一种三相电能表自动化流水线检定系统的制作方法

1.本发明涉及电能表检定领域，尤其是涉及一种三相电能表自动化流水线检定系统。


背景技术：

2.随着电网运行质量的提高，智能电能表的功能越来越多，对于电能表检定装置的要求也越来越高，电能表检定人员需要检定的项目趋于复杂化，为提升工作效率以及电能表检定的准确性，目前出现了电能表自动化检定技术，如公开号为cn207318702u的实用新型公开的一种具备进行智能故障判断的电能表检定装置，主要包括计算机、三相电能表装置台体和并行通讯单元；三相电能表装置台体上设置有误差仪、标准电能表、标准时钟仪、三相程控信号源、功放模块和故障智能判断模块；故障智能判断模块包括电流开路检测单元、温度监测告警单元。与现有技术相比，本实用新型电能表检定装置具备电流回路温度监测、电流回路开路检测、并行通讯模块故障定位的功能，可以明确定位到故障表位，方便实用人员快速排除故障。本实用新型检测前通过对电能表电能误差、日计时时误差、通讯报文的分析，可以快速判断表位辅助端子的故障，提示检验人员及时处理，有效避免误检的发生。
3.但现有的电能表自动化检定技术中，无论是通讯性能还是数据输出性能，都需要进一步进行提升。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提升通讯性能和数据输出性能的三相电能表自动化流水线检定系统。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.一种三相电能表自动化流水线检定系统，用于对被测电能表进行检定，所述系统包括处理主机、功率源、主标准表、比对标准电能表、主误差仪、标准时钟、误差仪单元、通信模块、串口服务器和载波通信模组；
7.所述处理主机分别连接功率源、比对标准电能表和串口服务器，所述功率源分别连接误差仪、主标准电能表和比对标准电能表，所述主标准电能表还连接所述误差仪，所述误差仪单元分别连接所述误差仪和标准时钟，所述误差仪单元包括多个相互连接的子误差仪，每个子误差仪均用于连接对应的被测电能表，所述子误差仪和被测电能表的连接线路中设有断路器；所述通信模块分别连接各个被测电能表和串口服务器，所述串口服务器还通过所述载波通信模组连接所述被测电能表。
8.进一步地，所述功率源包括相互连接的信号源和功率放大器。
9.进一步地，所述功率源为调制功率放大器，该调制功率放大器的电流功切箱具备10ma和5ma电流档位。
10.进一步地，所述信号源为三相arm信号源。
11.进一步地，所述主标准电能表设有具备电流ct补偿、周波采样频率和谐波测量功能的处理器。
12.进一步地，所述主误差仪和误差仪单元均采用arm误差计算器，该arm误差计算器具有电脉冲和蓝牙脉冲同时接入功能。
13.进一步地，所述通信模块为蓝牙模组，该蓝牙模组配置有主模式和从模式，所述主模式用于处理主机通过该蓝牙模组与被测电能表通讯；所述从模式用于将蓝牙模组模拟为无线断路器，接收被测电能表的命令信号，进行被测电能表跳闸功能模拟和测试。
14.进一步地，所述载波通信模组包括hplc和微功率无线通讯模组，对被测电能表进行宽带载波通讯和微功率无线通讯。
15.进一步地，每个子误差仪均通过电脉冲和蓝牙脉冲采样模组连接对应的被测电能表，所述电脉冲和蓝牙脉冲采样模组包括蓝牙转换器、脉冲信号自动切换器和设置在被测电能表上的蓝牙模块，所述蓝牙转换器分别连接串口服务器和脉冲信号自动切换器，所述蓝牙转换器还通信连接所述被测电能表上的蓝牙模块，所述脉冲信号自动切换器分别连接子误差仪和通过辅助针的方式连接被测电能表，所述被测电能表还连接所述串口服务器。
16.进一步地，所述被测电能表首先与蓝牙转换器建立连接，蓝牙转换器再和串口服务器连接；被测电能表的有功脉冲、日计时脉冲也由蓝牙转换器传输给脉冲信号自动切换器转换成电脉冲再传输至对应的子误差仪。
17.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
18.本发明对整个三相电能表自动化流水线检定系统进行了改进，设置了：
19.功率放大器，采用大功率d类放大器,增加小电流档位，提升电压输出容量，源输出稳定，带负载能力强，功率稳定度高；
