一种安装式标准表及使用该表进行校准的系统的制作方法

本实用新型涉及电能检测、仪器仪表领域，且更具体地涉及一种用于经互感器式三相智能电能表检定装置的0.02级安装式标准表及使用该表进行校准的系统。

背景技术：

电能已成为人类社会赖以生存和发展必不可缺少的一种重要能源,人类的所有活动几乎都与电有密切的关系，而电能表是检测电能使用标准的直接计量仪表，如何保证电能表校验的准确、高效、努力提高电能表的校验效率，就成为摆在各级计量检测部门亟需解决的问题。为了保持电能计量装置、测试设备的可靠性，保证电能量值溯源性和传递性的准确可靠，按照相关规程规定对仪器设备进行周期性的检定、校准是有效途径之一。一般情况下，在电能表检定装置的校验周期内，电能计量仪器设备都能正常工作，能够保持计量性能的持续稳定，但在实际使用中，由于操作方法、环境条件、使用频率、运输、振动等多种因素的影响，可能使仪器设备的性能发生变化，甚至发生不易发现的故障和意外。为了保证计量标准装置、测量设备在两次检定、校准间隔内的准确可靠，并保持良好的置信度，相关计量规范都提出了对计量标准和测量设备的期间核查要求。

目前，按照电能表的用途可分为标准电能表和计量电能的电能表两大类。计量电能的电能表适用于用电现场计量电能。标准电能表准确度等级高于计量电能的电能表，是实验室用于量值传递的和溯源的电能表。在传统电能表检定装置的检定工作中，一般采用用高精度的标准表作为比对标准，进行周期检定。普通标准电能表设计用于实验室环境下工作，在现场温湿度及电磁干扰等环境影响不能正常工作。而且常规的高精度标准表一般体积较大，在检定装置时需要多次接线，操作效率低下，普通标准电能表不适合现场环境使用，这对于校验电能表检定装置来说，也是一种考验。

技术实现要素：

针对上述技术的不足，本实用新型公开一种0.02级安装式标准表及使用该表进行校准的系统，0.02级安装式标准表具有较高的准确度等级和较好的稳定性，体积小、安装方便快捷，能够以手动的方式直接压接在电能表检定装置中作为检定电能表检定装置的标准设备，较好地解决电能检定装置检定中难题，提高了工作效率，同时，也可以作为比对标准用于用电现场实时动态检测电能表。

本实用新型采取以下技术方案：一种0.02级安装式标准表，用于以手动压接的方式压接在电能表检定装置中作为检定、量值传递和溯源标准设备，其中所述标准表包括表壳1和设置在所述表壳1内的双核计算电路，其中：

所述表壳1为立方体结构，其外形尺寸的长、宽、高为290mm×170mm×85mm，在所述表壳1前端上部设置有透明区域3，所述透明区域3下方设置有至少一个指示灯2，在所述表壳1前端中部安装有条码屏4，所述条码屏4用于设置包括所述标准表的接线方式、特制条码以及接线端子信息的铭牌，以区分普通被校电能表的条码；所述表壳1底端设置有壳体下端板6，所述壳体下端板6设置铜柱端子11与接线端子12，所述接线端子12包括电压端子7、电流端子8、脉冲端子9和rs485端子10，其中所述电压端子7和电流端子8并排交替设置，所述脉冲端子9和rs485端子10平行于所述电压端子7和电流端子8而设置；

所述双核计算电路为基于dsp+arm双核模块的双核计算电路，并且所述双核计算电路包括电压采样电路、电流采样电路、电压通道模块、电流通道模块、电压a/d转换模块、电流a/d转换模块、基准电压源、dsp+arm双核模块、液晶显示模块、存储模块、无线传输模块、电能脉冲模块、第一隔离模块、第二隔离模块以及rs485传输模块，其中所述基准电压源向所述电压a/d转换模块和电流a/d转换模块提供基准电压，所述电压采样电路和所述电流采样电路的输出端分别通过所述电压通道模块和所述电流通道模块传递至所述电压a/d转换模块和所述电流a/d转换模块的输入端，所述电流a/d转换模块和所述电流a/d转换模块的输出端分别与所述dsp+arm双核模块的输入端连接，所述dsp+arm双核模块与所述存储模块连接，并且所述dsp+arm双核模块的输出端分别与所述液晶显示模块、无线传输模块、电能脉冲模块以及第二隔离模块连接，其中所述电能脉冲模块的输出端通过所述第一隔离模块进行脉冲输出，所述第二隔离模块的输出端通过所述rs485传输模块进行信号输出；

