基于物联网技术电能表远程在线校验装置的制作方法

本申请涉及电能校验，具体涉及一种基于物联网技术电能表远程在线校验装置。

背景技术：

1、电能计量装置是发、供、用电企业进行电能贸易的唯一依据，电能计量的正确与否直接关系到用户的利益和电力企业的经济效益。按照行业标准dl/t448--2000《电能计量装置技术管理规程》的要求，发电上网、跨区域输电、跨省输电、大用户等ⅰ类电能表至少每3个月现场检验一次。

2、随着电网规模的不断扩大、电能表数量不断增加和人才集约化管理，传统的管理模式在实际运作中渐渐难以满足实现电能表管理自动化的需要，主要体现在以下几个方面：

3、(1)数据量大，信息交互较差，数据在核对的过程中容易出错，工作量较大。

4、(2)人工周期检验工作量大、工作强度高，人工管理流程繁冗、管理效率低。

5、(3)人工检验周期较长，在周期范围内如果电能表出现故障将很难发现，从而对计费管理造成很大的影响。

6、(4)当工作人员对电能表进行一系列的检验时，需要对被检表的电压和电流与标准表进行相应的对接，重复多次对计量柜上的端子进行旋转，随着次数的增多，端子将会出现松动以及滑丝等现象，如果不能及时更换，将会存在很大的安全隐患。

7、2011年，天津大学的郭景涛发表博士论文“面向智能电网ami的网络计量关键技术与用户用电数据挖掘研究”，介绍了一种基于ami测量数据的电能表误差远程校准方法。该方法基于电能表台区相关电压、电流、线路电阻等用电数据计算电能表误差。然而，该方法的有效实施是建立在准确获取电能表台区基础用电数据及线路损耗等信息的前提上，实际中很难准确远程获取相关真实数据，限制了该方法在实际工况中的应用。

8、2017年，南方电网科学研究院与清华大学的钱斌，肖勇等人在电测与仪表期刊发表了“关口电能表远程在线校验方法及其技术实现”，介绍了一种关口电能表远程在线校验方法，采用标准表中传统的dsp/fgpa电能计量芯片进行计量误差检测，依靠光纤传输压缩数据，可传输数据量大，每秒可达23m带宽。但是由于投资巨大，无法低成本实现普及远程在线校表。

9、中国公开专利文献(cn106443562a)公开了一种电能计量装置网络化在线检验系统，包括部署在变电站电表屏柜里面的数据采集装置、数据集中装置和部署在计量中心的后台服务器；数据采集装置与电能表相连，对电能表的脉冲信号以及接入电能表前的电压u和电流i进行采集，将这些采样值报文发送给数据集中装置；后台服务器部署在计量中心用于接收数据集中装置发送的带有时标的信息，将原始的电压和电流进行电能计算，并与脉冲信号对应的电能值相比，实现对电能计量装置网络化在线检验。但同样由于传输数据量大，采样带宽必须在23m以上，成本高。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种基于物联网技术电能表远程在线校验装置，能够远程在线校表，不仅减少了人力成本，实现电能表实时在线检测计量准确性，提升计量精准度，保证供用电双方权益。

2、为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、本申请实施例提供一种基于物联网技术电能表远程在线校验装置，其特征在于：包括微控制器mcu、边缘计算数据处理器mpu、远程通讯单元、电源单元、脉冲信号计数计时单元、多路电流信号变换单元、多路电压信号变换单元和多路数据采集单元，所述电源单元和多路数据采集单元均与所述微控制器mcu电性连接，所述多路数据采集单元的输入端电性连接多路电流信号变换单元和多路电压信号变换单元，所述微控制器mcu通过串行总线连接边缘计算数据处理器mpu，所述远程通讯单元和脉冲信号计数计时单元电性连接边缘计算数据处理器mpu；