20.装置信号源，采用arm高速处理器作为核心控制器，升源速度快；
21.脉冲接收功能，新增蓝牙脉冲接收功能，可将电能表输出的电能、日计时蓝牙脉冲输出信号转换成电能表检定装置可识别的脉冲信号；利用蓝牙模块低功耗、多频段技术，可排除表位之间的通讯干扰，保证测试准确性；
22.蓝牙通讯模组，可对多芯表进行一对一蓝牙通讯。
附图说明
23.图1为本发明实施例中提供的一种三相电能表自动化流水线检定系统的结构示意图；
24.图2为本发明实施例中提供的一种功率放大器的原理框图；
25.图3为本发明实施例中提供的一种信号源的原理框图；
26.图4为本发明实施例中提供的一种主标准电能表的原理框图；
27.图5为本发明实施例中提供的一种误差仪的原理框图；
28.图6为本发明实施例中提供的一种通信模块的蓝牙通讯具备主从模式的原理框图；
29.图7为本发明实施例中提供的一种通信模块的hplc原理框图；
30.图8为本发明实施例中提供的一种通信模块的通讯原理框图；
31.图9为本发明实施例中提供的一种电脉冲和蓝牙脉冲采样模组的原理框图。
具体实施方式
32.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
33.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
35.实施例1
36.如图1所示，本实施例提供一种三相电能表自动化流水线检定系统，用于对被测电能表进行检定，系统包括处理主机、功率源、主标准表、比对标准电能表、主误差仪、标准时钟、误差仪单元、通信模块、串口服务器和载波通信模组；
37.处理主机分别连接功率源、比对标准电能表和串口服务器，功率源分别连接误差仪、主标准电能表和比对标准电能表，主标准电能表还连接误差仪，误差仪单元分别连接误差仪和标准时钟，误差仪单元包括多个相互连接的子误差仪，每个子误差仪均用于连接对应的被测电能表，子误差仪和被测电能表的连接线路中设有断路器；通信模块分别连接各个被测电能表和串口服务器，串口服务器还通过载波通信模组连接被测电能表。
38.下面对各部分进行详细描述。
39.一、功率源
40.功率源包括相互连接的信号源和功率放大器。
41.功率源整体设计原理不变，采用调制功率放大器，电流功切箱具备10ma、5ma电流档位，主要针对功率源小电流输出性能进行提升，电压、电流带载能力进行改进设计。原理框图如图2所示。
42.信号源更换成全新的三相arm信号源：
43.1)配合电压、电流功切箱改造，升级量程切换程序，确保电流量程控制正常；
44.2)根据新增量程切换档位，改变相应电流档位下的d/a转换器的小信号输出幅值；
45.3)增加电压、电流各次谐波幅值和相位修正系数；
46.信号源的原理框图如图3所示。
47.二、主标准电能表
48.线体更换成全新的三相arm标准电能表。
49.1)处理器为stm32f407，提升cpu计算能力；
50.2)具备电流ct补偿板，提升电流回路采样性能；
51.3)具备周波采样频率，提升电压、电流测量性能；
52.4)具备谐波测量功能，具备全波电能、基波电能、谐波电能输出功能(包括谐波正向和谐波反向)，可直观观察谐波电压电流幅值、含量、功率等值,满足新一代多芯表试验要求。
53.原理框图如图4所示。
54.三、误差仪模块
55.针对智能物联电能表起动试验方式的改变以及多芯表采用蓝牙模组输出电能脉冲及时钟脉冲：
56.1)采用arm误差计算器，脉冲采集输入接口硬件升级，具备电脉冲和蓝牙脉冲同时接入功能。
57.2)增加智能物联电能表起动试验模式，同时兼容现有表模式；
58.3)增加测试模式，满足两路蓝牙脉冲同时输入及误差测试要求；
59.4)原理框图如图5所示。
60.四、通信模块
61.针对智能物联电能表表去掉辅助端子，通讯模式由485变成无线蓝牙通讯模式，同时增加了hplc上行通讯模组，检测装置为实现对智能物联电能表进行通讯功能检测，需增加蓝牙通讯接口和hplc通讯接口，同时保留传统的485接口；
62.1)增加串口服务器扩展串口，实现串口rs232转无线蓝牙通讯；
63.2)每表位配置一组无线蓝牙通讯模块，可实现对表一对一无线蓝牙通讯；
