一种电能表自动检定流水线的在线检测核查装置制造方法
【专利摘要】一种电能表自动检定流水线的在线检测核查装置，所述装置由采样滤波模块、计量模块、数据处理模块、电源及外围模块和接线端子所组成。连接精密电压互感器和锰铜分流器的采样滤波模块连接由计量芯片组DSP构成的计量模块，并通过计量模块连接到由微处理器构成的数据处理模块，电源及包括实时时钟、数据接口设备以及人机接口的外围模块分别接数据处理模块的相应端口。本实用新型能够在自动检定流水线正常运行的同时，也完成对自动检定流水线的检测与核查，做到既不影响电能表检定生产，又能实时、在线地使用本实用新型对检定流水线进行检测、核查，并且整个过程自动完成。本实用新型适用于电能表自动检定流水线的在线检测核查使用。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及电能表自动检定流水线的现场在线检测、核查装置设计，属电力 计量【技术领域】。 -种电能表自动检定流水线的在线检测核查装置
【背景技术】
[0002] 现在全国各个省级电力公司的电能表都要集中该省计量中心采用自动检定流水 线进行集中检定，检定完毕的电能表等再通过统一配送分发到全省的各个地市、县进行安 装。检定时，电能表自动检定流水线根据生产调度平台下发的检定任务，从电能表仓库将待 检的电能表出库送至检定流水线的承载托盘上，并固定在托盘上通过传输带输送到各测试 工位进行各项试验检测。当托盘输送电能表到指定的工位时，检定流水线的自动接线单元 立即对被检电表及托盘进行准确定位，再对托盘上的电能表电压、电流、辅助端子进行可靠 压接。压接完成后再分别进行直观和通电检查、工频耐压、基本误差、多功能检定等试验，并 将结果上传保存。
[0003] 计量检定装置、计量标准、检测设备都必需定期进行检测、核查，才能确保检定装 置、计量标准、检测设备的准确性和可靠性。电能表自动检定流水线更是如此，由于电能表 自动检定流水线存在转动机构，依靠皮带轮传输、接线依靠气泵提供压力自动压接，与常规 的静态检定装置相比，存在更多的震动、磨损等影响量，并且电能表自动检定流水线检定的 电能表数量多，所需的输出功率大，对准确度、可靠性影响的因数也更多。如果电能表自动 检定流水线存在压接、接触、标准表或信息通讯的问题或故障，则会造成大量电能表的错检 或误检。因此对电能表自动检定流水线更需要经常进行检测、核查，以便及时发现问题，解 决问题。
[0004] 使用现有的检测设备和检测方法对电能表自动检定流水线进行检测、核查还存在 以下问题：（1)必须停止生产才能检测、核查。由于对电能表自动检定流水线检测的节奏无 法做到与自动检定流水线正常自动运行的节奏同步，并且检定流水线上存在皮带轮传输、 气泵压接等机构，从安全性、可靠性的因数考虑，均必需停止生产运行才能进行检测。停止 生产进行检测，可能会造成全省用表紧张，按检测每个单元需1天时间计算，10个单元全部 检测完毕一般需要10天以上。10个单元停止生产10天，电能表的检定量就会减少10余 万块，造成检定合格的电能表数量无法满足全省的需求。（2)检测条件与运行条件不一致。 若采用传统的检测方法进行检测，标准设备只能通过人工连线接入，而电能表检定流水线 进行检定时是通过气泵自动压接的，接触电阻、回路的电磁场和干扰都不一样，因此无法在 现场的实际情况条件下进行检测。（3)需消耗大量的时间、人力和物力。采用现有的检测设 备和检测方法对电能表自动检定流水线进行检测，就无法充分利用自动检定流水线的自动 检测功能。需要停下生产后，再人工操作。检定人员和检定设备每次只能对一个单元进行 检测，若要完成多个单元，则需要消耗大量的时间、人力和物力。
