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一種電能表標準裝置準確性遠方檢測及狀態監測平臺的制作方法

時間:2023-11-01    作者: 管理員

一種電能表標準裝置準確性遠方檢測及狀態監測平臺的制作方法
【專利摘要】一種電能表標準裝置準確性遠方檢測及狀態監測平臺,該平臺由0.01級電能基準裝置(2)和一個以上并聯連接的0.05級監測系統及裝置(1)并聯連接構成;0.05級監測系統及裝置(1)、0.01級電能基準裝置(2)分別采用交換機通過有線或無線或光纖與顯示服務器連接。本實用新型可有效對電能表標準裝置的穩定性進行實時監控。
【專利說明】一種電能表標準裝置準確性遠方檢測及狀態監測平臺

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于對電能表標準裝置準確性遠方檢測及狀態監測平臺結構【技術領域】。

【背景技術】
[0002]電能表標準裝置準確性遠方檢測及狀態監測技術的研宄及監測平臺的建立,可有效實現電網各級計量中心電能表標準裝置的遠方實施監測,改變現有電能標準裝置定期送檢及維護現狀及不足,促進電網電能計量管控水平。
[0003]通過電能表標準裝置準確性遠方檢測及狀態監測技術研宄,建立電能表標準裝置準確性遠方檢測及狀態監測平臺,并選擇云南電網昆明供電局計量中心進行試驗測試,在試驗測試成功的基礎上,將成果進行推廣至云南電網公司各級計量中心,建立云南電網統一的電能表標準裝置遠方監測平臺。
[0004]研宄成果推廣至云南電網公司各級計量中心后可有效對電能表標準裝置的穩定性進行實時監控,并間接減少由于電能表標準裝置檢定過程中的偏移造成的檢定結果偏差,帶來的經濟損失。


