专利名称：一种电能表误差计算器及误差计算方法
技术领域：
本发明涉及一种应用到O. 01级三相电能表检定装置上的电能表误差计算器硬件和方法，特别涉及一种电能表误差计算器及误差计算方法。
背景技术：
传统的误差计算方法都是将被校表接入的脉冲类型进行了分类，是接入高频脉冲，还是接入低频脉冲，这项工作是在校验前都必须解决好的问题，如果在校验前没有处理，传统上的误差计算器都有可能死机，或者是工作不正常；其次，按照传统上的误差计算方法，使用者需要设置很多参数，才能保证误差计算器工作正常，对于设计者还是使用者都需要去区别这些不同的参数类型，增加了很多设置麻烦；传统误差计算器的脉冲计数器中 断处理过程多数采用软件中断，控制方法大多采用了绝对定时控制理念。
发明内容
本发明要解决的技术问题，提供一种提高误差计算器计算精度和控制精度的方法，本发明还提供一种按照此方法设计出误差计算器，并将该误差计算器应用到O. 01级三相电能表检定装置上，它具有在保证测量精度的情况下，大幅度的提高工作效率优点。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。本发明的电能表误差计算器，包括单片机、IOM恒温晶振、5分频器、100分频器；单片机带有四个计数器，其中两个计数器带捕捉功能；恒温晶振分别接100分频器和5分频器，100分频器接单片机的T2计数器，5分频器接单机片的T3计数器，被校表接入单片机的TO计数器和TO捕捉中断，标准表接入单片机的Tl计数器和Tl捕捉中断，单片机通过串口连接计算机；10M恒温晶振作为脉冲调制的填充脉冲，经过100分频和5分频后分别接入单片机的T2和T3计数器，其中T2计数器接IOOKHz脉冲，该标准晶振脉冲作为时间控制量的内部计数用，T3计数器接2MHz脉冲，该标准晶振脉冲作为脉冲调制的填充脉冲，被校表脉冲接入单片机的TO计数器和TO捕捉中断，标准表脉冲接入单片机的Tl计数器和Tl捕捉中断，单片机计算好的数据通过串口传给计算机。本发明还提供了一种电能表误差计算方法，其步骤如下(I)捕捉中断捕捉中断的实现过程为在检测到被校表输出脉冲的上升沿脉冲时，就将标准表高频脉冲对应的计数器的当前值存入捕捉寄存器，再去响应捕捉中断，进入捕捉中断的中断处理程序中，执行操作。(2)脉冲调制用一个输出频率高的脉冲去填充输出频率低的脉冲，通过精确测量标准脉冲和被校表脉冲的输出频率，由这两个输出频率去计算误差，从而实现精确测量电能误差的目的。①计算频率被校表频率=(被校表累积脉冲数/标准晶振累积脉冲数)*2000000Hz
标准表频率=(标准表累积脉冲数/标准晶振累积脉冲数)*2000000Hz②计算周期被校表周期=标准晶振累积脉冲数/ (被校表累积脉冲数*2000000) s标准表周期=标准晶振累积脉冲数/ (标准表累积脉冲数*2000000) s③计算Is代表的电能被校表采集Is的电能值(El)=被校表频率/被校表常数标准表采集Is的电能值(E2)=标准表频率/标准表常数 ④推导出误差计算公式E = [(El/E2)-l]*100%= [(N1*M2*C2)/(N2*M1*C1)-1]*100%NI :被校表累积的脉冲数；N2 :标准表累积的脉冲数；Cl :被校表常数；C2 :标准表高频常数；Ml :根据整数个被校表脉冲所卡定的标准晶振脉冲数；M2 :根据整数个标准表脉冲所卡定的标准晶振脉冲数；(3)采用了模糊控制理念采用时间作为控制量，本方法的控制量是一个大概的控制周期，具体的精确控制是由被校表的输出脉冲上升沿进行控制。(4)设置参数优化处理将被校表的高频常数和低频常数合为一个参数，将预置被校表高频脉冲数和预置被校表低频脉冲数合为一个参数。捕捉中断的特点为采用边沿触发，可以选择脉冲的上升沿或下降沿作为触发条件；中断响应同时就将标准脉冲计数器的当前值存入捕捉寄存器，相比软件中断响应的时间可以大幅降低，基本上类似于硬件中断；捕捉寄存器和标准脉冲计数器都是16位计数器，可以通过软件扩展为32为计数器。脉冲调制的技术特点为引入测试频率的方法；硬件设计上采用了高精度、高稳定性、高频率的恒温晶振；采用了模糊控制理念；控制时间不同步，对电源的稳定度提出了很高的要求；硬件设计时，被校表脉冲和标准表脉冲都采用了捕捉中断。设置参数优化处理的优点是减少设置量，避免各种方式设置参数相互混淆；将校验低频和校验高频两种方式合起来处理；增加了软件防护处理，可以根据被校表的实际常数进行出错判断。硬件中断与软件中断的差异比较图I中，在控制量的第一个上升沿到来时，将被控制量的信息保存到计数器中，没有时间上的延时；在控制量的第二个上升沿到来时，将被控制量的信息再次保存到计算器中，被控制量对应的计数器两次保存的信息只有±1个脉冲的误差，即误差表示公式是
