进行干扰，该干扰作为电能表的模拟传导电磁干扰噪声；b)被测电能表在干扰信号作用下，周期性地产生计量误差；c)电能表检验装置将一个周期内的误差数据传送给主控计算机；d)在主控计算机通过通信系统通知判定系统射频信号发生器频率已经发生改变 的基础上，判定系统将电能表检验装置传送来的第一个数据进行舍弃，并传送接下去的n-1 个数据给主控计算机；e)主控计算机通过对这n-1个数据进行平均化后，可得出被测电能表在该频点下 射频电磁场辐射抗扰度的误差数据；f)主控计算机改变所需测量频点并通过通信系统发送给射频信号发生器，重复步 骤1 6直至所有频点测量结束，其中η为大于2的自然数。本发明利用该系统可以有效解决电能表计量过程中误差数据与EMS频率自动匹 配的问题，使得智能电能表在计量过程中其计量误差和EMS频率匹配更加精准，并且可提 高测量数据的准确度和测量速度。
图1 误差信号和EMS频率点匹配算法流程图；图2 射频场感应的传导干扰抗扰度测试原理图；图3 射频电磁场辐射抗扰度测试原理图，该测试实验应将发射天线、被测电能表 放置在3m暗室中。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，以射频电磁场辐射抗扰度为例对本发明作进一步详细说 明。如图1和2所示，本发明智能电能表计量误差与EMS频率自动匹配测试系统，包 括在射频场感应的传导抗扰度测试中，所述测试系统包括主控计算机、射频信号发 生器、耦合/去耦网络、通信系统、被测电能表以及电能表检验装置，其中主控计算机通过 通信系统分别与射频信号发生器和电能表检验装置连接，射频信号发生器通过耦合/去耦 网络与被测电能表连接，被测电能表与电能表检验装置的输入端连接；在射频电磁场辐射抗扰度测试中，所述测试系统包括主控计算机、射频信号发生 器、功率放大器、通信系统、发射天线、被测电能表以及电能表检验装置，其中主控计算机通 过通信系统分别与射频信号发生器、功率放大器和电能表检验装置连接，射频信号发生器 通过功率放大器与发射天线连接，发射天线与被测电能表对应设置与电波暗室内。优选地，所述在射频场感应的传导抗扰度测试中，被测电能表以及电能表检验装 置底部都设置支架，所述支架高0. lrn。优选地，所述在射频电磁场辐射抗扰度测试中，所述电波暗室四周设置波吸收材 料。优选地，所述在射频电磁场辐射抗扰度测试中，发射天线与被测电能表相距3m。优选地，所述在射频电磁场辐射抗扰度测试中，被测电能表距离电波暗室底部0. 8mο优选地，所述通信系统为仪器通信总线。如图3所示，智能电能表计量误差与EMS频率自动匹配测试系统的测试方法如 下在射频感应的传导抗扰度测试中，包括如下步骤1)主控计算机将所需测量的频率点通过通信系统发送给射频信号发生器，同时通 知主控计算机内的判定系统判定环节信号已经变化；信号发生器调整好所需发射的频率点 信号通过耦合/去耦网络耦合至被测电能表中，作为电能表的模拟传导电磁干扰噪声；2)被测电能表在干扰信号作用下，周期性地产生计量误差；3)电能表检验装置在固定的时间点上，将一个周期内的误差数据传送给主控计算 机；4)在主控计算机通过通信系统通知判定系统射频信号发生器频率已经发生改变 的基础上，判定系统将电能表检验装置传送来的第一个数据进行舍弃，并传送接下去的n-1 个数据给主控计算机；5)主控计算机通过对这n-1个数据进行平均化后，得出被测电能表在该频点下射 频感应传导抗扰度的误差数据；6)主控计算机改变所需测量频点并通过通信系统发送给射频信号发生器，重复步 骤1 6直至所有频点测量结束，其中η为大于2的自然数；在射频电磁场辐射抗扰度测试中，包括如下步骤a)主控计算机将所需测量的频率点通过通信系统发送给射频信号发生器，同时通 知主控计算机内的判定系统判定环节信号已经变化；信号发生器调整好所需发射的频率点 传送至功率放大器，放大后的信号传输至发射天线在电波暗室中对被测电能表进行干扰， 该干扰作为电能表的模拟传导电磁干扰噪声；b)被测电能表在干扰信号作用下，周期性地产生计量误差；c)电能表检验装置在固定的时间点上，将一个周期内的误差数据传送给主控计算 机；d)在主控计算机通过通信系统通知判定系统射频信号发生器频率已经发生改变 的基础上，判定系统将电能表检验装置传送来的第一个数据进行舍弃，并传送接下去的n-1 个数据给主控计算机；e)主控计算机通过对这n-1个数据进行平均化后，可得出被测电能表在该频点下 射频电磁场辐射抗扰度的误差数据；f)主控计算机改变所需测量频点并通过通信系统发送给射频信号发生器，重复步 骤1 6直至所有频点测量结束，其中η为大于2的自然数。实施例首先设置检测仪器通讯地址(一般应用的通讯总线有RS-232、GPIB、LAN等)，确 认仪器处于程控(remote)状态，能接受上位计算机控制；然后设置被测电能表的参数，包括额定电压、基本电流、电能常数、仪表等级、圈 数等；点击右下侧“开始”按钮，系统自动开始测试，首先系统自动测量电能表在没有施