所述标准表的准确度等级为0.02级，电流测量量程为0.003a～6a，每相功率消耗＜3w。

作为本实用新型进一步的技术方案，所述电压采样电路由串联连接的分压电阻r1和r2构成，使得输入电压采样转换成小信号输入。

作为本实用新型进一步的技术方案，所述电流采样电路包括高精度电流互感器和与所述高精度电流互感器连接的采样电阻r3，所述电流采样电路用于将输入信号转换成小电流。

作为本实用新型进一步的技术方案，所述电压a/d转换模块和所述电流a/d转换模块二者均基于32位高精度模数转换器ltc2500-32将所述电压a/d转换模块接收到的电压模拟信号转换为数字信号以及将所述电流a/d转换模块接收到的电流模拟信号转换为数字信号。

作为本实用新型进一步的技术方案，所述基准电压源基于芯片ltc6655提供低于2ppm/℃的漂移量和准确度为±0.025%的输出电压。

作为本实用新型进一步的技术方案，所述dsp+arm双核模块基于芯片tms320f28377计算接收到的电压信号和电流信号，计算公式为p=u*i,其中p为功率，u为电压，i为电流。

作为本实用新型进一步的技术方案，所述第一隔离模块和所述第二隔离模块二者均基于光电隔离器实现光电隔离。

作为本实用新型进一步的技术方案，所述无线传输模块通过无线通讯的方式与云端服务器连接，将所述无线传输模块接收到的数据传递到云端服务器，实现数据的云端上传。

本实用新型还采用以下技术方案：

利用上述技术方案所述的安装式标准表进行校验的系统，其中所述安装式标准表作为对电能表检定装置准确度的溯源而安装在经互感器式电能表检定装置中，对所述电能表检定装置的误差进行校核，以提高电能表检定装置的准确性，其中所述系统包括：

电能表检定装置，用于校验被校电能表的准确性，所述电能表检定装置设置有被校电能表、程控精密电压源、误差计算单元和控制单元，其中所述被校电能表输出端与所述误差计算单元的输入端连接，所述误差计算单元与所述控制单元双向连接，所述程控精密电压源向各单元提供工作电压、电流；

上位机，与所述电能表检定装置双向连接，用于接收所述电能表检定装置检测的数据并控制所述电能表检定装置实现对被校电能表的检测；

中央总控单元，通过高速工业can总线与所述上位机通讯，用于下达并控制所述电能表检定装置检定的命令，并接收所述上位机的命令请求；

无线通讯服务器，用于通过无线通讯的方式接收所述电能表检定装置的检测数据，并与所述中央总控单元连接通讯，实现与所述中央总控单元的信息互通。

积极有益效果：

本实用新型采用精密基准电压源ltc6655、超高精确度模数转换器(adc)ltc2500-32实现了安装式标准表的高精度、高稳定度，精度等级达0.02级，有效地保证了电能量值传递准确、可靠；

本实用新型采用单/双核32位浮点微控制单元的dsp+arm双核模块进行数据计算和处理，实现了测量数据的高速处理；

本实用新型采用云端服务器实现数据的接收，实现了数据的高安全性保存，避免丢失；

本实用新型通过rs485传输模块实现有线传递，使得远程服务器能够接收rs485传输模块传递的数据，通过无线传输模块实现数据的无线传递，从而实现了数据的多通讯；

本实用新型将隔离模块用在电能脉冲模块和rs485传输模块中，使得输出和输入之间绝缘，安装式标准表的抗干扰能力强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1为本实用新型0.02级安装式标准表的表壳结构示意图；

图2为本实用新型0.02级安装式标准表的壳体下底板上接线端子结构示意图；

图3为本实用新型0.02级安装式标准表的双核计算电路原理结构示意图；

图4为本实用新型0.02级安装式标准表的双核计算电路一个实施例的结构示意图；

图5为本实用新型利用0.02级安装式标准表进行校验的系统结构示意图；

图6为本实用新型利用0.02级安装式标准表进行校验的系统中电能表检定装置的结构示意图；

图7为本实用新型利用0.02级安装式标准表进行校验的方法的流程图；

图中标识：1-表壳；2-指示灯；3-透明区域；4-条码屏；5-连接螺栓；6-壳体下底板；7-电压端子；8-电流端子；9-脉冲端子；10-rs485端子；11-铜柱端子；12-接线端子。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，一种0.02级安装式标准表，用于以手动压接的方式压接在电能表检定装置中作为检定、量值传递和溯源标准设备，其特征在于：所述标准表包括表壳1和设置在所述表壳1内的双核计算电路，其中：