[0005] 本实用新型设计一种电能表自动检定流水线的现场检测、核查装置，能够在自动 检定流水线正常运行的同时，也完成对自动检定流水线的检测与核查，做到既不影响电能 表检定生产，又能实时、在线地使用本实用新型对检定流水线进行检测、核查，并且整个过 程自动完成，不需要增加额外的人力、物力。
【发明内容】
[0006] 本实用新型的目的是，根据现有检测设备和检测方法对电能表自动检定流水线进 行检测、核查存在的问题，公开一种电能表自动检定流水线的在线检测、核查装置。
[0007] 本实用新型的技术方案是，本实用新型自动检定流水线检测核查装置由采样滤波 模块、计量模块、数据处理模块、电源及外围模块和接线端子所组成；连接精密电压互感器 和锰铜分流器的采样滤波模块连接由计量芯片组DSP构成的计量模块，并通过计量模块连 接到由微处理器构成的数据处理模块，电源及包括实时时钟、数据接口设备以及人机接口 的外围模块分别接数据处理模块的相应端口，可适合各种规格电能器检测的接线端子连接 装置的输出端口。
[0008] 本实用新型的技术原理是，本实用新型采用高速模/数转换器与计量芯片组DSP 将来自精密电压互感器、锰铜分流器的模拟信号转换为数字信号，并对其进行数字积分运 算，从而精确地获得有功电能量和无功电能量。检测核查装置具有有功功率和无功率两路 脉冲输出，可用于对检测核查装置的检定。本实用新型的计量模块具有数字功率、相位和有 效值偏移自动校正功能，具有较好的可靠性和稳定度。
[0009] 本实用新型根据现有电能表自动检定流水线所能检定的电能表的结构尺寸和接 线方式种类，设计出若干个检测核查装置。检测核查装置的外型尺寸、接线端子与自动检定 流水线对应的被检电能表一致。检测核查装置的精度等级比被检电能表的精度等级更高， 为0.1级。检测核查装置的制作选用高稳定性、高可靠性的原材料和元器件。经过EMC等 性能试验检测考核具有较好的稳定性和可靠性，经过更高的计量标准检定得到了检测核查 装置在各测试点的误差值和功能参数值。
[0010] (1)采样滤波模块：电压信号的采样通过精密电压互感器实现，电流信号的采样 采用锰铜分流器实现。电压信号、电流信号的二次变化范围为±〇.5V;每条通道在信号采 样之后再进行抗失真滤波，通道电路中的抗失真滤波器是一种低通单极点滤波器，衰减倍 频为-20dB/10。本实用新型采样滤波模块，对于单相检测核查装置的采样滤波模块分为2 路通道，1路电压、1路电流；对于三相检测核查装置的采样滤波模块有6路通道输入，其中 3路电压、3路电流。
[0011] (2)计量模块：计量模块是检测核查装置的技术核心，其核心部件为计量芯片。高 速模/数转换器及DSP计量芯片组将来自精密电压互感器、锰铜分流器的模拟信号转换为 数字信号，并对其进行数字积分运算，从而精确地获得有功电能量和无功电能量。
[0012] 本实用新型采用计量芯片是一款高准确度的三相电能计量芯片，是集成了数字积 分器，基准电路，温度传感器，以及所有进行有功，无功和视在电能计量以及有效值计量所 需的信号处理元件。技术上支持 IEC60687、IEC61036、IEC61268、IEC62053-21、IEC62053-22 和IEC62053-23标准。适用于三相三线，三相四线和其它接线方式。计量模块在温度为25 度时，在1000:1的测量范围内，其有功电能误差小于0. 1%。提供有功电量、无功电量、视在 电量，电压有效值，电流有效值和采样波形数据。计量模块具有数字功率、相位和有效值偏 移自动校正功能，提供线电压骤降和电压检测的片内用户可编程阈值电压，因此具有较好 的稳定度。
[0013] (3)数据处理模块：数据处理模块通过SPI兼容串行接口与计量模块接口连接并 交换数据，主要用于完成各类数据统计、分类、时钟、显示驱动、外设接口、通讯等功能性的 控制。微处理器依据相应要求对数据进行处理，其结果保存在数据存储器中，并随时向外部 接口提供信息或进行数据交换。这种数字化电能表的原理如图1检测核查装置的工作原理 图所示。