4、所述远程在线校验装置还包括温湿度补偿单元，所述温湿度补偿单元电性连接微控制器mcu。

5、所述远程在线校验装置还包括电能数据读取单元，所述电能数据读取单元通过485通讯接口连接边缘计算数据处理器mpu。

6、所述远程通讯单元采用4g/cat1提供远程通讯功能。

7、所述多路数据采集单元为多路模数转换芯片。

8、所述多路电流信号变换单元包括三路分别由依次连接的电流互感器变换电路、电流放大电路和电流滤波电路构成的单路电流信号变换单元。

9、所述多路电压信号变换单元包括三路分别由依次连接的电压互感器变换电路、电压放大电路和电压滤波电路构成的单路电压信号变换单元。

10、所述多路数据采集单元还连接有电压基准源芯片，所述微控制器mcu还连接有存储芯片。

11、所述边缘计算数据处理器mpu结合采集到的各相线电压、相电压及相电流进行傅里叶分析计算各类电参量。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用先进的多通道同步高速采样技术，同步采样3相的电压电流，最大可能地减少前置采样引入的误差；另外，本发明采用最新的异构多核的cpu，包含一个微控制器mcu和一个边缘计算数据处理器mpu，微控制器mcu用来做采样控制、电源管理、异常报警等底层任务，边缘计算数据处理器mpu可以用来做本地边缘计算，执行复杂的数值运算以及网络通讯，借助边缘计算数据处理器mpu可以让工作尽可能的在本地完成，仅把该两个电能值通过通讯单元送给上位机做判断和记录，这样不仅减少了人力成本，实现电能表实时在线检测计量准确性，提升计量精准度，保证供用电双方权益，而且可以大大减少网络负担，使整个系统的复杂性大大降低。

13、本发明对被检关口电能表接线的反极性检查、电压/电流相量图分析、电压/电流信号异常检查、所计量脉冲等的综合分析，智能化地形成被检关口电能表运行状态、准确度性能、故障隐患及发展趋势等的分析，实现基于采集数据的准确判别。

14、本发明采用高集成化高速度的mcu技术，替代旧的dsp/fgpa技术，降低检测复杂度和成本；本发明采用工业化规模化使用的数模转换芯片来取代高价的专用电能计量芯片和fpga芯片，使大规模在线使用成为可能。

技术特征：

1.一种基于物联网技术电能表远程在线校验装置，其特征在于：包括微控制器mcu、边缘计算数据处理器mpu、远程通讯单元、电源单元、脉冲信号计数计时单元、多路电流信号变换单元、多路电压信号变换单元和多路数据采集单元，所述电源单元和多路数据采集单元均与所述微控制器mcu电性连接，所述多路数据采集单元的输入端电性连接多路电流信号变换单元和多路电压信号变换单元，所述微控制器mcu通过串行总线连接边缘计算数据处理器mpu，所述远程通讯单元和脉冲信号计数计时单元电性连接边缘计算数据处理器mpu；

2.根据权利要求1所述的基于物联网技术电能表远程在线校验装置，其特征在于：所述远程在线校验装置还包括电能数据读取单元，所述电能数据读取单元通过485通讯接口连接边缘计算数据处理器mpu。

3.根据权利要求1所述的基于物联网技术电能表远程在线校验装置，其特征在于：所述远程通讯单元采用4g/cat1提供远程通讯功能。

4.根据权利要求1所述的基于物联网技术电能表远程在线校验装置，其特征在于：所述多路数据采集单元为多路模数转换芯片。

5.根据权利要求1所述的基于物联网技术电能表远程在线校验装置，其特征在于：所述多路电流信号变换单元包括三路分别由依次连接的电流互感器变换电路、电流放大电路和电流滤波电路构成的单路电流信号变换单元。

6.根据权利要求1所述的基于物联网技术电能表远程在线校验装置，其特征在于：所述多路电压信号变换单元包括三路分别由依次连接的电压互感器变换电路、电压放大电路和电压滤波电路构成的单路电压信号变换单元。

7.根据权利要求1所述的基于物联网技术电能表远程在线校验装置，其特征在于：所述多路数据采集单元还连接有电压基准源芯片，所述微控制器mcu还连接有存储芯片。

8.根据权利要求1所述的基于物联网技术电能表远程在线校验装置，其特征在于：所述边缘计算数据处理器mpu结合采集到的各相线电压、相电压及相电流进行傅里叶分析计算各类电参量。

技术总结
本申请涉及一种基于物联网技术电能表远程在线校验装置，包括微控制器MCU、边缘计算数据处理器MPU、远程通讯单元、电源单元、脉冲信号计数计时单元、多路电流信号变换单元、多路电压信号变换单元和多路数据采集单元，所述电源单元和多路数据采集单元均与所述微控制器MCU电性连接，所述多路数据采集单元的输入端电性连接多路电流信号变换单元和多路电压信号变换单元，所述微控制器MCU通过串行总线连接边缘计算数据处理器MPU，所述远程通讯单元和脉冲信号计数计时单元电性连接边缘计算数据处理器MPU。本申请能够远程在线校表，不仅减少了人力成本，实现电能表实时在线检测计量准确性，提升计量精准度，保证供用电双方权益。

技术研发人员：刘彤,谢慧勤,张琦琳,毕力,曾秀娟,吴蔚,鲁黎,周跃,李燕,吴雯,徐勤,柯君,舒皓
受保护的技术使用者：国网湖北省电力有限公司武汉供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11