专利名称：智能电能表现场检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测装置，尤其涉及一种智能电能表现场检测装置。
背景技术：
近年来，我国高度重视智能电网建设。温家宝总理在2010年政府工作报告中强 调，要“大力开发低碳技术，推广高效节能技术，积极发展新能源和可再生能源，加强智能电 网建设。”智能电网将促进“互动”用电的实现——电网企业和用户互动调节用电高峰负荷。 这种互动的用电方式要求电能表具备双向计量、费率控制、通信等功能，因此，智能电能表 应运而生。2009年10月，国家电网公司制定了《智能电能表技术规范》。目前符合《智能电能 表技术规范》的电能表已在国家电网范围内26省全面推广。智能电能表是在电子式电能表基础上发展而来，除了原有的单向计量功能外，还 扩充了很多新的功能。《智能电能表技术规范》要求的智能电能表的功能包括双向计量功 能，费控功能，测量及监测功能，事件记录功能，费率时段功能，显示功能，报警功能，冻结功 能，计时功能，脉冲输出功能。智能电能表作为新研制的产品，虽然通过了国家电网安排的电科院检测，但都没 有经过现场运行的考验，尤其部分厂家为追求经济利益，降低电能表成本，给一些现场安装 的智能电能表带来了一系列运行隐患。由于智能电能表有多项运行功能，其中一项或多项 功能发生故障，如果计量功能正常的话，现有的现场检测装置，如电能表现场校验仪等装置 不能进行智能电能表的其它功能检测和故障诊断。一些智能电能表带病运行，电费计量数 据不准确，给供电公司和电力用户都带来的不必要的经济损失。
实用新型内容为了解决上述技术问题本实用新型提供一种智能电能表现场检测装置，目的是对 现场运行的智能电能表做全面的功能检测，现场及时发现带病运行的电能表，使电能表真 正实现智能化，提高电能的利用效率。为达上述目的本实用新型智能电能表现场检测装置，由下述结构构成微控制器， 接收输入部的控制指令，向通信接口单元、存储器、显示部和时钟模块发送操作信号，并采 集计量单元的原始测量数据，并对采集的测量数据与通信接口单元收到电能表的数据进行 对比，判断电能表测量数据是否超差，并将对比结果在显示部显示；计量单元，把电流采集 通道和电压采集通道传输来的模拟信号，经过滤波、放大、采样及数字信号处理后转换成数 字信号的测量数据，并提供给微控制器；通信接口单元，与电能表进行数据通信和从服务器 中下载用户档案，并传送给微控制器，上传现场测试的数据和记录到服务器中；存储器，将 微控制器接收的用户档案和现场电能表检测数据和记录进行存储，并向微控制器提供存储 的用户档案；输入部，向微控制器输入控制指令；显示部，对微控制器的检测结果和向微控制器输入的设置参数进行显示；电流采集通道和电压采集通道，对电能表的电流和电压信 号进行采集；时钟模块，向微控制器提供时钟信号，并根据微控制器提供的时钟信号进行校 对；脉冲输入单元，接收电能表的脉冲输入信号，并将脉冲输入信号传送到微控制器。智能电能表现场检测装置，还包括下述结构ESAM模块用于信息交换安全认证， 对数据加解密以确保数据传输的安全性和完整性；IC卡模块，将CPU卡的信息传送到微控 制器，并根据微控制器的控制向CPU卡写入信息；报警单元，根据微控制器的报警信号进行 报警，其中报警单元包括报警LED灯和蜂鸣器。所述的通信接口单元包括电能表通信接口单元和计算机/打印机通信接口部，电 能表通信接口单元包括红外通信电路和RS485电路。所述的电能表通信接口单元还包括载波通信电路；计算机/打印机通信接口部包 括USB电路、RS232电路或RS485电路。所述的输入部包括数字键、方向键、退出键、确认键、开机键、打印键、快门键和背 光键；电流采集通道和电压采集通道分别为电流钳和电压钳；脉冲输入单元为光脉冲输入 检测电路或电脉冲输入检测电路；用户档案为电能表的运行参数及数据；计量单元6的原 始测量数据是电能量、有功功率、无功功率、功率因数、分相电压、分相电流、频率、谐波、相 序、电流和电压瞬时值。