[0014] (4)电源及外围电路：电源单元将从电压通道输入一次电压变换为5V的检测核查 装置内部工作电源。外围电路包括人机交互的按键响应和处理。检测核查装置还有两路脉 冲输出，一路为有功功率，另一路为无功率，两路脉冲可用于对检测核查装置的检定。
[0015] 检测核查装置在电能表自动检定流水线上自动完成压接后，电能表自动检定流水 线对被检电能表开始正常检定。电压、电流输入到检测核查装置后，电压通过精密电压互感 器、电流通过锰铜分流器采样转换为幅值不大于5V的电压信号，电压、电流的二次信号经 滤波器进行抗干扰过滤后，输入到A/D转换为数字信号，每个周期256个采样点。
[0016] 计量芯片将波形数据点按每一周期进行傅里叶变换，从而得到每个通道输入信号 的幅值A和相位移Φ ;幅值A和相位移Φ的计算可将采样信号f(t)按傅里叶级数展开， 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为采样点数，f(i)为信号的采样值。则可得信号f(t)的基波幅值Ai和相 位移Φ i为：
[0020] -4 = ^1% +1| ⑶
[0021] Φ! = arctan (a^b!) (4)
[0022] 得到了每个通道信号的幅值和相位，从而可以精确地获得每一相别的、总的有功 电能量和无功电能量。通过组合计算还可得到各种所需的电参数。
[0023] 检测核查装置具有P/F转换器，能按照设定的常数，根据输入的电能功率实时在 线地输出脉冲。
[0024] 检测核查时，电能表自动检定流水线将检测核查装置当作一块普通的被检表进行 检测。检测核查装置的输出脉冲输入到自动检定流水线对应表位的误差器进行误差计算， 并将结果上传到上位机供分析处理。
[0025] 检测核查装置对自动检定流水线的检测核查时，将检测核查装置当作一块普通的 被检电能表放置在检定托盘内，可以通过指令发送到自动检定流水线的任何检定单元的任 何检定工位进行检测核查。也可以同时安排多个核查装置同时分布在自动检定流水线的不 同检定工位同时进行检测核查。电能表自动检定流水线在进行对被检电能表检定的同时， 也在对检测核查装置进行检测，检测核查装置的误差和其他技术指标同时也上传到上位 机，也完成了检测核查装置对自动检定流水线的核查。如果电能表自动检定流水线对检测 核查装置的检测误差、技术指标与标准装置检定检测核查装置得到的误差、技术指标有较 大差异，则可以怀疑电能表自动检定流水线的工位压接、标准表或信息通讯是否存在问题 或故障，可通过对具体的技术指标进行分析解决。
[0026] 本实用新型适用于电能表自动检定流水线的在线检测核查使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0027] 图1为本实用新型检测核查装置的工作原理图；
[0028] 图2为本实用新型单相检测核查装置的接线端子设计图；
[0029] 图3为图2中单相检测核查装置的600A及以下电流接线端子接线孔；
[0030] 图4为图2中单相检测核查装置的600A及以上电流接线端子接线孔；
[0031] 图5为三相直接接入式的检测核查装置接线端子设计图（端孔为Φ8. 5);
[0032] 图6为三相直接接入式的检测核查装置接线端子设计图（端孔为Φ7. 5);
[0033] 图7为本实用新型三相经互感式接入的检测核查装置接线端子设计图。
【具体实施方式】
[0034] 本实用新型的【具体实施方式】如下：
