专利名称：三相智能电能表检验装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种电能表检验装置和方法。
背景技术：
目前在智能电网中，智能电能表被赋予了很多新的功能，具有非常重要的作用。根 据三相智能电能表的技术规范，需要对其有功电能计量误差、无功电能计量误差、时钟误差 进行检验，并且要对其自身的功率消耗进行考核，而且还要对费控功能进行试验。普通的电能表检验装置，对于电能表的有功误差检验、无功误差检验、时钟准确度 检验是串行进行的，检验时间长；对于电能表功耗的检验，需要使用额外的仪器，每次只能 检验一只电能表，效率低下；对于智能电能表的费控跳闸试验无能为力。
发明内容
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进， 提供一种三相智能电能表检验装置和方法，以达到电能表检验快速，同时能检验功耗和费 控跳闸的目的。为此，本发明采取以下技术方案
三相智能电能表检验装置，包括计算机，用于安装检验软件以控制检验设备并处理检 测结果；标准时钟仪，用于发生恒定频率的时钟脉冲；三相程控源，为标准电能表和被检电 能表提供三相电流和电压；标准电能表，为被检电能表的参照电能表；误差计算器，用于根 据标准电能表及标准时钟仪计算被测电能表的误差；功耗测试仪，用于测试被检表的功耗； 通讯模块，用于实现计算机和设备、被检电能表之间的通信连接，其特征在于检验装置还 包括能监测跳间信号并自动短接测试工位电流回路的跳间监测单元；检验装置设有复数个 测试工位，每个测试工位设一功耗测试仪、一跳间监测单元及一误差计算器；所述的误差计 算器设有能对同时输入的三路高频脉冲、三路低频脉冲进行计数并同时计算的计数计算模 块；所述的标准电能表设有能同时计量有功电能和无功电能并同时输出有功电能脉冲和无 功电能脉冲的计量输出模块。标准电能表能同时输出有功电能脉冲和无功电能脉冲，且误 差计算器能对输入的三组脉冲同时进行计数、误差计算，提高检测速度，解决传统电能表检 验装置对于三相智能电能表的有功/无功电能计量误差和时钟误差等常规检验项目只能 逐项检验、效率低下的问题。而且解决功耗测试难题，增加跳间监测检验，完善检查项目，每 一测试工位用于测试一台电能表，设多个测试工位能对多个电能表同时检查，节省检验时 间。作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征 所述的跳闸检测单元设用于检测电流开路的内置继电器跳闸检测功能模块、外置继电
器跳闸检测功能模块和用于对电流开路进行短接的自动短接功能模块。在检测时，内置继 电器跳闸检测功能模块的检测端与被检电能表的三相电流输入线并联连接，外置继电器跳 闸检测功能模块的检测端与被检电能表的跳闸控制信号输出端连接。所述的功耗测试单元设有用于检测被检电能表每相电压输入回路有功功率和无功功率的有功功率测试模块和无功功率测试模块、用于检测被检电能表每相电流输入回路 的视在功率消耗的视在功率消耗测试模块及用于计算被检电能表电压回路总的有功功率 和视在功率消耗、电流回路总的视在功率消耗的功耗测试计算模块。所述的通讯模块包括设备通信总线及电能表通信总线，计算机通过设备通信总线 与三相程控源、标准电能表、误差计算器、功耗测试单元、跳间检测单元相连使计算机通过 设备通信总线对检测设备进行通信控制并将测试结果传递给计算机，计算机通过电能表通 信总线与被检电能表相连。三相程控源设有通讯接口与计算机通讯连接使计算机控制三相程控源输出设定 的三相电压和三相电流的幅值、任意一相电压和电流之间的角度和三相电压之间的角度。三相智能电能表检验方法，其特征在于它包括以下步骤
