一种便携式电量计量仪的制作方法

本发明涉及一种便携式电量计量仪，属于电力设备技术领域。

背景技术：

由于当下电能表更新换代速度较快以及电能表自身质量等问题，导致电能表更换频率较高，供电企业为提高优质服务质量，目前广泛采用的电能表更换方法是以保证电力用户正常用电不受换表影响为前提的，这使得换表过程中用户实际使用的一部分电量无法计量到电能表中，该部分损失电量如果计算不准确将会给电力用户、发电企业以及电力企业带来较大经济损失，直接影响电力交易的公正性，同时也会给供电企业的形象带来不良影响。

从经济效益及管理角度考虑，电力企业对电能表更换过程中带来的经济损失重视程度越来越高，越来越多的科研单位正在着力于研究如何能够方便准确的计量换表过程中漏计的电量；目前，国外暂时还没有相关的文献记载和授权专利，国内有类似的用于电能表更换时计量电能的分析仪器，例如：授权专利cn209446667u公开了一种分时计价的电能计量分析仪，但根据中华人民共和国电力行业标准dl/t448-2016《电能计量装置技术管理规程》规定，计量回路内不得接入与电能计量无关的设备，以避免影响电能计量的准确性和可靠性，另外，该仪器通过联合接线盒直接接入计量回路，对计量回路的接线形式有固定要求，而实际现场接线形式多样，因此，此方案在实际工作中使用受限,专利cn205384319u公开了一种换表电量计量装置，但此方法成本较高；专利申请cn106370926a公开了一种电能表换表作业漏计电量记录仪及使用方法，但该发明未考虑仪器接入的可靠性、电量的分时计量以及仪器设备计量的准确度等级要求，总体而言，目前国内外针对换表过程中漏计电量的研究仍缺乏高效准确的计量方法和相应的计量装置，随着智能电网的不断发展，电能表更换给供电企业带来的经济损失不可忽视，亟需对换表过程中的电量计量方法和计量设备的研制展开相关研究。

针对用电企业换表过程中无表计量的损失电量，现阶段国内外还没有可供推广使用的专用计量仪器，对于大用电企业换表过程中无法计量的损失电量，供电企业普遍采用的人工计算方法进行计算收费，其中p为换表前某一瞬间三相功率，为换表前功率因数，t为换表时间，k为计量点倍率，该方法受人为因素影响较大、准确性有待商榷，尤其是在现在全面推行分时电价计费的情况下，普遍采用的人工计算方法无法准确计算出用户实际使用的电费，难以说服换表用户进行电量电费退补；因此，为了提高优质服务质量并维护发供用三方的合法利益，亟需对换表过程中的电量计算方法和相应计量设备的研制展开研究，从而保证对无表计量电量的准确计量。

技术实现要素：

本发明提出的是一种便携式电量计量仪，其目的旨在解决现有技术在换表过程中对用户实际使用的电量无法进行分时计量的问题。

本发明的技术解决方案：一种便携式电量计量仪，其结构包括交流采样模块s300，cpu处理模块s203，积分计算模块，计时模块s210，卫星授时模块s209，存储模块s205，电池管理模块s204，人机交互模块s206；其中，交流采样模块包括a/d转换电路模块，采样时序控制电路模块；a/d转换电路模块的信号输出端与cpu处理模块的第一信号输入端连接，cpu处理模块的信号输出端与采样时序控制电路模块的信号输入端连接，采样时序控制电路模块的信号输出端与a/d转换电路模块的控制信号输入端连接，计时模块s210的信号输出端与cpu处理模块s203的第二信号输入端连接，卫星授时模块s209的信号输出端与cpu处理模块s203的第三信号输入端连接，存储模块s205的信号输出端与cpu处理模块s203的第四信号输入端连接，电池管理模块s204的信号输出端与cpu处理模块s203的第五信号输入端连接，人机交互模块s206的信号输入输出端与cpu处理模块s203的信号输入输出端连接；所述cpu处理模块s203上运行积分计算模块。