7加EMS干扰时的误差，作为初始误差数据。检测系统软件按照电能表等级，把该初始误差作 为原点，设置其正负误差容限，在EMS干扰施加后，如果届时实时误差超过该容限，即视为 该频率点上电能表EMS性能不合格。系统软件先设置检测仪器，发出EMS频率等信息，对电能表施加某频率的干扰信 号，此时采集电能表误差数据，因为电能表误差数据是周期性数据，为确保某测量点误差数 据至少有n-1个周期完整落在某频率点的干扰上，故舍弃第一个误差数据，采用后面n-1个 误差数据，换句话说连续采集η个数据，并把后n-1个数据取平均作为电能表在某EMS干扰 频率点上的误差值。最后，根据系统界面所显示的不同频率点下误差数据来判定该被测电能表性能优 劣。
权利要求
一种智能电能表计量误差与EMS频率自动匹配测试系统，其特征在于包括在射频场感应的传导抗扰度测试中，所述测试系统包括主控计算机、射频信号发生器、耦合/去耦网络、通信系统、被测电能表以及电能表检验装置，其中主控计算机通过通信系统分别与射频信号发生器和电能表检验装置连接，射频信号发生器通过耦合/去耦网络与被测电能表连接，被测电能表与电能表检验装置的输入端连接；在射频电磁场辐射抗扰度测试中，所述测试系统包括主控计算机、射频信号发生器、功率放大器、通信系统、发射天线、被测电能表以及电能表检验装置，其中主控计算机通过通信系统分别与射频信号发生器、功率放大器和电能表检验装置连接，射频信号发生器通过功率放大器与发射天线连接，发射天线与被测电能表对应设置与电波暗室内。
2.根据权利要求1所述的智能电能表计量误差与EMS频率自动匹配测试系统，其特征 在于所述在射频场感应的传导抗扰度测试中，被测电能表以及电能表检验装置底部都设置 支架，所述支架高0. lm。
3.根据权利要求2所述的智能电能表计量误差与EMS频率自动匹配测试系统，其特征 在于所述在射频电磁场辐射抗扰度测试中，所述电波暗室四周设置波吸收材料。
4.根据权利要求1或2所述的智能电能表计量误差与EMS频率自动匹配测试系统，其 特征在于所述在射频电磁场辐射抗扰度测试中，发射天线与被测电能表相距3m。
5.根据权利要求1或2所述的智能电能表计量误差与EMS频率自动匹配测试系统，其 特征在于所述在射频电磁场辐射抗扰度测试中，被测电能表距离电波暗室底部0. Sm。
6.根据权利要求1所述的智能电能表计量误差与EMS频率自动匹配测试系统，其特征 在于所述通信系统为仪器通信总线。
7.—种如权利要求1所述智能电能表计量误差与EMS频率自动匹配测试系统的测试方 法，其特征在于包括在射频感应的传导抗扰度测试中，包括如下步骤1)主控计算机将所需测量的频率点通过通信系统发送给射频信号发生器，同时通知主 控计算机内的判定系统判定环节信号已经变化；信号发生器调整好所需发射的频率点信号 通过耦合/去耦网络耦合至被测电能表中，作为电能表的模拟传导电磁干扰噪声；2)被测电能表在干扰信号作用下，周期性地产生计量误差；3)电能表检验装置在将一个周期内的误差数据传送给主控计算机；4)在主控计算机通过通信系统通知判定系统射频信号发生器频率已经发生改变的基 础上，判定系统将电能表检验装置传送来的第一个数据进行舍弃，并传送接下去的n-1个 数据给主控计算机；5)主控计算机通过对这n-1个数据进行平均化后，得出被测电能表在该频点下射频感 应传导抗扰度的误差数据；6)主控计算机改变所需测量频点并通过通信系统发送给射频信号发生器，重复步骤 1 6直至所有频点测量结束，其中η为大于2的自然数；在射频电磁场辐射抗扰度测试中，包括如下步骤a)主控计算机将所需测量的频率点通过通信系统发送给射频信号发生器，同时通知主 控计算机内的判定系统判定环节信号已经变化；信号发生器调整好所需发射的频率点传送 至功率放大器，放大后的信号传输至发射天线在电波暗室中对被测电能表进行干扰，该干扰作为电能表的模拟传导电磁干扰噪声；b)被测电能表在干扰信号作用下，周期性地产生计量误差；c)电能表检验装置在将一个周期内的误差数据传送给主控计算机；d)在主控计算机通过通信系统通知判定系统射频信号发生器频率已经发生改变的基 础上，判定系统将电能表检验装置传送来的第一个数据进行舍弃，并传送接下去的n-1个 数据给主控计算机；e)主控计算机通过对这n-1个数据进行平均化后，可得出被测电能表在该频点下射频 电磁场辐射抗扰度的误差数据；f)主控计算机改变所需测量频点并通过通信系统发送给射频信号发生器，重复步骤 1 6直至所有频点测量结束，其中η为大于2的自然数。
全文摘要
本发明公布了一种智能电能表计量误差与EMS频率自动匹配测试系统及方法，所述系统在射频场感应的传导抗扰度测试中，所述测试系统包括主控计算机、射频信号发生器、耦合/去耦网络、通信系统、被测电能表以及电能表检验装置；在射频电磁场辐射抗扰度测试中，所述测试系统包括主控计算机、射频信号发生器、功率放大器、通信系统、发射天线、被测电能表以及电能表检验装置。所述方法利用新算法对电能表电磁兼容中的射频场感应的传导抗扰度测试以及射频电磁场抗扰度测试过程中所涉及的计量误差与EMS频率匹配问题。本发明实现方法简单易行，花费资金较少，并且可提高测量数据的准确度。
文档编号G01R35/04GK101982792SQ201010500069
公开日2011年3月2日 申请日期2010年9月29日 优先权日2010年9月29日
发明者宫俊, 封志明, 董颖华, 赵波, 陈盛票, 陈道升 申请人:南京航空航天大学