1)检验装置及被检电能表连接步骤，三相程控源输出三相电压、三相电流接入标准电 能表及多台被检电能表，电压串联，电流并联；被检电能表的有功电能脉冲输出、无功电能 脉冲输出及时钟脉冲输出同时接到对应测试工位的误差计算器；误差计算器的标准有功脉 冲输入端与标准电能表的有功脉冲输出端相连，标准无功脉冲输入端与标准电能表的无功 脉冲输出端相连，标准时钟脉冲输入端与标准时钟的输出端相连；功耗测试仪与对应测试 工位的被检电能表的电压、电流端相连，电压串联，电流并联；计算机通过设备通信总线连 接到三相程控源、标准电能表、误差计算器、功耗测试单元的通讯端口 ；计算机通过电表通 信总线连接到各被检电能表；
2)电能表误差测试步骤，计算机通过设备通信总线向程控源发出含三相电压、电流、相 位值的指令，程控源输出特定的电压和电流，标准电能表对有功电能、无功电能同时计量并 同时输出有功电能脉冲、无功电能脉冲，被检电能表输出有功电能脉冲、无功电能脉冲、时 钟脉冲，标准时钟发出标准时钟脉冲信号；计算机通过设备通信总线向误差计算器发送含 预置脉冲数的指令，误差计算器接收到指令后开始对同时输入的三路高频脉冲和三路低频 脉冲同时计数并计算误差，计算结果包括有功电能误差值、无功电能误差值、时钟误差值； 计算机检验软件通过设备通信总线从误差计算器读取误差结果数据；
3)电能表功耗测试步骤，计算机通过设备通信总线向功耗测试单元发出启动测试的指 令；电能表功耗测试单元测试被检电能表每相电压输入回路的有功功率和视在功率消耗， 被检电能表每相电流输入回路的视在功率消耗，计算被检电能表电压回路总的有功功率和 视在功率消耗、电流回路总的视在功率消耗；计算机通过设备通信总线从功耗测试单元读 取功耗测试值。电能表检验方法还包括电能表费控跳闸测试步骤，在电能表费控跳闸测试步骤前 需将跳闸检测单元的内置继电器跳闸检测端与被检电能表的三相电流输入线并联连接，或 将外置继电器跳闸检测端连接到被检电能表的跳闸控制信号输出端；在电能表费控跳闸 测试时，计算机通过设备通信总线向跳闸检测单元发出指令；跳间检测单元根据计算机的 指令，切换到相应的检测通道，开始跳间检测；若被检电能表是远程费控智能电能表，计算 机通过电表通信总线对其发出跳闸指令，命令电能表跳闸；如果被检电能表是本地费控电 能表，计算机控制程控源一直保持功率输出，直到被检电能表耗尽表内的预置电费，发生跳 闸；当跳闸检测单元检测到内置继电器的跳闸，立刻短接相应测试工位的电流回路；计算 机通过设备通信总线从跳间检测单元读取跳间检测结果；计算机通过电表通信总线向被检
5电能表发出充值指令，或者通过人工插卡充值，配合操作人员的操作使被检电能表发生合 闸动作；计算机通过设备通信总线从跳闸检测单元读取合闸检测结果。外置继电器跳闸检测时接入的跳闸控制信号为220V交流、脉冲或电平。三相标准电能表同时输出的高频有功电能脉冲和无功电能脉冲频率不低于 IOOOHz ；所述的标准时钟仪发生恒定频率的时钟脉冲频率不小于IMHz。误差计算器对三组脉冲信号误差计算，其中两组脉冲计算出的误差值分辨率不低 于0. 0001%,另一组脉冲计算出的误差值分辨率不低于0. 00005%。本发明的有益效果是可同时测量三相智能电能表的有功电能误差、无功电能误 差和时钟误差，提高智能电能表的检验效率；可测量智能电能表的三相电压回路有功功率 消耗和视在功率消耗，可测量三相电流回路视在功率消耗，解决功耗测试难题；可加载电流 进行内置式继电器智能电能表跳闸试验，可进行外置式继电器智能电能表跳闸试验，外置 式跳闸控制信号可以为脉冲、电平信号或交流220V，同时解决内置/外置继电器智能电能 表跳闸试验问题，特别解决了外置继电器智能电能表不同类型跳闸控制信号的检测问题。
图1是本发明的原理框图。