本发明的优点：本发明能够对电能表更换过程中的漏计电能进行短时分时计量。

附图说明

附图1是本发明便携式电量计量仪的原理框图。

附图2是本发明便携式电量计量仪现场使用时的三相四线接线图。

附图3是便携式电量计量仪的整体效果示意图。

附图中s212是采样时序控制电路模块，s203是cpu处理模块，s210是计时模块，s209是卫星授时模块，s205是存储模块，s204是电池管理模块，s206是人机交互模块，s207是显示模块，s208是按键模块，s201是电压电流取样电路模块，s202是信号放大电路模块，s211是a/d转换电路模块，s212是采样时序控制电路模块，s300是交流采样模块，s311是a相电压输入端口，s312是b相电压输入端口，s313是c相电压输入端口，s314是a相电流输入端口，s315是b相电流输入端口，s316是c相电流输入端口，s317是a相电压分压电路，s318是b相电压分压电路，s319是c相电压分压电路，s320是a相电流ct取样电路，s321是b相电流ct取样电路，s322是c相电流ct取样电路，s323是a相电压信号放大电路，s324是b相电压信号放大电路，s325是c相电压信号放大电路，s326是a相电流信号放大电路，s327是b相电流信号放大电路，s328是c相电流信号放大电路，s401是电压夹，s402是电流钳，s403是连接插针，s404是三相四线电能表，s405是联合接线盒,s406是便携式电量计量仪的电压输入端口，s407是便携式电量计量仪的电流输入端口。

具体实施方式

一种便携式电量计量仪，其结构包括交流采样模块s300，cpu处理模块s203，积分计算模块，计时模块s210，卫星授时模块s209，存储模块s205，电池管理模块s204，人机交互模块s206；其中，交流采样模块的信号输出端与cpu处理模块s203的第一信号输入端连接，cpu处理模块s203的信号输出端与交流采样模块的控制信号输入端连接，计时模块s210的信号输出端与cpu处理模块s203的第二信号输入端连接，卫星授时模块s209的信号输出端与cpu处理模块s203的第三信号输入端连接，存储模块s205的信号输出端与cpu处理模块s203的第四信号输入端连接，电池管理模块s204的信号输出端与cpu处理模块s203的第五信号输入端连接，人机交互模块s206的信号输入输出端与cpu处理模块s203的信号输入输出端连接；所述cpu处理模块s203上运行积分计算模块。

所述一种便携式电量计量仪，其结构还包括显示模块s207，按键模块s208；显示模块s207的信号输入端与人机交互模块s206的信号输出端连接，按键模块s208的信号输出端与人机交互模块s206的信号输入端连接；所述按键模块用于处理按键输入。

所述交流采样模块s300包括电压电流取样电路模块s201，信号放大电路模块s202，a/d转换电路模块s211，采样时序控制电路模块s212；所述电压电流取样电路模块s201包含电压输入端口s406、电流输入端口s407、a相电压分压电路s317、b相电压分压电路s318、c相电压分压电路s319、a相电流ct取样电路s320、b相电流ct取样电路s321、c相电流ct取样电路s322；所述电压输入端口s406包含有a相电压输入端口s311、b相电压输入端口s312、c相电压输入端口s313，所述电流输入端口s407包含有a相电流输入端口s314、b相电流输入端口s315、c相电流输入端口s316，所述信号放大电路模块s202包含有a相电压信号放大电路s323、b相电压信号放大电路s324、c相电压信号放大电路s325、a相电流信号放大电路s326、b相电流信号放大电路s327、c相电流信号放大电路s328；a/d转换电路模块s211的信号输出端与cpu处理模块s203的第一信号输入端连接，cpu处理模块s203的信号输出端与采样时序控制电路模块s212的信号输入端连接，采样时序控制电路模块s212的信号输出端与a/d转换电路模块s211的控制信号输入端连接，所述a相电压输入端口、a相电压分压电路、a相电压信号放大电路、a/d转换电路模块s211的第一信号输入端口依次连接，所述b相电压输入端口、b相电压分压电路、b相电压信号放大电路、a/d转换电路模块s211的第二信号输入端口依次连接，所述c相电压输入端口、c相电压分压电路、c相电压信号放大电路、a/d转换电路模块s211的第三信号输入端口依次连接，所述a相电流输入端口、a相电流ct取样电路、a相电流信号放大电路、a/d转换电路模块s211的第四信号输入端口依次连接，所述b相电流输入端口、b相电流ct取样电路、b相电流信号放大电路、a/d转换电路模块s211的第五信号输入端口依次连接，所述c相电流输入端口、c相电流ct取样电路、c相电流信号放大电路、a/d转换电路模块s211的第六信号输入端口依次连接。