【發明內容】

[0005]一種電能表標準裝置準確性遠方檢測及狀態監測平臺,能夠對電能表標準裝置準確性進行遠方檢測及狀態監測,本實用新型特征包括以下內容:
[0006]一種電能表標準裝置準確性遠方檢測及狀態監測平臺,本實用新型特征在于,該平臺由0.01級電能基準裝置和一個以上并聯連接的0.05級監測系統及裝置并聯連接構成;0.05級監測系統及裝置、0.01級電能基準裝置分別采用交換機通過有線或無線或光纖與顯示服務器連接;其中:
[0007]0.05級監測系統及裝置由電壓采樣器、電流采樣器、三相合并單元組成,檢驗臺的標準電能表通過電能脈沖與三相合并單元連接,對所述檢驗臺的標準電能表的輸出信號進行測量并對其進行記錄;設有標準電能表檢定裝置分別與電壓采樣單元、電流采樣單元、檢驗臺的標準電能表連接;標準電能表檢定裝置還通過狀態數據與交換機連接;
[0008]0.01級電能基準裝置由電壓采樣器、電流采樣器分別連接數據處理及誤差顯示單元組成;本實用新型通過與電能表標準裝置進行通訊,規約解析實時實現對被檢電能表檢測項目的監測、統計、查詢、分析,掌控大批量被檢電能表質量優劣情況。
[0009]采用主站系統遠程下發電能表標準裝置比對方案、電能表檢定方案到每臺電能表標準裝置,并通過0.05級監測系統及裝置、0.01級電能基準裝置采集和反饋比對與檢定數據回主站系統,實現實驗室間能力比對、標準裝置期間核查。
[0010]①電壓采樣單元前端采用精密儀用電壓互感器,將480V電壓直接轉換成便于數據采集模塊的A/D采集4V電壓,該電壓互感器采用無源的雙級電壓互感器設計,有較高的輸入阻抗,在并接于電能表校驗裝置輸出上時基本不增加裝置的負載,U/U變換器采用模塊化設計,便于上一層的量值傳遞;
[0011]②電流采樣前端使用0.01級穿心式設計100A/80mA雙級電流互感器,互感器二次輸出固定接入進口四端采樣電阻,使其不增加、不改變運行中的校驗裝置電流回路的負載,從而保證既能快速響應信號的變化又能不影響被監測電能表標準裝置的運行;
[0012]③在電流采集模塊中采用STM32的CORTEX-M3系列高性能低功耗單片機對當前信號大小進行實時的監測。當采樣點數據小于當前量程的8%時,通過增加儀用放大器的增益使放大器輸出信號盡可能的接近18位ADC的量程,提高測量精度;而當采樣點數據超出當前量程的95%時,通過降低儀用放大器的增益使信號不超出量程范圍,保證監測數據的準確性。
[0013]0.01級電能基準裝置由電壓電流采樣單元、數據處理及誤差顯示單元組成。主要用于對0.05級監測系統的期間核查:
[0014]①0.01級電能基準內部的前端結構與監測裝置類似,都是通過FPGA模塊控制采集模塊接收采集數據。但與監測裝置不同,電能基準需要整機送上一級檢定,所以需要0.01級在內部增加運算單元;
[0015]②0.01級電能基準裝置的電壓采樣通道前端采用的精密儀用電壓互感器可以通過小信號繼電器在互感器二次進行400V、200V、100V和50V的量程切換,保證在上述檔位輸入滿量程信號時,二次輸出信號為4V信號;
[0016]③0.01級電能基準裝置的電流采樣通道前端采用雙級電流互感器,其一次回路有100A、10A、IA三個電流檔位,通過一次繼電器切換,使得二次回路電流在8?80mA范圍。
[0017]0.01級基準裝置和各個0.05級監測裝置均作為采樣Socket服務端,服務器端的多通道運算客戶端從采樣服務端獲取采樣數據并計算出電壓、電流、功率值,電能表標準裝置的PC機中通過規約轉換軟件連接服務器端的狀態監測軟件和PC機中的校表軟件進行通訊。
[0018]本實用新型的有益效果是,
[0019]I)遠程實時地對多個片區的每臺電能表標準裝置的運行狀態進行掌控;
[0020]2)實時在線地對電能表標準裝置的準確性進行監測;
[0021]3)遠程實時地對多個片區的每臺電能表標準裝置檢定/檢測的電能表的誤差、多功能測試項目進行監測、統計、查詢、分析,掌控大批量被檢電能表質量優劣情況。
[0022]4)主站系統遠程下發電能表標準裝置比對方案、電能表檢定方案到每臺電能表標準裝置;
[0023]5)實現對不同廠家、型號的電能表標準裝置性能的評估;
[0024]6)實現對不同廠家、型號的安裝式電能表、標準電能表性能的評估。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型整體系統運行框圖;
[0026]圖2為本實用新型0.05級監測系統運行原理圖;
[0027]圖3為本實用新型0.05級監測裝置電壓采樣方式原理圖;
[0028]圖4為本實用新型0.05級監測裝置電流采樣方式原理圖;
[0029]圖5為本實用新型0.05級監測裝置采樣電路原理圖;
[0030]圖6為本實用新型0.05級監測裝置安裝方式圖;
[0031]圖7為本實用新型0.01級電能基準裝置原理圖;
[0032]圖8為本實用新型0.01級電能基準裝置整體原理圖;
[0033]圖9為本實用新型0.01級電能基準裝置電壓采樣方式原理圖;
[0034]圖10為本實用新型0.01級電能基準裝置電流采樣方式原理圖;
[0035]圖11為本實用新型0.01級電能基準裝置安裝方式圖。
[0036]圖1中:Λ E電能誤差,3Χ表示三相電路。