[0035] 本实施例自动检定流水线检测核查装置的工作原理图如图1所示。本实施例自动 检定流水线检测核查装置由采样滤波模块、计量模块、数据处理模块、电源及外围模块和接 线端子所组成；连接精密电压互感器和锰铜分流器的采样滤波模块连接由计量芯片组DSP 构成的计量模块，并通过计量模块连接到由微处理器构成的数据处理模块，电源及包括实 时时钟、数据接口设备以及人机接口的外围模块分别接数据处理模块的相应端口，可适合 各种规格电能器检测的接线端子连接装置的输出端口。
[0036] 本实施例装置是根据现有电能表自动检定流水线所能检定的电能表的结构尺寸 和接线方式种类，采用可靠性、稳定性高的计量芯片，设计出符合自动检定流水线自动接线 规格的单相、三相检测核查装置。检测核查装置的外型尺寸、接线端子与自动检定流水线对 应的被检电能表一致。
[0037] 1、按尺寸分类
[0038] 单相智能电能表的尺寸分2种，单相本地费控智能电能表、单相本地费控载 波电能表和单相远程费控载波电能表的尺寸为160mmX112mmX71mm ;单相本地费控 智能电能表、单相本地费控载波电能表和单相远程费控载波电能表另一种尺寸为： 160mmX 112mm X 58mm〇
[0039] 三相智能电能表的尺寸有2种，三相直接接入式智能电能表、三相经互感接入式 智能电能表的开盖尺寸为222. 5mmX 170mmX75mm ;无线通讯模块外置的三相智能电能表、 载波模块外置的三相智能电能表的开盖尺寸为：222. 5mmX 170mmX85mm。
[0040] 根据以上情况，检测核查装置从外观尺寸上考虑，需要做1种单相检测核查装置、 1种三相检测核查装置。虽然单相智能电能表、三相智能电能表各有2种尺寸规格，但只是 在厚度上有差异，自动检定流水线已充分考虑了这一问题，其接线端子能根据电能表尺寸 规格自动上下调整，确保能可靠压接。
[0041] 2、按接线分类
[0042] 单相检测核查装置的接线端子排布与单相电能表的接线端子排布一致，如图2单 相检测核查装置的接线端子设计图所示，图3和图4分别为单相检测核查装置的600A及 以上、600A及以下的电流接线端子接线孔，接线孔外口采用倒角120° ;三相直接接入式的 检测核查装置接线端子排布如图5和图6所示；三相经互感式接入的检测核查装置接线端 子排布如图7所不。
【权利要求】
1. 一种电能表自动检定流水线的在线检测核查装置，其特征在于，所述装置由采样滤 波模块、计量模块、数据处理模块、电源及外围模块和接线端子所组成；连接精密电压互感 器和锰铜分流器的采样滤波模块连接由计量芯片组DSP构成的计量模块，并通过计量模块 连接到由微处理器构成的数据处理模块，电源及包括实时时钟、数据接口设备以及人机接 口的外围模块分别接数据处理模块的相应端口。
2. 根据权利要求1所述的一种电能表自动检定流水线的在线检测核查装置，其特征在 于，所述采样滤波模块，对于单相检测核查装置的采样滤波模块分为2路通道，1路电压、1 路电流；对于三相检测核查装置的采样滤波模块有6路通道输入，其中3路电压、3路电流。
3. 根据权利要求1所述的一种电能表自动检定流水线的在线检测核查装置，其特征在 于，所述计量芯片是集成了数字积分器，基准电路，温度传感器，以及所有进行有功，无功和 视在电能计量以及有效值计量所需的信号处理元件。
4. 根据权利要求1所述的一种电能表自动检定流水线的在线检测核查装置，其特征在 于，所述数据处理模块通过SPI兼容串行接口与计量模块接口连接。
【文档编号】G01R35/04GK203909270SQ201420293299
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月4日 优先权日:2014年6月4日
【发明者】刘水, 黄洋界, 赵震宇, 祝婧, 赵燕, 朱亮, 胡艳 申请人:国家电网公司, 国网江西省电力科学研究院