一种三相交流电能表检定系统的制作方法

本实用新型涉及电能表检定领域，尤其是一种三相交流电能表检定系统。

背景技术：

一般地，三相交流电能表分为三相三线交流电能表和三相四线交流电能表两种，由于它们的接线方式不同，针对的测量信号也不同，三相三线交流电能表的测量信号为三相三线信号；而三相四线交流电能表的测量信号为三相四线信号；因此，目前，对三相交流电能表进行检定时，需要依靠人工识别被测电能表的类型(三相三线交流电能表或者三相四线交流电能表)，然后选择相应的测量信号接入三相交流电能表并对其进行检定；针对三相交流电能表的检定过程需要人工参与，检定效率低下。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种三相交流电能表检定系统，用于提高三相交流电能表的检定效率。

本实用新型所采用的技术方案是：一种三相交流电能表检定系统，包括主控制单元、电源单元、标准电能表单元和至少一个检定单元，所述检定单元包括电能表类型识别单元、被测电能表和误差计算单元；所述电源单元用于为被测电能表和标准电能表单元提供电源，所述标准电能表单元用于提供标准三相三线电能脉冲信号和标准三相四线电能脉冲信号；所述主控制单元分别与电源单元、电能表类型识别单元、标准电能表单元、误差计算单元连接；所述电源单元与电能表类型识别单元连接；所述电源单元的输出端分别与标准电能表单元的输入端、被测电能表的输入端连接；所述电能表类型识别单元与被测电能表连接；所述被测电能表的输出端、标准电能表单元的输出端与误差计算单元的输入端连接。

进一步地，所述电能表类型识别单元包括第一主控电路和识别电路，所述第一主控电路与电源单元、主控制单元连接，所述电源单元的输出端通过识别电路与被测电能表的输入端连接，所述识别电路的输出端与第一主控电路的输入端连接。

进一步地，所述识别电路包括电流互感器和第一电阻，所述电流互感器的初级绕组的一端与电源单元的输出端连接，所述电流互感器的初级绕组的另一端与被测电能表连接，所述电流互感器的次级绕组的一端接地，所述电流互感器的次级绕组的另一端与第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与第一主控电路的输入端连接。

进一步地，所述电源单元包括电源电路和多量程电流产生电路，所述电源电路用于产生电流电压信号；所述主控制单元与电源电路连接，所述电能表类型识别单元与多量程电流产生电路连接，所述电能表类型识别单元与电源电路、多量程电流产生电路连接，所述电源电路的输出端与标准电能表单元的输入端、被测电能表的输入端连接，所述多量程电流产生电路的输出端与被测电能表的输入端连接。

进一步地，所述多量程电流产生电路包括多个变压电路，所述变压电路包括变压器、第一控制开关和第二控制开关，所述电源电路的输出端与变压器的初级线圈连接，所述变压器的第一次级线圈的一端与第一控制开关的第一连接端连接，所述第一控制开关的第二连接端、变压器的第一次级线圈的另一端与被测电能表的输入端连接；所述变压器的第二次级线圈的一端与第二控制开关的第一连接端连接，所述第二控制开关的第二连接端与第一控制开关的第二连接端连接，所述变压器的第二次级线圈的另一端与第一次级线圈的另一端连接；所述电能表类型识别单元与第一控制开关的控制端、第二控制开关的控制端连接。

进一步地，所述标准电能表单元包括第二主控电路、采样电路和脉冲产生电路；所述主控制单元与第二主控电路连接；所述电源单元的输出端与采样电路的输入端连接；所述采样电路的输出端与第二主控电路的输入端连接；所述第二主控电路的输出端与脉冲产生电路的输入端连接；所述脉冲产生电路的输出端与误差计算单元的输入端连接。

进一步地，所述误差计算单元包括时基脉冲产生电路和第三主控电路，所述主控单元与第三主控电路连接，所述时基脉冲产生电路的输出端、被测电能表的输出端、标准电能表单元的输出端与第三主控电路的输入端连接。

进一步地，所述三相交流电能表检定系统还包括显示单元，所述主控制单元的输出端和/或标准电能表单元的输出端与显示单元的输入端连接。

进一步地，所述主控制单元为PC机。

进一步地，所述第一主控电路和/或第二主控电路为单片机及其外围电路。本实用新型的有益效果是：

本实用新型一种三相交流电能表检定系统，包括主控制单元、电源单元、标准电能表单元和至少一个检定单元，检定单元包括电能表类型识别单元、被测电能表和误差计算单元；电源单元用于为被测电能表和标准电能表单元提供电源，标准电能表单元用于提供标准三相三线电能脉冲信号和标准三相四线电能脉冲信号；可以实现三相交流电能表的检定，其中，利用电能表类型识别单元实现电能表类型的自动识别，提高了三相交流电能表的检定效率。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