具体实施例方式以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。本发明包括计算机，用于安装检验软件以控制检验设备并处理检测结果；标准时 钟仪，用于发生恒定频率的时钟脉冲；三相程控源，为标准电能表和被检电能表提供三相电 流和电压；标准电能表，为被检电能表的参照电能表；误差计算器，用于根据标准电能表及 标准时钟仪计算被测电能表的误差；功耗测试仪，用于测试被检表的功耗；通讯模块，用于 实现计算机和设备、被检电能表之间的通信连接；跳闸监测单元，用于监测跳闸信号并自动 短接测试工位电流回路；检验装置设有复数个测试工位，每个测试工位设一功耗测试仪、一 跳闸监测单元及一误差计算器；所述的误差计算器为能对同时输入的三路高频脉冲、三路 低频脉冲进行计数并同时计算的误差计算器；所述的标准电能表为能同时计量有功电能和 无功电能并同时输出有功电能脉冲和无功电能脉冲的标准电能表。跳闸检测单元设用于检 测电流开路的内置继电器跳闸检测功能模块、外置继电器跳闸检测功能模块和用于对电流 开路进行短接的自动短接功能模块。功耗测试单元设有用于检测被检电能表每相电压输入 回路有功功率和无功功率的有功功率测试模块和无功功率测试模块、用于检测被检电能表 每相电流输入回路的视在功率消耗的视在功率消耗测试模块及用于计算被检电能表电压 回路总的有功功率和视在功率消耗、电流回路总的视在功率消耗的功耗测试计算模块。通 讯模块包括设备通信总线及电能表通信总线，计算机通过设备通信总线与三相程控源、标 准电能表、误差计算器、功耗测试单元、跳间检测单元相连使计算机通过设备通信总线对检 测设备进行通信控制并将测试结果传递给计算机，计算机通过电能表通信总线与被检电能 表相连。三相程控源设有通讯接口与计算机通讯连接使计算机控制三相程控源输出设定的 三相电压和三相电流的幅值、任意一相电压和电流之间的角度和三相电压之间的角度。1)检测设备及被检电能表连接步骤，准备三相程控源1套，标准时钟1台，具有有功电 能脉冲/无功电能脉冲同时输出功能的标准电能表1台，具有三路高频/三路低频同时输 入计算功能的误差计算器N (N为测试工位数，可以是任意正整数，如16、对等)个，功耗测 试单元N个，跳间检测单元N个，RS485通信总线2组，安装检测软件的计算机一台。三相 程控源输出三相电压、三相电流，接入标准电能表及多台被检电能表，电压串联，电流并联。 被检电能表的有功电能脉冲输出、无功电能脉冲输出及时钟脉冲输出同时接到对应测试工 位的误差计算器。误差计算器的标准有功脉冲输入端与标准表的有功脉冲输出端相连，标 准无功脉冲输入端与标准表的无功脉冲输出端相连，标准时钟脉冲输入端与标准时钟的输 出端相连。功耗测试仪与对应测试工位的被检电能表的电压、电流端相连，电压串联，电流 并联。跳闸检测单元的内置继电器跳闸检测端与被检电能表的三相电流输入线并联连接， 外置继电器跳间检测端连接到被检电能表的跳间控制信号输出端；控制计算机通过设备通 信总线连接到三相程控源、标准电能表、误差计算器、功耗测试单元、跳间检测单元的通讯 端口 ；控制计算机通过电表通信总线连接到各被检电能表。2)电能表误差测试步骤，计算机通过设备通信总线向程控源发出含三相电压、电 流、相位值的指令，程控源输出特定的电压和电流，标准电能表对有功电能、无功电能同时 计量并同时输出有功电能脉冲、无功电能脉冲，被检电能表输出有功电能脉冲、无功电能脉 冲、时钟脉冲，标准时钟发出标准时钟脉冲信号；计算机通过设备通信总线向误差计算器发 送含预置脉冲数的指令，误差计算器接收到指令后开始对同时输入的三路高频脉冲和三路 低频脉冲同时计数并计算误差，计算结果包括有功电能误差值、无功电能误差值、时钟误差 值；计算机检验软件通过设备通信总线从误差计算器读取误差结果数据。3)电能表功耗测试步骤，计算机通过设备通信总线向功耗测试单元发出启动测试 的指令；电能表功耗测试单元测试被检电能表每相电压输入回路的有功功率和视在功率消 耗，被检电能表每相电流输入回路的视在功率消耗，计算被检电能表电压回路总的有功功 率和视在功率消耗、电流回路总的视在功率消耗；计算机通过设备通信总线从功耗测试单 元读取功耗测试值。