所述表壳1为立方体结构，其外形尺寸的长、宽、高为290mm×170mm×85mm，即其外形尺寸与q/gdw1356—2013三相智能电能表外壳的尺寸相同，与目前国网通用的三相智能电能表的尺寸相同，便于在电能表检定装置中手动接线和循环使用。

在所述表壳1前端上部设置有透明区域3，所述透明区域3下方设置有至少一个指示灯2，本实施例的指示灯分别为显示是否通电的电源指示灯，以及用于显示脉冲信号的脉冲指示灯；在所述表壳1前端中部安装有条码屏4，所述条码屏4用于设置包括所述标准表的接线方式、特制条码以及接线端子信息的铭牌，以区分普通被校电能表的条码，更具体地说，将标准电能表信息录入检定系统，在上表时计量装置能根据盲表条码自动识别出本标准电能表。在具体实施例中，还可以在条码屏上方的表壳上安装设置按钮，以用于设置该台标准电能表的条码信息。

如图2所示，所述表壳1底端设置有壳体下端板6，所述壳体下端板6设置铜柱端子11与接线端子12，所述接线端子12包括电压端子7、电流端子8、脉冲端子9和rs485端子10，其中所述电压端子7和电流端子8并排交替设置，所述脉冲端子9和rs485端子10平行于所述电压端子7和电流端子8而设置；在具体实施例中，电压端子7、电流端子8由电能表检定装置提供工作所需的电压、电流，脉冲端子9是由安装式标准表的dsp+arm双核模块计算的电能以脉冲形式输出，电流端子8是安装式标准表的一种通讯方式，波特率可设置。

为了便于稳定表壳1和设置在所述表壳1内的双核计算电路固定主板，在主板两侧均间隔安装有多个连接螺栓5。

如图3和图4所示，所述双核计算电路为基于dsp+arm双核模块的双核计算电路，并且所述双核计算电路包括电压采样电路、电流采样电路、电压通道模块、电流通道模块、电压a/d转换模块、电流a/d转换模块、基准电压源、dsp+arm双核模块、液晶显示模块、存储模块、无线传输模块、电能脉冲模块、第一隔离模块、第二隔离模块以及rs485传输模块，其中所述基准电压源向所述电压a/d转换模块和电流a/d转换模块提供基准电压，所述电压采样电路和所述电流采样电路的输出端分别通过所述电压通道模块和所述电流通道模块传递至所述电压a/d转换模块和所述电流a/d转换模块的输入端，所述电流a/d转换模块和所述电流a/d转换模块的输出端分别与所述dsp+arm双核模块的输入端连接，所述dsp+arm双核模块与所述存储模块连接，所述存储模块是将dsp+arm双核模块计算的电压值、电流值、功率值等参数信息储存起来。

并且所述dsp+arm双核模块的输出端分别与所述液晶显示模块、无线传输模块、电能脉冲模块以及第二隔离模块连接，液晶显示模块具体地为液晶屏，其将dsp+arm双核模块计算的电压值、电流值、功率值等参数在液晶屏上显示出来，可以直观的了解到安装式标准表的相关参数信息。

其中所述电能脉冲模块的输出端通过所述第一隔离模块进行脉冲输出，所述第二隔离模块的输出端通过所述rs485传输模块进行信号输出。

在本实用新型中，所述标准表的准确度等级为0.02级，电流测量量程为0.003a～6a，每相功率消耗＜3w，所述标准表的其它参数数据为：

电源范围：3×57.7/100～3×220/380（80%～120%）

基本电流（a）：0.3、1、1.5

波特率9600，可设置

通讯方式：rs485通讯。

在进一步的实施例中，如图4所示，所述电压采样电路由串联连接的分压电阻r1和r2构成，使得输入电压采样转换成小信号输入。所述电流采样电路包括高精度电流互感器和与所述高精度电流互感器连接的采样电阻r3，所述电流采样电路用于将输入信号转换成小电流。