图1是本实用新型一种三相交流电能表检定系统的一具体实施例结构框图；

图2是本实用新型一种三相交流电能表检定系统的电源单元的一具体实施例结构框图；

图3是本实用新型一种三相交流电能表检定系统的一具体实施例示意图；

图4是本实用新型一种三相交流电能表检定系统的多量程电流产生电路的一具体实施例电路图；

图5是本实用新型一种三相交流电能表检定系统的标准电能表单元的一具体实施例结构框图；

图6是本实用新型一种三相交流电能表检定系统的识别电路的一具体实施例电路图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

一种三相交流电能表检定系统，参考图1，图1是本实用新型一种三相交流电能表检定系统的一具体实施例结构框图，包括主控制单元、电源单元、标准电能表单元和至少一个检定单元，检定单元包括电能表类型识别单元、被测电能表和误差计算单元；电源单元用于为被测电能表和标准电能表单元提供电源，被测电能表用于输出被测电能脉冲信号，标准电能表单元用于提供标准三相三线电能脉冲信号和标准三相四线电能脉冲信号；主控制单元用于作为三相交流电能表检定系统的主控中心；误差计算单元用于计算被测电能表与标准电能表单元之间的误差；主控制单元分别与电源单元、电能表类型识别单元、标准电能表单元、误差计算单元连接；电源单元与电能表类型识别单元连接；电源单元的输出端分别与标准电能表单元的输入端、被测电能表的输入端连接；电能表类型识别单元与被测电能表连接；被测电能表的输出端、标准电能表单元的输出端与误差计算单元的输入端连接。

本实用新型一种三相交流电能表检定系统，包括主控制单元、电源单元、标准电能表单元和至少一个检定单元，检定单元包括电能表类型识别单元、被测电能表和误差计算单元；电源单元用于为被测电能表和标准电能表单元提供电源，标准电能表单元用于提供标准三相三线电能脉冲信号和标准三相四线电能脉冲信号；被测电能表产生被测电能脉冲信号，则利用误差计算单元可以实现三相交流电能表的检定，其中，利用电能表类型识别单元实现电能表类型的自动识别，提高了三相交流电能表的检定效率。

参考图3，图3是本实用新型一种三相交流电能表检定系统的一具体实施例示意图；本实施例中，主控制单元为PC机，可以实现人机交互，控制整个检定流程，输出并显示检定结果；并配置多路串口服务器以连接三相交流电能表检定系统中的其他部分，如图3所示，PC机通过通信线束与三相交流电能表检定系统的其他部分实现通信连接。本实施例中，三相交流电能表检定系统包括多个检定单元，每个检定单元包括一个电能表类型识别单元、一个被测电能表和一个误差计算单元，例如第一检定单元，包括电能表类型识别单元1#、被测电能表1#和误差计算单元1#，每个检定单元配置一个电能表类型识别单元和误差计算单元用于检定一个被测电能表，这样可以加快三相交流电能表的检定速度；事实上，多个检定单元之间可以共用一个电能表类型识别单元和误差计算单元，但三相交流电能表的检定速度会有所降低。

作为技术方案的进一步改进，参考图2和图3，图2是本实用新型一种三相交流电能表检定系统的电源单元的一具体实施例结构框图；图3是本实用新型一种三相交流电能表检定系统的一具体实施例示意图；电源单元包括电源电路和多量程电流产生电路，电源电路用于产生电流电压信号；主控制单元与电源电路连接，电源电路与多量程电流产生电路连接，电能表类型识别单元与电源电路、多量程电流产生电路连接，电源电路的输出端与标准电能表单元的输入端、被测电能表的输入端连接，多量程电流产生电路的输出端与被测电能表的输入端连接。本实施例中，电源电路采用程控功率源来实现，可以根据PC机的指令生成相应三相四线电压电流信号，或用于识别的电压信号；PC机与程控功率源、标准电能表单元、电能表类型识别单元之间通信连接，程控功率源与多量程电流产生电路、标准电能表单元之间通过初级电流线束实现电流传输，程控功率源的输出端通过电压线束与标准电能表单元的输入端、被测电能表的输入端、电能表类型识别单元连接实现电压传输，电能表类型识别单元与多量程电流产生电路通过初级电流线束连接实现电流传输以控制多量程电流产生电路输出的电流大小，多量程电流产生电路通过初级电流线束输出电流至被测电能表，即电能表类型识别单元接收PC机的指令控制多量程电流产生电路输出至被测电能表的电流大小。