4)电能表费控跳闸测试步骤，在电能表费控跳闸测试步骤前需将跳闸检测单元的 内置继电器跳闸检测端与被检电能表的三相电流输入线并联连接，或将外置继电器跳闸检 测端连接到被检电能表的跳间控制信号输出端；在电能表费控跳间测试时，计算机通过设 备通信总线向跳间检测单元发出指令；跳间检测单元根据计算机的指令，切换到相应的检 测通道，开始跳间检测；若被检电能表是远程费控智能电能表，计算机通过电表通信总线对 其发出跳闸指令，命令电能表跳闸；如果被检电能表是本地费控电能表，计算机控制程控源 一直保持功率输出，直到被检电能表耗尽表内的预置电费，发生跳闸；当跳闸检测单元检测 到内置继电器的跳间，立刻短接相应测试工位的电流回路；计算机通过设备通信总线从跳 闸检测单元读取跳间检测结果；计算机通过电表通信总线向被检电能表发出充值指令，或 者通过人工插卡充值，配合操作人员的操作使被检电能表发生合间动作；计算机通过设备 通信总线从跳闸检测单元读取合闸检测结果。为了能更好的与各种电能表相配，外置继电器跳闸检测时接入的跳闸控制信号为 220V交流、脉冲或电平。为提高检测精度，三相标准电能表同时输出的高频有功电能脉冲和无功电能脉冲
7频率不低于1000Hz ；标准时钟仪发生恒定频率的时钟脉冲频率不小于IMHz。误差计算器对 三组脉冲信号误差计算，其中两组脉冲计算出的误差值分辨率不低于0. 0001%，另一组脉冲 计算出的误差值分辨率不低于0. 00005%。
权利要求
1.三相智能电能表检验装置，包括计算机，用于安装检验软件以控制检验设备并处理 检测结果；标准时钟仪，用于发生恒定频率的时钟脉冲；三相程控源，为标准电能表和被检 电能表提供三相电流和电压；标准电能表，为被检电能表的参照电能表；误差计算器，用于 根据标准电能表及标准时钟仪计算被测电能表的误差；功耗测试仪，用于测试被检表的功 耗；通讯模块，用于实现计算机和设备、被检电能表之间的通信连接，其特征在于检验装 置还包括能监测跳间信号并自动短接测试工位电流回路的跳间监测单元；检验装置设有复 数个测试工位，每个测试工位设一功耗测试仪、一跳间监测单元及一误差计算器；所述的误 差计算器设有能对同时输入的三路高频脉冲、三路低频脉冲进行计数并同时计算的计数计 算模块；所述的标准电能表设有能同时计量有功电能和无功电能并同时输出有功电能脉冲 和无功电能脉冲的计量输出模块。
2.根据权利要求1所述的三相智能电能表检验装置，其特征在于所述的跳间检测单 元设用于检测电流开路的内置继电器跳闸检测功能模块、外置继电器跳闸检测功能模块和 用于对电流开路进行短接的自动短接功能模块。
3.根据权利要求1所述的三相智能电能表检验装置，其特征在于所述的功耗测试单 元设有用于检测被检电能表每相电压输入回路有功功率和无功功率的有功功率测试模块 和无功功率测试模块、用于检测被检电能表每相电流输入回路的视在功率消耗的视在功率 消耗测试模块及用于计算被检电能表电压回路总的有功功率和视在功率消耗、电流回路总 的视在功率消耗的功耗测试计算模块。
4.根据权利要求1或2或3所述的三相智能电能表检验装置，其特征在于所述的通 讯模块包括设备通信总线及电能表通信总线，计算机通过设备通信总线与三相程控源、标 准电能表、误差计算器、功耗测试单元、跳间检测单元相连使计算机通过设备通信总线对检 测设备进行通信控制并将测试结果传递给计算机，计算机通过电能表通信总线与被检电能 表相连。
5.根据权利要求4所述的三相智能电能表检验装置，其特征在于三相程控源设有通 讯接口与计算机通讯连接使计算机控制三相程控源输出设定的三相电压和三相电流的幅 值、任意一相电压和电流之间的角度和三相电压之间的角度。
