便携式单相多功能电能表校验仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于电能仪表【技术领域】，具体涉及一种便携式单相多功能电能表校验仪。该校验仪包括功率源单元和多功能检测单元，功率源单元包括单片机、波形数据处理、D/A数模转换器和裂相、合相电路；多功能测试单元分别与GPS秒脉冲、高稳温补晶振、电流、电压挡位控制单元、被检表秒脉冲和被检表脉冲输入端相连接；多功能测试单元还包括上位机和光电隔离，该多功能测试单元的输出端与光电隔离相连接，光电隔离输出端连接有通信总线。该校验仪电流测量范围能达到50A、精度等级为0.1级，能够对多功能电能表进行现场进行精确检测。为企业和社会节能减排提供监测手段和合理评价标准，达到节能减排的目的，促进低碳发展。
【专利说明】便携式单相多功能电能表校验仪
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电能仪表【技术领域】，具体涉及一种便携式单相多功能电能表校验仪。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的飞速发展，各行各业对电的需求越来越大，不同时间用电量不均衡的现象也日益严重。为缓解我国日趋尖锐的电力供需矛盾，调节负荷曲线，改善用电量不均衡的现象，全面实行峰、平、谷分时电价制度，“削峰填谷”，提高全国的用电效率，合理利用电力资源，达到节能减排的目的，越来越多的多功能电能表取代了传统的普通单相电能表，国内大部分省市的电力部门已开始逐步推进包含多费率等功能的单相多功能电能表对普通单相电能表的替换工作，对用户的用电量分时计费。
[0003]为了保证电能表的电能计量的准确，各类电能表在安装使用前必须依据相应的检定规程进行检定。但在实际现场应用中，仅电能表本身准确并不一定能最终保证电能计量的准确。电能计量中经常出现这样的问题:在实验室检定合格的电能表在实际运行过程中，由于计量方式的不合理、运行方式的改变、电压互感器二次回路电压降过大、接线错误等原因，会造成计量误差过大，电量损失严重。尤其是在现场用电负荷大、倍率高时出现差错的影响更大。由于错误接线、功率因数变化、负荷变化等因素将会引起电能表出现倒转、停转、正转很慢等现象，如果不对电能表进行现场校准则很难发现。只有进行现场校准才能及时发现和纠正由于新装、轮换和设备检修等原因导致的电能表异常运行的情况，才能确保电能计量的准确性。然而目前在国内还没有电流达到50安培的高精度(精度0.1%)单相多功能电能表校验仪，为了解决多功能电能表现场校验问题，提高工作效率且便于携带，因此应该提供一种新的技术方案解决上述所有问题。
实用新型内容
[0004]本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种便携式单相多功能电能表校验仪，能够提供电流测量范围50A、精度等级为0.1级，能够对多功能电能表进行现场准确检测。
[0005]本实用新型的技术方案是这样实现的:一种便携式单相多功能电能表校验仪包括功率源单元和多功能检测单元，所述功率源单元包括单片机、波形数据处理、D/A数模转换器和裂相、合相电路；所述多功能测试单元分别与GPS秒脉冲、高稳温补晶振、电流、电压挡位控制单元、被检表秒脉冲和被检表脉冲输入端相连接；所述的多功能测试单元还包括上位机和光电隔离，该多功能测试单元的输出端与光电隔离相连接，所述光电隔离输出端连接有通信总线。
[0006]较优的，所述的波形数据处理主要采用双口 RAM存储波形数据，基波波形数据存储在单片机内部ROM中，单片机上电初始化将ROM中的基波数据写入双口 RAM中完成基波输出。
[0007]较优的，所述上位机根据需生成的谐波次数后，通过串口发送给单片机，单片机将接受到的数据存储到所述的波形数据处理的双口 RAM中完成谐波输出。
[0008]较优的，还包括显示器和键盘，单片机分别输出到所述的显示器和键盘。
[0009]本实用新型解决了【背景技术】中存在的缺陷，具有以下有益效果:
[0010]本实用新型提供的便携式单相多功能电能表校验仪，便于现场试验使用，采用新颖的裂相电路设计，使不同谐波叠加时功放输出具有较高稳定性和较低的波形失真度。该校验仪电流测量范围能50A、精度等级为0.1级，能够对多功能电能表进行现场进行精确检测，解决了多功能电能表现场校验问题，提高工作效率，同时也为企业和社会节能减排提供监测手段和合理评价标准，达到节能减排的目的，促进低碳发展。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为便携式单相多功能电能表校验仪的硬件结构框图；
[0012]图2为便携式单相多功能电能表校验仪的面板示意图；
[0013]图中:1-显示器，2-键盘，3-220V交流供电电源输入插座，4-电源开关，5_通信端口，6-电能脉冲输入端子，7-电流输出端子，8-电压输出端子，9-公共接地端。
【具体实施方式】