本实用新型的优点效果在不用停电，不变动现场一次和二次回路，不打开电能表 耳封，不修改电能表运行参数，不改变电能表继电器状态的情况下，现场检测和诊断智能电 能表各项功能是否运行正常。可以检测的项目有现场诊断硬件故障，包括红外通信电路、 RS485电路、载波通信电路、ESAM模块和时钟模块等是否有硬件故障；检测电能表各种冻结 数据是否异常；检测尖、峰、平、谷费率数据和时区、时段数据是否异常；检查事件记录是否 有异常记录，判断人为侵入和其它窃电行为；诊断时钟运行是否正常；对电能表计量精度 进行检测，判断是否超差；诊断电能表测量的有功功率、无功功率、功率因数、分相电压、分 相电流、频率等运行参数是否超差；现场检测电流互感器实测变比是否与铭牌一致。现场及 时发现带病运行的电能表，使电能表真正实现智能化，提高电能的利用效率。现场抄收电能 表电量冻结数据；在取得可以现场设置电能表的时间和日期；现场抄收电能表电量数据， 存储和打印数据，作为追补电费的依据。
图1是本实用新型的结构示意图。图中1、微控制器；2、通信接口单元；3、存储器；4、显示部；5、时钟模块；6、计量 单元；7、输入部；8、脉冲输入单元；9、ESAM模块；10、IC卡模块；11、报警单元；12、电流钳； 13、电压钳；14、计算机/打印机通信接口部。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。如图所示本实用新型智能电能表现场检测装置，由下述结构构成微控制器1，接 收输入部的控制指令，向通信接口单元2、存储器3、显示部4和时钟模块5发送操作信号， 并采集计量单元6的原始测量数据，并对采集的测量数据与通信接口单元收到电能表的数据进行对比，判断电能表测量数据是否超差，并将对比结果在显示部4显示；计量单元6， 把电流采集通道和电压采集通道传输来的模拟信号，经过滤波、放大、采样及数字信号处理 后转换成数字信号的测量数据，并提供给微控制器1 ；通信接口单元2，接收电能表传送的 信号和从服务器中下载用户档案，并传送给微控制器1，上传现场测试的数据和记录到服务 器中，本实用新型所指的服务器为供电公司管理用户各种信息的数据库；存储器3，将微控 制器1接收的用户档案和现场电能表检测数据和记录进行存储，并向微控制器1提供存储 的用户档案；输入部7，向微控制器1输入控制指令；显示部4，对微控制器1的检测结果和 向微控制器1输入的设置参数进行显示；电流采集通道和电压采集通道，对电能表的电流 和电压信号进行采集；时钟模块5，向微控制器1提供时钟信号，并根据微控制器1提供的 时钟信号进行校对；脉冲输入单元8，接收电能表的脉冲输入信号，并将脉冲输入信号传送 到微控制器；ESAM模块9 用于信息交换安全认证，与微控制器1传输的数据进行加解密处 理；IC卡模块10，将CPU卡的信息传送到微控制器1，并根据微控制器1的控制向CPU卡写 入信息；报警单元11，根据微控制器1的报警信号进行报警，其中报警单元11包括报警LED 灯和蜂鸣器。显示部为液晶屏，液晶屏显示计量单元通过计算得到电能值、有功功率、无功功 率、功率因数、分相电压、分相电流、频率、谐波、相序和电流、电压瞬时值，这些数据与通过 电能表通信接口单元采集的电能表相应数据对比，判断电能表测量数据是否超差，测量结 果通过液晶屏显示；通信接口单元2包括电能表通信接口单元15和计算机/打印机通信接口部14，电 能表通信接口单元15包括红外通信电路、RS485电路和载波通信电路；计算机/打印机通 信接口部14包括USB电路、RS232电路或RS485电路，用于与计算机数据通信，从计算机下 载用户档案，上传现场测试数据和记录，用于外接打印机时，可以打印用户档案、测试数据、 检测结果，也可以打印以前存储的记录数据。输入部7包括数字键、方向键、退出键、确认键、开机键、打印键、快门键和背光键； 电流采集通道和电压采集通道分别为电流钳12和电压钳13 ；脉冲输入单元8为光脉冲输 入检测电路或电脉冲输入检测电路；用户档案为电能表的运行参数及数据；计量单元6的 原始测量数据是电能量、有功功率、无功功率、功率因数、分相电压、分相电流、频率、谐波、 相序、电流和电压瞬时值。