所述交流采样模块s300还包括若干电压夹s401、若干电流钳s402，优选为4个电压夹、3个电流钳；所述a相电压输入端口、b相电压输入端口、c相电压输入端口、a相电流输入端口、b相电流输入端口、c相电流输入端口分别与对应的电压夹或电流钳连接，优选所述a相电压输入端口、b相电压输入端口、c相电压输入端口、a相电流输入端口、b相电流输入端口、c相电流输入端口分别与对应的电压夹或电流钳通过连接插针连接；工作时，便携式电量计量仪上的电流钳和电压夹通过联合接线盒s405分别取样测试现场的电压信号和电路信号、并将电压信号和电路信号输出给信号放大电路模块s202，信号放大电路模块s202对输入的电压信号、电流信号进行信号放大、去噪声处理，再将处理后的电压信号、电流信号输出至a/d转换电路模块s211，a/d转换电路模块s211对输入的电压信号、电流信号进行采样获取采样值，采样时序控制模块s212输出同步采样信号控制a/d转换电路模块s211进行同步采样，cpu处理模块s203读取a/d转换电路模块s211获取的采样值、并运行积分计算模块进行计算，获取各相电压、电流相位，进一步计算出三相功率因数角及三相瞬时功率，然后对各相功率进行积分计算得到电量。

所述电压电流取样电路模块s201通过电压接口连接电压输入，再经由电阻分压电路进行电压信号取样；所述电压电流取样电路模块s201经由电流输入接口连接电流信号输入，再经由ct取样电路进行电流信号取样；所述电压电流取样电路模块s201将取样的电压信号、电流信号输出至信号放大电路模块。

所述信号放大电路模块s202对输入的电压信号、电流信号进行放大、去噪声处理，然后输出到a/d转换电路模块s211。

所述a/d转换电路模块s211负责对输入的电压信号、电流信号进行连续采样。

所述采样时序控制电路模块s212输出同步采样控制信号给a/d转换电路模块s211，控制其进行同步采样。

所述cpu处理模块s203读取a/d转换电路模块s211的电压、电流连续采样值，输出给积分计算模块进行计算。

所述积分计算模块对采集的电压、电流进行分析计算，进一步根据电压、电流相位计算出三相功率因素及三相瞬时功率，进一步对各相功率进行积分计算得到电能值。

所述计时模块s210用于记录电能表更换所用时间，并记录换表开始和结束对应的日期和时间。

所述卫星授时模块s209用于对本发明测试装置进行定时卫星授时；所述卫星授时模块能实时获取卫星时间，并定时对便携式电量计量仪授时、校时。

所述存储模块s205用于断电存储所有测试记录和数据。

所述电池管理模块s204包括可充电电池及充电管理电路模块。

所述计时模块能够计量日历时间，并进行费率时段切换，并能够对各时段总运行时间进行计时。

一种利用便携式电量计量仪进行计量漏计电量的方法，该方法包括以下步骤：

s11:设电压、电流输入信号(ua,ub,uc,ia,ib,ic)频率为f,周期t＝1/f,采样时序控制电路模块输出同步采样信号控制a/d转换电路模块对输入的电压信号和电流信号进行连续采样，每周波采集1024点；采样时序控制模块输出同步采样信号频率fs＝1024*f,采集间隔t1＝1/fs；