[0014]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0015]如图1所示的一种便携式单相多功能电能表校验仪，包括功率源单元和多功能检测单元，功率源单元包括单片机、波形数据处理、D/A数模转换器和裂相、合相电路；多功能测试单元分别与GPS秒脉冲、高稳温补晶振、电流、电压挡位控制单元、被检表秒脉冲和被检表脉冲输入端相连接；多功能测试单元还包括上位机和光电隔离，该多功能测试单元的输出端与光电隔离相连接，光电隔离输出端连接有通信总线。波形数据处理主要采用双口RAM存储波形数据，基波波形数据存储在单片机内部ROM中，单片机上电初始化将ROM中的基波数据写入双口 RAM(IDT7006)中完成基波输出。上位机根据需生成的谐波次数后，通过串口发送给单片机，单片机将接受到的数据存储到所述的波形数据处理的双口 RAM中完成谐波输出。还包括显示器和键盘，单片机分别输出到所述的显示器和键盘。本实施例中，多功能测试模块主控采用使用Atmel公司的低功耗AT89S52芯片，该芯片其具有内存容量大(8k字节EEPR0M)、抗干扰能力强、功耗低、性能高等特点，能全面控制、协调各部件的工作，提高了仪表的性能。波形数据处理采用双口 RAM的IDT7006芯片，GPS采用GPS15XL-W的塔钟控制系统，高稳温补晶振采用MCX0-14芯片，光电隔离采用6N137单通道的高速光耦合器，模拟开关采用⑶4051单8通道数字控制模拟电子开关，相位控制采用74LS85数值比较器。
[0016]本实用新型原理是:校验仪运用DSP作为主要处理芯片。模拟被测信号输入后先经过输入控制电路(包括低通滤波、信号增益控制、多路信号控制等)，之后通过AD(数模转换器)将被测电压电流信号采样成为数字信号，之后DSP通过片上串行接口 Mcbsp接收到采样信号，通过编写好的算法实现所有分析功能，之后将运算结果发送至液晶显示以及上位机显不。其中基准电压电路为AD提供参考电压，时序控制电路控制AD米样频率。多功能检测单元采用GPS高准确度的时间(主标准)和高稳定度恒温振荡器(副标准)作为时间标准。被检表秒脉冲信号、GPS秒脉冲，分别输入作为开关启停信号，控制计算标准振荡器输入的脉冲数，得出日计时误差，从而完成多功能检测部分的设计。
[0017]本实用新型的过程是:将一个周期的工频正弦波基波信号离散成长度为3600的离散序列，再以基波离散模型将相应谐波离散成长度为3600的离散序列，将两个序列按对应点累加后得到谐波叠加后的离散序列，MCU将此离散序列转换为二进制数存入高速RAM中，再通过一定频率的信号扫描高速RAM，输出二进制数送到高精度DAC进行D/A变换，得到量化的阶梯形正弦波输出，最后经低通/带通滤波器滤除高频分量，再经过前置放大和功放最终形成平滑的、具有一定驱动能力的信号，再通过变压器或电流发生器生成对应工频或有谐波叠加的电压、电流信号，实现功率源设计。单相电能表多功能检测单元采用GPS高准确度的时间(主标准)和高稳定度恒温振荡器(副标准)作为时间标准。被检表秒脉冲信号、GPS秒脉冲，分别输入作为开关启停信号，控制计算标准振荡器输入的脉冲数，得出日计时误差，从而完成多功能检测部分的设计。当接受到被检表多功能口输出的秒脉冲信号后通过模拟开关切换连接，启动T1开始计数，同时检测到GPS的秒脉冲输出的信号后模拟开关切换连接，同时启动T0开始计数，一段时间后分别停止T0和T1的计数，比较T0和T1的计数值，即GPS标准秒脉冲和被检表的秒脉冲之间的差值，得出日计时误差；当接受不到GPS信号时，就可使用高稳晶振单标准作为计时标准。
[0018]如图2所示的便携式单相多功能电能表校验仪的面板示意图，校验仪的输出端有电流输出端子7，电压输出端子8，地是公共接地端9。显示器1是是IXD显示器，显示器的像素为3640X480点，色彩为26万种。键盘2可分为数字键和功能键，通信端口 5是RS232串口端子，面板上还设有电能脉冲输入端子6。
[0019]测量是这样实现的:按照测量的需要，如测量电压或电流时，首先连接好公共接地端9，然后将电压接入校验仪相应的电压输出端子8或把电流线串入相应的电流端子7 ;在校验单相电能表时，除正确接入电压、电流外还应接入电能脉冲信号。电能脉冲的接入可通过电能脉冲输入端子6接入。打开开关电源4，这时显示屏出现菜单显示，按照菜单提示配合键盘的各种功能键，可以完成各种测量功能，方便快捷的进行各项操作。
[0020]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种便携式单相多功能电能表校验仪，其特征在于:包括功率源单元和多功能检测单元，所述功率源单元包括单片机、波形数据处理、D/A数模转换器和裂相、合相电路；所述多功能测试单元分别与GPS秒脉冲、高稳温补晶振、电流、电压挡位控制单元、被检表秒脉冲和被检表脉冲输入端相连接；所述的多功能测试单元还包括上位机和光电隔离，该多功能测试单元的输出端与光电隔离相连接，所述光电隔离输出端连接有通信总线。
2.根据权利要求1所述的便携式单相多功能电能表校验仪，其特征在于:所述的波形数据处理主要采用双口 RAM存储波形数据，基波波形数据存储在单片机内部ROM中，单片机上电初始化将ROM中的基波数据写入双口 RAM中完成基波输出。
3.根据权利要求1所述的便携式单相多功能电能表校验仪，其特征在于:所述上位机根据需生成的谐波次数后，通过串口发送给单片机，单片机将接受到的数据存储到所述的波形数据处理的双口 RAM中完成谐波输出。
4.根据权利要求1所述的便携式单相多功能电能表校验仪，其特征在于:还包括显示器和键盘，单片机分别输出到所述的显示器和键盘。
【文档编号】G01R35/04GK204203453SQ201420688221
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】何洪伟, 胡波, 曾舒帆, 李亚娟, 张自长, 付昆鹏, 廖杰, 杨春凤 申请人:云南省计量测试技术研究院