智能电能表现场检测装置的检测方法，其特征在于由下述步骤构成先通过通信 接口单元与服务器进行通信，下载待测用户的用户档案，存储在存储器中；到现场后进行检 测分为电能表计量精度检测、电能表通信功能的检测和电能表运行参数及数据的检测；其 中电能表计量精度检测为微控制器根据脉冲输入单元接收到的脉冲信号得到电能表的计 量电能与计量单元所得到计量电能进行比较是否超差；电能表通信功能的检测将通信接 口单元与电能表的通信接口单元进行通信测试，判断是否能正常收发报文；电能表运行参 数及数据的检测是根据微控制器从通信接口单元接收电能表运行参数及数据进行判断是 否正常。待测用户为线损大的小区用户、远程无法抄表的用户、抄表数据怀疑有异常的用 户或需要定期普查的用户。电能表计量精度检测中，计量单元将电流钳和电压钳采集的模拟信号转换电量数据传给微控制器，微控制器把此数据与电能表输入的脉冲电量数据对比计算得到电能表精 度误差，当被测电能表是三相四线制电能表时，黄、绿、红、黑四个电压钳分别接电能表的A、 B、C三相相线及零线上，A、B、C三相电流钳分别夹在电能表A、B、C相电流入线上；当被测 电能表是三相三线制电能表时，黄、绿、红、黑四个电压钳分别接电能表的A、B、C三相相线 及零线上，绿色电压钳与黑色电压钳并接，A相和C相电流钳分别夹在电能表A、C相电流入 线上；当被测电能表是单相智能电能表时，A相电流钳接电能表的相线入线，黄、黑两个电 压钳分别接单相电能表的相线及零线。电能表通信功能检测时的通信测试包括红外通信电路、RS485电路和载波通信电 路的测试。所述的电能表运行参数及数据的检测包括读取电能表有功功率、无功功率、功率因数、分相电压、分相电流、频率实测数据， 与测量值对比，判断电能表的测量值是否超差；如果超差士 1%，该电能表为故障表；读取冻结数据读取定时冻结的时间和电量数据，绘制定时冻结曲线，判别电能表 的定时冻结数据的合理性；读取日冻结的时间和电量数据，绘制日冻结曲线，判别电能表的 日冻结数据的合理性；读取瞬时冻结的时间和电量数据，根据日冻结和定时冻结的时间和 电量数据，判别瞬时冻结是否合理；读取约定冻结的时间和电量数据，根据日冻结和定时冻 结的时间和电量数据，判别约定冻结是否合理性；读取整点冻结的时间和电量数据，绘制整 点冻结曲线，判别电能表的整点冻结数据的合理性；读取事件记录读取开表盖记录，分析开表盖事件的发生、结束时刻，判段电能表 是否存在异常开表盖人为窃电行为；读取掉电记录，分析掉电发生及结束的时刻，判段电能 表是否存在异常掉电；读取校时记录，分析校时的时刻和操作者代码，判断是否存在异常校 时；读取远程控制拉合间事件记录，分析拉、合间事件发生时刻，判断是否存在异常拉合闸 事件；读取电能表清零事件记录，分析清零事件的发生时刻及清零时的电能量数据，判断是 否存在异常清零事件；读取电能表编程记录，分析编程的时刻、操作者代码、编程项，判断是 否有非法编程；如果被测电能表是三相电能表，读取各相失压记录、各相断相记录、各相失 流记录、全失压记录和逆相序事件记录等，便于用电管理和统计分析；读取费率、时段和电价数据读取两套时区和时段数据，与现场检测装置中存储的 该用户档案对比，判断电能表存储的时区和时段运行参数是否正确；读取电能表运行状态， 根据该表费率和时段参数，判断电能表目前的运行的尖、峰、平、谷费率值是否正确；读取两 套费率电价和两套阶梯电价的数据，与现场检测装置中存储的该用户档案对比，判断电能 表存储的电价运行参数是否正确，如果这些数据为错误数据，需要读取编程记录分析错误 原因，判断是否是人为误改运行参数或作弊窃电行为；如果不是人为改动，则该电能表为故 障表；读取电能表时钟，与现场检测装置的系统时钟对比，判断电能表时钟是否超差，如 果时钟超差，读取校时记录，分析校时的正确性，如校时记录无误，该电能表为故障表；具有公有密钥的ESAM模块，将报文通过微控制器和通信接口单元向电能表发送， 