s12:a/d转换电路模块s211对输入的电压信号和电流信号进行连续离散采样，获得各相电压和电流的每周波的采样值序列ua[0:1023]、ub[0:1023]、uc[0:1023]、ia[0:1023]、ib[0:1023]、ic[0:1023]；其中，[0:1023]指各相电压和电流每周波内各个采样值的序号；

s13:对各相电压和电流获得的采样值序列ua[0:1023]、ub[0:1023]、uc[0:1023]、ia[0:1023]、ib[0:1023]、ic[0:1023]取均方根值分别得到各相电压和电流的有效值ua2、ub2、uc2、ia2、ib2、ic2；

s14:对各相有功功率的计算方法为:其中n为每周波内采样点序号，取值0至1023，ns＝1024；

s15:进一步各相有功功率:

a相有功功率pa＝

ua[0]*ia[0]+ua[1]*ia[1]+...+ua[1023]*ia[1023]；

b相有功功率pb＝

ub[0]*ib[0]+ub[1]*ib[1]+...+ub[1023]*ib[1023]；

c相有功功率pc＝

uc[0]*ic[0]+uc[1]*ic[1]+...+uc[1023]*ic[1023]；

总有功功率ps＝pa+pb+pc；

s16:对各相无功功率采样移相90度的计算方法为:其中n为采样点序号，取值0至ns-1；n90为移相90度后的采样点序号；

s17:进一步各相无功功率计算:

a相无功功率qa＝

ua[0]*ia[256]+ua[1]*ia[257]+...+ua[1023]*ia[255]；

b相无功功率qb＝

ub[0]*ib[256]+ub[1]*ib[257]+...+ub[1023]*ib[255]；

c相无功功率qc＝

uc[0]*ic[256]+uc[1]*ic[257]+...+uc[1023]*ic[255]；

总无功功率qs＝qa+qb+qc；

s18:电能计算公式，e＝p*t,其中p为功率,t为时间；

每周期有功电能＝ps*t,其中ps为一周期时间内的平均有功功率；

每周期无功电能＝qs*t,其中qs总为一周期时间内的平均无功能功率；

s19:所述积分计算模块内置有功电能累加器ezy、每周期时间t累计一次，ezy＝ps1*t1+ps2*t2+ps3*t3+...+psn*tn；

s20:所述积分计算模块内置无功电能累加器ezw、每周期时间t累计一次，ezw＝qs1*t1+1s2*t2+qs3*t3+...+qsn*tn；

s21:将一天24小时为尖、峰、平、谷4个费率时段，其各对应的计费价格分别为j尖,j峰,j平,j谷；

s22:所述卫星授时模块定时、周期性获取高精度卫星时间并输出至所述cpu处理模块，所述cpu处理模块将卫星时间输出至所述计时模块计量，

所述计时模块以输入的卫星时间进行校时；

s23:所述计时模块计量时间进入某时段时，记录有功电能累加器ezy和无功电能累加器ezw的即时值分别为有功电能值ezy1和无功能电能值ezw1；

s24:所述计时模块计量时间超出某时段时，记录有功电能累加器ezy和无功电能累加器ezw的即时值分别为有功电能值ezy2和无功能电能值ezw2；

s25:该时段的有功电能e1＝ezy2-ezy1；

s26:该时段的无功电能e2＝ezw2-ezw1；

s27:该时段的有功电能计费m＝e*j，其中e1为该时段有功能电能，j为该时段对应的电能价格；

s28:各时段有功电能计费相加得到总有功电能计费。

本发明适用于基于分时的短时漏计电量计算。