土 IA =—
m图2中，在控制量的第一个上升沿到来时，由于系统采用的是软件中断，因而由中断响应上的延时，被控制量的信息不能立即保存到计数器中，存在一个系统中断响应时间上的延时Atl ;由于Atl的问题，就会使被控制量的计数器存在Aml的计数误差；在控制量的第二个上升沿到来时，还是由于中断响应上的延时，被控制量的信息不能立即保存到计数器中，存在一个系统中断响应时间上的延时At2;由于Λ t2的问题，就会使被控制量的计数器存在Am2的计数误差；两次系统中断的响应时间Atl和Λ t2有可能不相等，因而对应被控制量的计数器两次计数误差Aml和Am2也不会相等，也就是说软件中断带来了一个新误差，就是Δ m2-Aml ;误差表不公式是
权利要求
1.一种本发明的电能表误差计算器，其特征是，包括单片机、IOM恒温晶振、5分频器、100分频器；单片机带有四个计数器，其中两个计数器带捕捉功能；恒温晶振分别接100分频器和5分频器，100分频器接单片机的T2计数器，5分频器接单机片的T3计数器，被校表接入单片机的TO计数器和TO捕捉中断，标准表接入单片机的Tl计数器和Tl捕捉中断，单片机通过串口连接计算机；10M恒温晶振作为脉冲调制的填充脉冲，经过100分频和5分频后分别接入单片机的T2和T3计数器，其中T2计数器接IOOKHz脉冲，该晶振脉冲作为时间控制量的内部计数用，T3计数器接2MHz脉冲，该晶振脉冲作为脉冲调制的填充脉冲，被校表脉冲接入单片机的TO计数器和TO捕捉中断，标准表脉冲接入单片机的Tl计数器和Tl捕捉中断，单片机计算好的数据通过串口传给计算机。
2.一种电能表误差计算方法，其步骤如下 (1)捕捉中断； 捕捉中断的实现过程为在检测到被校表输出脉冲的上升沿脉冲时，就将标准表高频脉冲对应的计数器的当前值存入捕捉寄存器，再去响应捕捉中断，进入捕捉中断的中断处理程序中，执行操作； (2)脉冲调制； 用一个输出频率高的脉冲去填充输出频率低的脉冲，通过精确测量标准脉冲和被校表脉冲的输出频率，由这两个输出频率去计算误差，从而实现精确测量电能误差的目的； ①计算频率 被校表频率=(被校表累积脉冲数/标准晶振累积脉冲数)*2000000Hz 标准表频率=(标准表累积脉冲数/标准晶振累积脉冲数)*2000000Hz ②计算周期 被校表周期=标准晶振累积脉冲数/ (被校表累积脉冲数*2000000) s 标准表周期=标准晶振累积脉冲数/ (标准表累积脉冲数*2000000) s ③计算Is代表的电能 被校表采集Is的电能值(El) =被校表频率/被校表常数 标准表采集Is的电能值(E2)=标准表频率/标准表常数 ④推导出误差计算公式E=[(E1/E2)-1]*100%=[(N1*M2*C2)/(N2*M1*C1)-I]*100% NI:被校表累积的脉冲数 N2 :标准表累积的脉冲数 Cl :被校表常数C2 :标准表高频常数 Ml :根据整数个被校表脉冲所卡定的标准晶振脉冲数 M2 :根据整数个标准表脉冲所卡定的标准晶振脉冲数 (3)采用了模糊控制理念； 采用时间作为控制量，本方法的控制量是一个大概的控制周期，具体的精确控制是由被校表的输出脉冲上升沿进行控制； (4)设置参数优化处理； 将被校表的高频常数和低频常数合为一个参数，将预置被校表高频脉冲数和预置被校表低频脉冲数合为一个参数。全文摘要
本发明公开了一种电能表误差计算器,包括单片机、10M恒温晶振、5分频器、100分频器；单片机带有四个计数器，其中两个计数器带捕捉功能；本电能表误差计算器通过捕捉中断、脉冲调制、采用了模糊控制理念、设置参数优化处理的误差计算方法，从硬件及软件设计上保证了采集脉冲的精度问题。另外本发明的误差计算器还特别解决了低频脉冲控制低频脉冲的测量精度问题和测量时间问题，在保证测量精度的情况下，大幅度的提高工作效率。
文档编号G01R35/04GK102636769SQ20121011299
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者张红, 徐鼎, 李哲, 李琮琮, 李鹏, 杨静, 陈琳 申请人:山东电力研究院