一种三相电能表现场校验系统及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种校验系统，尤其涉及一种三相电能表现场校验系统及其方法。
【背景技术】
[0002] 现有三相电能表现场校验系统主要存在如下问题：一是模拟电路与数字电路之间 缺少模数隔离电路，信号在模数转换过程中未进行电源隔离，使得在信号处理过程中系统 抗干扰能力较弱、可靠性较低，而最终影响检测系统的测量精度；二是系统缺少温度补偿功 能，由于校验仪及其内的电流互感器体积较小，取样方式一般都采用运放取样，温度敏感性 大，导致自热影响大，也大大影响了校验仪的测量精度。
【发明内容】
[0003] 本发明针对现有技术中现有三相电能表现场校验系统主要存在如下缺点：一是模 拟电路与数字电路之间缺少模数隔离电路，信号在模数转换过程中未进行电源隔离，使得 在信号处理过程中系统抗干扰能力较弱、可靠性较低，而最终影响检测系统的测量精度；二 是系统缺少温度补偿功能，由于校验仪及其内的电流互感器体积较小，取样方式一般都采 用运放取样，温度敏感性大，导致自热影响大，也大大影响了校验仪的测量精度，提供一种 模拟电路与数字电路之间设置模数隔离电路实现电源隔离并增加温度补偿模块使得系统 抗干扰能力较强、可靠性较高而大大提高系统测量精度的三相电能表现场校验系统及其方 法。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
[0005] -种三相电能表现场校验系统，包括设在模拟电路上的模拟单元、设在数字电路 上的数字单元、与模拟单元连接的被检电能表，还包括连接在模拟单元与数字单元之间的 模数隔离模块，数字单元包括用于数据显示和触摸信号输入的液晶触摸屏，被检电能表输 出的模拟信号通过接线端子输入系统，经模拟电路、模数隔离模块、数字电路进行模数转换 的信号处理，信号处理后得到的数字信号输出到液晶触摸屏，模数隔离模块对模拟电路与 数字电路之间传输的信号进行电源隔离。模拟电路和数字电路之间的每个信号的来回都经 过了模数隔离模块上的模数隔离电路进行了电源隔离。
[0006] 模拟电路包括三相电压输入电路、三相电流输入电路和温度取样输入电路三部 分。
[0007] 液晶触摸屏上设有状态显示区、向量图区、误差校验区、电工参数区、功能键区，状 态显示区、向量图区、误差校验区、电工参数区、功能键区分别位于触摸屏的顶部、左侧、中 间、底部、右侧，状态显示区用于显示当前的参数设置状态、系统时间、蓝牙状态、电池电量 状态，参数设置状态包括电表类型、输出频率、输入电流、仪器温度，向量图区用于显示测量 时的电压电流矢量相互关系的向量图及接线判别结果，误差校验区用于显示电能表现场校 验的主表误差和副表误差，电工参数区用于显示电工参数和变量，功能键区设有上下排列 的六个功能键，六个功能键分别为波形显示键、谐波分析键、变比测量键、数据保存键、数据 查询键、参数设置键。
[0008] 作为优选，模拟单元包括三相电压输入模块、三相电流输入模块、有源补偿取样模 块、程控运放模块、A/D转换器，模数隔离模块分别与A/D转换器、程控运放模块连接，三相 电压输入模块与A/D转换器之间通过电阻分压电路连接，三相电流输入模块与有源补偿取 样模块之间通过电流切换电路连接，三相电流输入模块与模数隔离模块之间通过电流切换 电路连接，有源补偿取样模块、程控运放模块、A/D转换器依次连接；
[0009] 三相电压从三相电压输入模块输入，经电阻分压电路进入A/D转换器进行模数转 换；三相电流从三相电流输入模块输入，经电流切换电路依次流经有源补偿取样模块、程控 运放模块，进入A/D转换器进行模数转换，有源补偿取样模块对输入的电流信号进行补偿 和取样，程控运放模块对输入的电流信号进行程控放大。
[0010] 作为优选，模拟单元还包括温度补偿模块，温度补偿模块与A/D转换器连接，温度 补偿模块用于温度取样，温度取样信号进入A/D转换器进行模数转换。
[0011] 温度补偿模块主要完成对仪器内部的温度进行取样，转换成小电压信号输入到多 通道16位AD转换器的第七个通道进行模数转换。