在进一步的实施例中，所述电压a/d转换模块和所述电流a/d转换模块二者均基于32位高精度模数转换器ltc2500-32将所述电压a/d转换模块接收到的电压模拟信号转换为数字信号以及将所述电流a/d转换模块接收到的电流模拟信号转换为数字信号。

在上述实施例中，ltc2500-32是一款精准测量应用的超高精确度模数转换器(adc)。该器件具0.5ppm线性度32位逐次逼近寄存器型(sar)adc。工作温度范围在–40℃至85℃之间，因此可应用于工业级场景。

ltc2500-32是专有saradc架构的高准确度和速度与灵活的集成化数字滤波器相整合，以优化系统信号带宽并放宽模拟抗混叠滤波器要求。同时提供两个输出：(1)一个经过数字滤波的32位低噪声输出，该输出实现了高达148db的动态范围;(2)一个32位1msps无延迟输出，该输出由一个超范围检测位、一个表示输入电压差的24位代码和一个表示共模输入电压的7位代码组成。无延迟输出在本质上与数字滤波输出是完美匹配的，从而在那些需要使用一个附加较快速的adc与一个精准adc并行以监视信号完整性的应用中，消除了常见的失配和漂移问题。宽输入共模范围和高cmrr使ltc2500-32能够连接共模电压不断变化的信号，从而简化了模拟信号链。两个输出每个都可高度准确地表示加在两个输入端子之间的电压差。

ltc2500-32具卓越的低噪声密度，在61sps时提供148db动态范围，在1msps时动态范围则为104db。除了低噪声，ltc2500-32在宽温度范围内提供了无可比拟的0.5ppm典型inl和2ppm保证最大inl，以及低至可忽略的增益和偏移电压漂移。这些特点相结合可在带噪声的环境中实现最先进的高精确度测量，例如在工业自动化应用环境中。集成的可配置数字滤波器提供了7种滤波器类型和13种不同的降频采样因子，从而使得用户能高度灵活地针对每种应用进行带宽、滤波器响应和噪声性能的权衡折衷。

因此，ltc2500-32具有卓越的低噪声密度以及低至可忽略的增益和偏移电压漂移，这些特点使其实现最先进的高精确度测量。

在进一步的实施例中，所述基准电压源基于芯片ltc6655提供低于2ppm/℃的漂移量和准确度为±0.025%的输出电压。超稳定电压基准ltc6655在0.1hz至10hz的频率范围内具有无与伦比且仅为625nvp-p(0.25ppmp-p)的噪声水平。ltc6655是仪表和测试设备所需的高分辨率dac和adc的理想伴随器件，而其完全规定的-40°c至125°c温度范围支持汽车和工业应用。先进的曲率补偿允许这个带隙基准实现低于2ppm/℃的漂移和准确至±0.025%的输出电压，从而降低或消除了对系统校准的需求。比输出电压仅高500mv的电源直到最大电源电压为13.2v的电源都可给ltc6655低压差系列基准供电。3ppm/ma的卓越负载调节、以及±5ma提供和吸收功能加之仅为5ppm/v的电压抑制，使该器件能在宽电压和负载范围内提供一致的性能。ltc6655还提供面向低功率应用的停机模式，提供8引脚msop封装。

在进一步的实施例中，所述dsp+arm双核模块基于芯片tms320f28377计算接收到的电压信号和电流信号，计算公式为p=u*i,其中p为功率，u为电压，i为电流。

在上述实施例中，tms320f28377是一款单/双核32位浮点微控制单元（mcu），主频高达200mhz，单/双核两种型号pin16bit to pin兼容，cpu：titms320f28377单/双核浮点mcu，主频200mhz；rom：单核：32kx16bitboot-rom/secure-rom；flash：片内1mb，外扩512kx16bitnorflash；ram：单核：片内164kb，外扩256kx16bitsram；双核：片内204kb，外扩256kx16bitsram；eeprom：2kbit，at24c02c。工业级温度：-40°c/-/85°c；工作电压：4.8v/5v/5.5v。具备i2c、spi、can、epwm、eqep、ecap、mcbsp、upp等总线接口，适用于各种控制类工业设备。可用于智能抄表、电力线通信、数字电源、太阳能微型逆变器和转换器、工业驱动产品等领域。boot-rom/secure-rom，双核：2x32kx

在进一步的实施例中，所述第一隔离模块和所述第二隔离模块二者均基于光电隔离器实现光电隔离。光电隔离器是以光为媒介来传输电信号的器件，当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换，由于它具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号等优点。在本实用新型中隔离模块用在电能脉冲模块和rs485模块中，使得输出和输入之间绝缘，提高安装式标准表的的抗干扰能力。