64.3)装置蓝牙通讯具备主从模式，两种模式可通过pc机软件灵活配置，能够同时建立连接。当蓝牙模组作为主模式时，pc可通过蓝牙模组与被测表通讯，实现参数设置、数据抄读、电量清零、密钥下装和密钥恢复等；当装置蓝牙模组作为从模式时，可模拟无线断路器，接收被测表命令，实现被测表跳闸功能模拟和测试，如图6所示。
65.4)增加hplc和微功率无线通讯模组，装置可实现对被测表进行宽带载波通讯和微功率无线通讯；hplc原理框图如图7所示。
66.a)采用东软hplc载波抄控器，具备互联互通功能，满足国网13版、20版和物联智能表hplc宽带载波通讯测试；
67.b)13版和20版电能表：通过485抄读被测表地址，根据地址逐个对被测
68.表进行hplc通讯测试；
69.c)智能物联表：通过条码或二维码抄读物联表地址，根据地址逐个对被测表进行hplc通讯测试；通讯原理框图如图8所示。
70.五、电脉冲和蓝牙脉冲采样模组
71.每个子误差仪均通过电脉冲和蓝牙脉冲采样模组连接对应的被测电能表，
72.1)传统校表模式下，被测表辅助针信号都是通过物理连接方式由表端引入检测设备。有功脉冲、日计时脉冲入误差计算器，485通讯进入串口服务器。智能物联电能表取消辅助端子，采用蓝牙通讯方式。检测装置每表位增加蓝牙转换器，具备两路蓝牙脉冲同时采集功能，满足智能物联电能表表检定要求，通过mac地址和被测表一一配对。被测表通讯时先与蓝牙转换器建立连接，蓝牙转换器再和串口服务器连接，被测表有功脉冲、日计时脉冲也由蓝牙转换器转换成电脉冲再进入误差计算器，利用蓝牙模块低功耗、多频段技术，可排除表位之间的通讯干扰，保证测试准确性；原理框图如图9所示。
73.2)新增蓝牙/脉冲转换器，采用db9接口，信号包括电源，485通讯，有功脉冲，无功脉冲，多功能脉冲
74.3)现场改造时，考虑到09、13版电能表和新国网表要兼容，误差计算器前端增加一
个脉冲信号自动转换模块，可根据不同表类型自动切换。
75.七、主要特点
76.7.1主要特点
77.7.1.1功率放大器：采用大功率d类放大器,增加小电流档位，提升电压输出容量，源输出稳定，带负载能力强，功率稳定度高。
78.7.1.2装置信号源采用arm高速处理器作为核心控制器，升源速度快。
79.7.1.3脉冲采样接口：具有高压隔离电路，可防高压误接入损坏误差计算器；能兼容不同的脉冲输入电压，并对输入的采样脉冲具有整形功能。
80.7.1.4采用高精度三相标准电能表，测量范围宽，小电流测量准确度，具备谐波计量功能，
81.包括全波电能、基波电能和谐波电能计算功能。
82.7.1.5配置多通道脉冲转换盒，可接收对被测表电脉冲、蓝牙脉冲和led光电脉冲，测试模式自动切换；
83.7.1.6配置蓝牙通讯模组，可对多芯表进行一对一蓝牙通讯；
84.7.1.7脉冲接收功能：新增蓝牙脉冲接收功能，可将电能表输出的电能、日计时蓝牙脉冲输出信号转换成电能表检定装置可识别的脉冲信号。
85.7.2装置起动试验
86.pc机向信号源发送升电压、电流命令来启动仪表，然后向误差仪发起动试验命令，同
87.时pc机开始计时；误差仪检测被测表脉冲输出，同时pc机读取误差仪检测到的被测表脉冲个数；如果检测到被测表第一个脉冲在1.5τ秒内出现，继续测试，否则判不合格；如果检测到被测表第二个脉冲在下一个1.5τ秒内出现，则认为起动试验合格；起动试验脉冲检测完成后，开始在起动电流状态下测试仪表的误差。
88.系统控制单元能够兼容新一代智能三相电能表及原有电能表的控制，实现各个功能单元的控制过程自动化。能够自动监控流水线的各种异常情况，自动诊断关键设备及各独立功能单元的异常情况，同时具备底层设备信息采集，数据纠正，故障告警等功能，能够完成新一代智能三相电能表检定任务进程和信息展示。能够完成备品备件的管理和检定流水线的产能评估。同时完成对省级计量生产调度平台(mds)的接口升级，匹配mds数据信息，完成新一代智能三相电能表的任务制定、数据上传及信息更新等内容。具备检定装置状态监控功能，能够展示流水线检定装置的运行状态和检定进程，通过进度条方式展示目前检定项目并预估检定时长，能够对于异常停止运行的台体进行告警，能够对表计异常压接等识别并进行告警。
89.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。