进一步地，参考图2和图4，图4是本实用新型一种三相交流电能表检定系统的多量程电流产生电路的一具体实施例电路图；多量程电流产生电路包括多个变压电路，多个变压电路的结构相同。以第一个变压电路为例说明变压电路的结构，第一变压电路包括第一变压器U1、第一控制开关和第二控制开关，本实施例中，第一控制开关和第二控制开关采用继电器来实现，即第一控制开关为继电器1，第二控制开关为继电器2；电源电路的输出端与变压器U1的初级线圈T0连接以将电源电路的三相电流信号输入第一变压电路，第一变压器U1的第一次级线圈T1的一端与继电器1的第一主触点连接端连接，继电器1的第二主触点连接端、第一变压器U1的第一次级线圈T1的另一端与被测电能表的输入端连接以输出电流至被测电能表中；第一变压器U1的第二次级线圈T2的一端与继电器2的第一主触点连接端连接，继电器2的第二主触点连接端与继电器1的第二主触点连接端连接，第一变压器U1的第二次级线圈T2的另一端与第一次级线圈T1的另一端连接；电能表类型识别单元与继电器1的控制端(即线圈连接端)、继电器2的控制端(即线圈连接端)连接。多量程电流产生电路用于产生不同大小的电流以输入被测电能表中，实现不同电流情况下对被测电能表的检定。本实施例中，多量程电流产生电路包括多个变压电路，每个变压电路的变压器的匝数不同，可以实现将电源电路输入的电流信号转换成大小不同的电流信号。而电能表类型识别单元可输出控制信号控制继电器关断，进而可以选择相应的电流通路连通以输出相应的电流至被测电能表中。参考图4，变压电路还包括补偿电路，本实施例中，每个变压电路包括两个补偿电路。以第一变压电路为例，相应的第一补偿电路设置于第一变压器U1的第一次级线圈T1的一端与继电器1的第一主触点连接端之间；第二补偿电路设置与第一变压器U1的第二次级线圈T2的一端与继电器2的第一主触点连接端之间，设置补偿电路用于提高变压电路的电流精度。

作为技术方案的进一步改进，标准电能表单元包括第二主控电路、采样电路和脉冲产生电路；主控制单元与第二主控电路连接；电源单元的输出端与采样电路的输入端连接；采样电路的输出端与第二主控电路的输入端连接；第二主控电路的输出端与脉冲产生电路的输入端连接；脉冲产生电路的输出端与误差计算单元的输入端连接。参考图3和图5，图5是本实用新型一种三相交流电能表检定系统的标准电能表单元的一具体实施例结构框图；本实施例中，第二主控电路采用单片机主控模块和模数转换模块来实现，模数转换模块与单片机主控模块连接，单片机主控模块通过PC通信接口与PC机实现通信连接，PC机可以通过通信接口获取测量数据和发送设定参数；采样电路采用电流采样模块来实现对程控功率源输入采样电路的三相电流信号进行采样，而程控功率源输入模数转换模块的三相四线电压信号和经电流采样模块获取的电流信号，经过模数转换模块转化成数字信号输入单片机主控模块；脉冲产生电路包括第一脉冲生成模块和第二脉冲生成模块，单片机主控模块的输出端与第一脉冲生成模块的输入端、第二脉冲生成模块的输入端连接；数字信号经过单片机主控模块计算生成三相三线电能和三相四线电能，然后经过脉冲产生电路生成标准三相四线电能脉冲信号和标准三相三线电能脉冲信号输入误差计算单元。

具体地，由于三相四线电能表的A/B/C相电流分别与对应的A/B/C相电压产生电能；而三相三线电能表只有A/C相电流与对应的AB/CB线电压产生电能。其中三相三线电能表和三相四线电能表的电流部分都是一样的，只有电压部分不同。因此，三相四线电能表的总功率公式为

ΣP4＝Ua＊Ia+Ub＊Ib+Uc＊Ic；

三相三线电能表的总功率公式为

ΣP3＝Uab＊Ia+Ucb＊Ic；

其中，线电压Uab/Ucb可以用如下公式计算：

Uab＝Ua－Ub

Ucb＝Uc－Ub

获取到总功率ΣP4和ΣP3之后，由于电能是功率P在时间上的积分，W＝Pt，因此可以分别积分出三相四线/三相三线电能，即可控制脉冲产生电路产生标准三相四线电能脉冲信号和标准三相三线电能脉冲信号。