6.根据权利要求1所述的三相智能电能表检验方法，其特征在于它包括以下步骤1)检验装置及被检电能表连接步骤，三相程控源输出三相电压、三相电流接入标准电 能表及多台被检电能表，电压串联，电流并联；被检电能表的有功电能脉冲输出、无功电能 脉冲输出及时钟脉冲输出同时接到对应测试工位的误差计算器；误差计算器的标准有功脉 冲输入端与标准电能表的有功脉冲输出端相连，标准无功脉冲输入端与标准电能表的无功 脉冲输出端相连，标准时钟脉冲输入端与标准时钟的输出端相连；功耗测试仪与对应测试 工位的被检电能表的电压、电流端相连，电压串联，电流并联；计算机通过设备通信总线连 接到三相程控源、标准电能表、误差计算器、功耗测试单元的通讯端口 ；计算机通过电表通 信总线连接到各被检电能表；2)电能表误差测试步骤，计算机通过设备通信总线向程控源发出含三相电压、电流、相 位值的指令，程控源输出特定的电压和电流，标准电能表对有功电能、无功电能同时计量并 同时输出有功电能脉冲、无功电能脉冲，被检电能表输出有功电能脉冲、无功电能脉冲、时 钟脉冲，标准时钟发出标准时钟脉冲信号；计算机通过设备通信总线向误差计算器发送含预置脉冲数的指令，误差计算器接收到指令后开始对同时输入的三路高频脉冲和三路低频 脉冲同时计数并计算误差，计算结果包括有功电能误差值、无功电能误差值、时钟误差值； 计算机检验软件通过设备通信总线从误差计算器读取误差结果数据；3)电能表功耗测试步骤，计算机通过设备通信总线向功耗测试单元发出启动测试的指 令；电能表功耗测试单元测试被检电能表每相电压输入回路的有功功率和视在功率消耗， 被检电能表每相电流输入回路的视在功率消耗，计算被检电能表电压回路总的有功功率和 视在功率消耗、电流回路总的视在功率消耗；计算机通过设备通信总线从功耗测试单元读 取功耗测试值。
7.根据权利要求6所述的三相智能电能表检验方法，其特征在于电能表检验方法还 包括电能表费控跳间测试步骤，在电能表费控跳间测试步骤前需将跳间检测单元的内置继 电器跳间检测端与被检电能表的三相电流输入线并联连接，或将外置继电器跳间检测端连 接到被检电能表的跳间控制信号输出端；在电能表费控跳间测试时，计算机通过设备通信 总线向跳间检测单元发出指令；跳间检测单元根据计算机的指令，切换到相应的检测通道， 开始跳间检测；若被检电能表是远程费控智能电能表，计算机通过电表通信总线对其发出 跳闸指令，命令电能表跳间；如果被检电能表是本地费控电能表，计算机控制程控源一直保 持功率输出，直到被检电能表耗尽表内的预置电费，发生跳闸；当跳闸检测单元检测到内置 继电器的跳间，立刻短接相应测试工位的电流回路；计算机通过设备通信总线从跳间检测 单元读取跳间检测结果；计算机通过电表通信总线向被检电能表发出充值指令，或者通过 人工插卡充值，配合操作人员的操作使被检电能表发生合间动作；计算机通过设备通信总 线从跳闸检测单元读取合闸检测结果。
8.根据权利要求7所述的三相智能电能表检验方法，其特征在于外置继电器跳闸检 测时接入的跳闸控制信号为220V交流、脉冲或电平。
9.根据权利要求8所述的三相智能电能表检验方法，其特征在于三相标准电能表同 时输出的高频有功电能脉冲和无功电能脉冲频率不低于1000Hz ；所述的标准时钟仪发生 恒定频率的时钟脉冲频率不小于IMHz。
10.根据权利要求9所述的三相智能电能表检验方法，其特征在于误差计算器对三组 脉冲信号误差计算，其中两组脉冲计算出的误差值分辨率不低于0. 0001%，另一组脉冲计算 出的误差值分辨率不低于0. 00005%。
全文摘要
三相智能电能表检验装置和方法，涉及一种电能表检验装置和方法。普通的电能表检验装置的检验时间长；对于电能表功耗的检验，需要使用额外的仪器，每次只能检验一只电能表，效率低；对于智能电能表的费控跳闸试验无能为力。本发明包括计算机，标准时钟仪，三相程控源，标准电能表，误差计算器，功耗测试仪，通讯模块，其特征在于检验装置跳闸监测单元；检验装置设有复数个测试工位，每个测试工位设一功耗测试仪、一跳闸监测单元及一误差计算器；误差计算器设计数计算模块；所述的标准电能表计量输出模块。本发明对电能表检验快速，同时能检验功耗和费控跳闸。
文档编号G01R35/04GK102087352SQ20111003376
公开日2011年6月8日 申请日期2011年1月31日 优先权日2011年1月31日
发明者冷学道, 姜雪明, 张燕, 王炜, 王祥, 黄金娟 申请人:浙江省电力公司