根据电能表的ESAM安全模块返回的报文，判断电能表的ESAM安全模块否识别具有公有密 钥ESAM模块发送的报文，微控制器接收到电能表ESAM安全模块返回的报文，如果是明文， 微控制器直接进行判断，如果是需要翻译的报文，微控制器将返回的报文传送到ESAM模块进行翻译，ESAM模块翻译后再送到微控制器进一步判断，确定电能表的ESAM安全模块工作 是否正常； 多功能信号输出检测把多功能信号输出设置为输出时间信号，利用脉冲输入单 元与被测电能表的脉冲口相接，检测电能表的时间脉冲，判别被测电能表的时间脉冲是否 超差；把多功能信号输出设置为输出时段投切信号，现场检测装置在时段投切时间前后检 测被测电能表时段投切信号，判别被测智能电能表时段投切信号是否正确。
权利要求智能电能表现场检测装置，其特征在于由下述结构构成微控制器，接收输入部的控制指令，向通信接口单元、存储器、显示部和时钟模块发送操作信号，并采集计量单元的原始测量数据，并对采集的测量数据与通信接口单元收到电能表的数据进行对比，判断电能表测量数据是否超差，并将对比结果在显示部显示；计量单元，把电流采集通道和电压采集通道传输来的模拟信号，经过滤波、放大、采样及数字信号处理后转换成数字信号的测量数据，并提供给微控制器；通信接口单元，与电能表进行数据通信和从服务器中下载用户档案，并传送给微控制器，上传现场测试的数据和记录到服务器中；存储器，将微控制器接收的用户档案和现场电能表检测数据和记录进行存储，并向微控制器提供存储的用户档案；输入部，向微控制器输入控制指令；显示部，对微控制器的检测结果和向微控制器输入的设置参数进行显示；电流采集通道和电压采集通道，对电能表的电流和电压信号进行采集；时钟模块，向微控制器提供时钟信号，并根据微控制器提供的时钟信号进行校对；脉冲输入单元，接收电能表的脉冲输入信号，并将脉冲输入信号传送到微控制器。
2.根据权利要求1所述的智能电能表现场检测装置，其特征在于还包括下述结构 ESAM模块用于信息交换安全认证，对数据加解密以确保数据传输的安全性和完整性；IC 卡模块，将CPU卡的信息传送到微控制器，并根据微控制器的控制向CPU卡写入信息；报警 单元，根据微控制器的报警信号进行报警，其中报警单元包括报警LED灯和蜂鸣器。
3.根据权利要求1所述的智能电能表现场检测装置，其特征在于所述的通信接口单元 包括电能表通信接口单元和计算机/打印机通信接口部，电能表通信接口单元包括红外通 信电路和RS485电路。
4.根据权利要求3所述的智能电能表现场检测装置，其特征在于所述的电能表通信 接口单元还包括载波通信电路；计算机/打印机通信接口部包括USB电路、RS232电路或 RS485电路。
5.根据权利要求1所述的智能电能表现场检测装置，其特征在于所述的输入部包括 数字键、方向键、退出键、确认键、开机键、打印键、快门键和背光键；电流采集通道和电压采 集通道分别为电流钳和电压钳；脉冲输入单元为光脉冲输入检测电路或电脉冲输入检测电 路；用户档案为电能表的运行参数及数据；计量单元的原始测量数据是电能量、有功功率、 无功功率、功率因数、分相电压、分相电流、频率、谐波、相序、电流和电压瞬时值。
专利摘要本实用新型涉及一种智能电能表现场检测装置。构成微控制器，接收输入部的控制指令，向通信接口单元、存储器、显示部和时钟模块发送操作信号；计量单元，把电流采集通道和电压采集通道传输来的模拟信号，经过滤波、放大、采样及数字信号处理后转换成数字信号的测量数据，并提供给微控制器；通信接口单元，与电能表进行数据通信和从服务器中下载用户档案，并传送给微控制器，上传现场测试的数据和记录到服务器中；存储器、输入部、电流采集通道和电压采集通道、时钟模块和脉冲输入单元。优点在不用停电，不变动现场一次和二次回路，不改变电能表继电器状态的情况下，现场检测和诊断智能电能表各项功能是否运行正常。
文档编号G01R35/04GK201716409SQ20102025915
公开日2011年1月19日 申请日期2010年7月15日 优先权日2010年7月15日
发明者王占元, 田卫华 申请人:田卫华