作为技术方案的进一步改进，电能表类型识别单元包括第一主控电路和识别电路，第一主控电路与电源单元、主控制单元连接，具体地，参考图3，第一主控电路与电源单元的多量程电流产生电路连接以输入控制信号用于控制多量程电流产生电路的输出电流大小，主控制单元即PC机与第一主控电路通信连接以输入控制参数至第一主控电路，第一主控电路作为电能表类型识别单元的主控中心，用于控制电源单元向被测电能表施加电压信号以及控制识别电路开始工作；电源单元的输出端通过识别电路与被测电能表的输入端连接，识别电路用于电源单元与被测电能表连接时，获取电能表识别信号；识别电路的输出端与第一主控电路的输入端连接以输入电能表识别信号至第一主控电路中进行电能表类型识别处理判断。

进一步地，参考图6，图6是本实用新型一种三相交流电能表检定系统的识别电路的一具体实施例电路图；具体地，识别电路的原理是：如果是三相三线电能表，根据其内部构造，Un端子为空，Ua、Ub、Uc信号线与Un之间为开路，电源单元向电能表施加电压时，识别电路检测不到电流；如果是三相四线电能表，Ua、Ub、Uc信号线与Un存在阻抗，施加电压时，识别电路可以检测到电流变化，识别电路的电压的变化信号即电能表识别信号，将电能表识别信号上报第一主控电路进行处理判断即可实现电能表接线方式的自动识别判断。另外，第一主控电路可以采用单片机及其外围电路来实现，电能表识别信号经过A/D转换后变成数字信号，单片机即可以通过判断该数字信号是否为零来判断是何种电能表，电压为零时，为三相三线电能表；电压大于零时，则为三相四线电能表。

参考图6，识别电路包括电流互感器T0和第一电阻R1，电流互感器T0的初级绕组的一端与电源单元的程控功率源的输出端Un(程控功率源用图6中的功率源等效图进行等效)连接，电流互感器T0的初级绕组的另一端与被测电能表(如图6中的(1)和(2)，(1)图示意的是三相四线电能表的等效图，(2)图示意的是三相三线电能表等效图)连接，电流互感器T0的次级绕组的一端接地，电流互感器T0的次级绕组的另一端与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与第一主控电路的输入端连接。

其中，图6的(1)中：当接入三相四线电能表时，在Ua、Ub或者Uc和Un之间加入电压，Un处会产生电流Ir，经电流互感器T0可以在A处产生感应电流Idetc，Idetc流经第一电阻R1在B处可以检测到Vdetc＞0；

图6的(2)中：当接入三相三线电能表时，在Ua、Ub或者Uc和Un之间加入电压，由于Un断路无电流，A处也无感应电流，B处电压Vdetc＝0。

通过识别电路获取被测电能表被施加电压时的电压变化信号，并将电压变化信号输入第一主控电路中进行处理判断，实现被测电能表的类型自动识别，进而提高检定系统的检定效率。由图6可知无论接入的被测电能表是三相三线电能表，还是三相四线电能表，只需提供三相四线供电即可实现电能表类型识别。

作为技术方案的进一步改进，参考图3，误差计算单元包括时基脉冲产生电路和第三主控电路，第三主控电路作为误差计算单元的主控中心用于计算检定误差；主控单元与第三主控电路连接，时基脉冲产生电路的输出端、被测电能表的输出端、标准电能表单元的输出端与第三主控电路的输入端连接。本实施例中，时基脉冲产生电路包括GPS控制器和精密时基源，GPS控制器的输出端与精密时基源的输入端连接，精密时基源的输出端与第三主控电路的输入端连接；GPS控制器用于获取卫星信号以为精密时基源提供时钟秒脉冲；精密时基源用于产生时基脉冲信号，时基脉冲信号用于第三主控电路进行误差检定。被测电能表向第三主控电路输入被测电能脉冲信号，以及标准电能表向第三主控电路输入标准电能脉冲信号，第三主控电路利用时基脉冲信号、被测电能脉冲信号以及标准电能脉冲信号实现被测电能表的误差计算；计算得到的误差数据通过通信网络传输至主控制单元进行输出。参考图3，检定系统包括多个检定单元，每个检定单元配置一个误差计算单元，其中，多个误差计算单元的第三主控电路共用一个时基脉冲产生电路。实际上，误差计算单元还包括显示电路，第三主控电路的输出端与显示电路的输入端连接，显示电路用于实时显示所在检定单元的检定结果。

作为技术方案的进一步改进，三相交流电能表检定系统还包括显示单元，主控制单元的输出端和/或标准电能表单元的输出端与显示单元的输入端连接。参考图3和图5，显示单元包括第一显示单元和第二显示单元，第一显示单元为PC机，PC机可以显示检定结果；而第二显示单元与标准电能表单元的单片机主控模块的输出端连接，第二显示单元为触摸显示屏，可用于显示标准电能表单元的测量数据和输入设置的设置参数。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。