[0012] 作为优选，数字单元包括微处理器、蓝牙无线通讯模块、工控板、CPLD模块、光耦隔 离模块，光耦隔离模块上设有被检表脉冲输入端子、标准电能脉冲输出端子、485读表通讯 口，模数隔离模块分别与微处理器、CPLD模块连接，微处理器分别与工控板、蓝牙无线通讯 模块、CPLD模块、光耦隔离模块连接，光耦隔离模块分别与工控板、CPLD模块，工控板与液 晶触摸屏连接，工控板上设有网络接口、USB接口、串口调试口；微处理器控制蓝牙无线通 讯模块与手持终端进行无线通讯，工控板控制液晶触摸屏的数据输出，485读表通讯口用于 读取被检表的测量数据，网络接口用于程序调试与通讯扩展，USB接口用于校验数据导出与 程序升级，串口调试口用于程序调试与数据监控。
[0013] 微处理器控制CPLD模块输出两路频率信号，一路输出采样时序信号进入模数隔 离模块，另一路输出标准电能脉冲信号，标准电能脉冲信号经光耦隔离模块输出到标准电 能脉冲输出端子；从被检表脉冲输入端子输入电能脉冲，经过光耦隔离模块进入微处理器 进行误差计算。
[0014] 作为优选，三相电压输入模块上设有并行输入设置的A相电压输入端子、B相电压 输入端子、C相电压输入端子，A相电压输入端子、B相电压输入端子、C相电压输入端子分 别连接接入电阻分压电路。
[0015] 三相电压输入电路为A相电压输入端子、B相电压输入端子和C相电压输入端子 分别经过各自的电阻分压电路，取得三相电压小信号输入到多通道16位A/D转换器的三个 通道进行模数转换。
[0016] 作为优选，三相电流输入模块上设有并行输入设置的A相电流输入模块、B相电流 输入模块、C相电流输入模块，A相电流输入模块、B相电流输入模块、C相电流输入模块分 别连接接入电流切换电路。
[0017] 作为优选，A相电流输入模块上设有并行输入设置的A相端子电流互感器、A相钳 表，B相电流输入模块包括并行输入设置的B相端子电流互感器、B相钳表，C相电流输入模 块包括并行输入设置的C相端子电流互感器、C相钳表。
[0018] 三相电流的输入则有两种方式，一种方式是三相电流从端子面板上的六个电流端 子分别输入到内部的A相端子电流互感器、B相端子电流互感器和C相端子电流互感器，取 得三相电流小信号再分别输入到各自的电流切换电路；另一种方式是通过三把钳形电流互 感器，即A相钳表、B相钳表和C相钳表，取得三相电流小信号之后，再从端子面板上的三个 钳表端子输入到电流切换电路，数字电路中的32位微处理器输出控制信号对电流切换电 路进行二选一控制，选中的一路电流小信号输入到有源补偿取样模块进行补偿和取样，取 得三路小电压信号再输入到各自的程控运放模块，对信号进行程控放大，放大倍数也是由 32位微处理器输出控制信号进行控制，三个程控运放模块的输出信号均输入到多通道16 位A/D转换器的另三个通道进行模数转换。
[0019] 作为优选，还包括设在校验仪上的端子面板，接线端子设在端子面板上，接线端子 包括被检表脉冲输入端子、A相电压输入端子、B相电压输入端子、C相电压输入端子、公共 端子、A相端子电流互感器、A相钳表、B相端子电流互感器、B相钳表、C相端子电流互感器、 C相钳表，被检电能表上设有光电采样器、零线、进火线、出火线、四个电压接点、三个电流接 点。
[0020] 模拟电路和数字电路分别布设在模拟电路板和数字电路板上，模拟电路板和数字 电路板均为印刷电路板，模拟电路板与数字电路板之间通过180度直线接插排针连接。校 验仪外壳壳内设有端子安装板，端子安装板位于端子面板与模拟电路板之间，端子安装板 与模拟电路板之间通过90度弯折接插排针固定连接，端子安装板与端子面板之间通过螺 杆与螺母的组合进行固定连接。
[0021] 电路连接线一端接在各个相应的接线端子上，电路连接线另一端从各个相应的接 线端子穿入校验仪内，电路连接线经端子安装板的引导连接在模拟电路板上，电路连接线 被束缚在90度弯折接插排针形成的引线空间内。
[0022] 90度弯折接插排针的作用在于：90度弯折接插排针一端固定连接在端子安装板 上，另一端固定卡接在模拟电路板上，可使得通过90度弯折接插排针将端子安装板与模拟 电路板固定连接时的稳定性、平衡性能达到最佳效果