在进一步的实施例中，所述无线传输模块通过无线通讯的方式与云端服务器连接，将所述无线传输模块接收到的数据传递到云端服务器，实现数据的云端上传。从而便捷了数据传输方式，提高了数据的安全性能，避免了数据丢失。

如图5和图6所示，利用上述实施例所述的安装式标准表进行校验的系统，在所述系统中，所述安装式标准表作为对电能表检定装置准确度的溯源而安装在经互感器式电能表检定装置中，对所述电能表检定装置的误差进行校核，以提高电能表检定装置的准确性，其中所述系统包括：

电能表检定装置，用于校验被校电能表的准确性，所述电能表检定装置设置有被校电能表、程控精密电压源、误差计算单元和控制单元，其中所述被校电能表输出端与所述误差计算单元的输入端连接，所述误差计算单元与所述控制单元双向连接，所述程控精密电压源向各单元提供工作电压、电流；

上位机，与所述电能表检定装置双向连接，用于接收所述电能表检定装置检测的数据并控制所述电能表检定装置实现对被校电能表的检测；

中央总控单元，通过高速工业can总线与所述上位机通讯，用于下达并控制所述电能表检定装置检定的命令，并接收所述上位机的命令请求；

无线通讯服务器，用于通过无线通讯的方式接收所述电能表检定装置的检测数据，并与所述中央总控单元连接通讯，实现与所述中央总控单元的信息互通。

在具体实施例中，无线通讯服务器可实现与具有无线接口的云端服务器和移动式智能设备进行信息通讯，其中移动式智能设备可以为智能手机、平板电脑等，便于随时随地接收数据，提高了数据获取的便捷性。

如图7所示，利用上述实施例所述的系统进行校验的步骤如下：

（s1）任务开始：所述中央总控单元向所述上位机下达检定指令，所述上位机执行检定指令，使得电能表检定装置处于待检状态；

（s2）检定预备：安装被校电能表和所述安装式标准表，以手动压接的方式将被校电能表和所述安装式标准表安装在所述电能表检定装置上，所述被校电能表和所述安装式标准表的电压端子、电流端子与所述电能表检定装置的端子座紧密连接在一起；

（s3）接线：将所述电能表检定装置上的脉冲线和rs485线接在被校电能表和安装式标准表的脉冲端子9和rs485端子10上，其中所述安装式标准表的接线方式为：

使所述安装式标准表的接线端子与被校电能表的接线端子连接，以便所述安装式标准表与所述被校电能表实现数据通讯；

使所述安装式标准表的接线端子与所述误差计算单元连接，使得所述安装式标准表显示的数据传递到所述误差计算单元；

（s4）启动试验项目，开始试验，被校电能表和所述安装式标准表在预先所述上位机下达设定的检定方案下，进行各个试验项目；

（s5）拆线：将被校电能表和所述安装式标准表的脉冲端子、rs485端子从所述电能表检定装置的端子座上拆卸下来，从而断开连接；

（s6）判断是否循环检测，如果需要新一轮的检测，则返回步骤（s2），如果不需要检测，则进行步骤（s7）；

（s7）数据导出、传递：将被校电能表和所述安装式标准表的检定数据导出并传递；数据被存储在数据服务器中的数据库中，便于用户查询、调用等。

（s8）任务结束。

在上述步骤中，电能表检定装置中的程控精密电压源向安装式标准表、被校电能表提供工作所需的电压、电流，它们分别计算电能，并将安装式标准表、被校电能表的电能脉冲送入误差计算单元进行比对，计算出误差，计算结果在本地显示并通过高速工业can总线上传到上位机，除了计算电能误差之外，还计算出日计时误差试验、最大需量误差试验等。同时把采集到的数据送至中央总控单元进行处理。被校电能表是用于测量电能的电能表，而电能表检定装置就是校验被校电能表的一种检定装置，安装式标准表是安装在电能表检定装置中精度较高的标准表，其精度要高于被校电能表，安装式标准表具有精度高、体积小，安装便捷、低功耗等特点，用在电能表检定装置中，作为对电能表检定装置准确度的溯源。与电能表检定装置的误差进行校核，从而提高电能表检定装置的准确性。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本实用新型的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本实用新型的范围。因此，本实用新型的范围仅由所附权利要求书限定。