【具體實施方式】
[0037]如圖1所示,一種電能表標準裝置準確性遠方檢測及狀態監測平臺,其特征在于,該平臺由0.01級電能基準裝置2和一個以上并聯連接的0.05級監測系統及裝置I并聯連接構成;0.05級監測系統及裝置1、0.01級電能基準裝置2分別采用交換機通過有線或無線或光纖與顯示服務器連接;其中:
[0038]0.05級監測系統及裝置I由電壓采樣器、電流采樣器、三相合并單元組成,檢驗臺的標準電能表通過電能脈沖與三相合并單元連接,對所述檢驗臺的標準電能表的輸出信號進行測量并對其進行記錄;設有標準電能表檢定裝置分別與電壓采樣單元、電流采樣單元、檢驗臺的標準電能表連接;標準電能表檢定裝置還通過狀態數據與交換機連接;
[0039]0.01級電能基準裝置2由電壓采樣器、電流采樣器分別連接數據處理及誤差顯示單元組成;本實用新型通過與電能表標準裝置進行通訊,規約解析實時實現對被檢電能表檢測項目的監測、統計、查詢、分析,掌控大批量被檢電能表質量優劣情況。
[0040]采用主站系統遠程下發電能表標準裝置比對方案、電能表檢定方案到每臺電能表標準裝置,并通過0.05級監測系統及裝置1、0.01級電能基準裝置2采集和反饋比對與檢定數據回主站系統,實現實驗室間能力比對、標準裝置期間核查。
[0041]①電壓采樣單元前端采用精密儀用電壓互感器,將480V電壓直接轉換成便于數據采集模塊的A/D采集4V電壓,該電壓互感器采用無源的雙級電壓互感器設計,有較高的輸入阻抗,在并接于電能表校驗裝置輸出上時基本不增加裝置的負載,U/U變換器采用模塊化設計,便于上一層的量值傳遞;
[0042]②電流采樣前端使用0.01級穿心式設計100A/80mA雙級電流互感器,互感器二次輸出固定接入進口四端采樣電阻,使其不增加、不改變運行中的校驗裝置電流回路的負載,從而保證既能快速響應信號的變化又能不影響被監測電能表標準裝置的運行;
[0043]③在電流采集模塊中采用STM32的CORTEX-M3系列高性能低功耗單片機對當前信號大小進行實時的監測。當采樣點數據小于當前量程的8%時,通過增加儀用放大器的增益使放大器輸出信號盡可能的接近18位ADC的量程,提高測量精度;而當采樣點數據超出當前量程的95%時,通過降低儀用放大器的增益使信號不超出量程范圍,保證監測數據的準確性。
[0044]0.01級電能基準裝置由電壓電流采樣單元、數據處理及誤差顯示單元組成。主要用于對0.05級監測系統的期間核查:
[0045]①0.01級電能基準內部的前端結構與監測裝置類似,都是通過FPGA模塊控制采集模塊接收采集數據。但與監測裝置不同,電能基準需要整機送上一級檢定,所以需要0.01級在內部增加運算單元;
[0046]②0.01級電能基準裝置的電壓采樣通道前端采用的精密儀用電壓互感器可以通過小信號繼電器在互感器二次進行400V、200V、100V和50V的量程切換,保證在上述檔位輸入滿量程信號時,二次輸出信號為4V信號;
[0047]③0.01級電能基準裝置的電流采樣通道前端采用雙級電流互感器,其一次回路有100A、10A、IA三個電流檔位,通過一次繼電器切換,使得二次回路電流在8?80mA范圍。
[0048]0.01級基準裝置和各個0.05級監測裝置均作為采樣Socket服務端,服務器端的多通道運算客戶端從采樣服務端獲取采樣數據并計算出電壓、電流、功率值,電能表標準裝置的PC機中通過規約轉換軟件連接服務器端的狀態監測軟件和PC機中的校表軟件進行通訊。
[0049]電能表標準檢定裝置和標準電能表是實驗室現有的設備,作為被監測的對象;0.05級監測系統用于實時在線對電能表標準檢定裝置的準確性進行監測。0.01級電能基準裝置用于對0.05級監測系統的期間核查。0.01級電能基準裝置和各個0.05級監測裝置以及對應的電能表標準裝置的PC機通過交換機與現場服務器連接。0.01電能基準裝置和各個0.05級監測裝置均作為采樣Socket服務端,服務器端的多通道運算客戶端從采樣服務端獲取采樣數據并計算出電壓、電流、功率值,電能表標準裝置的PC機中通過規約轉換軟件連接服務器端的狀態監測軟件和PC機中的校表軟件進行通訊。遠方監測平臺選用Visual Stud1, net 2010的C#作為系統軟件開發平臺,主站系統實現對多個片區每張電能表標準裝置準確性遠方檢測及狀態監測。
[0050]如圖2所示,本0.05級監測系統由電壓電流采樣單元、三相合并單元組成,通過對校驗臺的輸出信號進行測量并對校驗臺的標準表電能脈沖進行記錄,以及后方服務器的集中數據分析處理,實現實時在線對電能表標準裝置的準確性進行監測。
[0051]如圖3所示,前端采用精密儀用電壓互感器,將480V電壓直接轉換成便于數據采集模塊的A/D采集4V電壓,該電壓互感器采用無源的雙級電壓互感器設計,有較高的輸入阻抗,在并接于電能表校驗裝置輸出上時基本不增加裝置的負載,U/U變換器采用模塊化設計,便于上一層的量值傳遞。
[0052]如圖4所示,電流采樣前端使用0.01級穿心式設計100A/80mA雙級電流互感器,互感器二次輸出固定接入進口四端采樣電阻,使其不增加、不改變運行中的校驗裝置電流回路的負載,從而保證既能快速響應信號的變化又能不影響被監測電能表標準裝置的運行。但這樣的恒定負載方式往往會使得小電流時精度下降較大,為此在四端采樣電阻和補償電路將電流轉為電壓后,通過可以高速切換增益、動態范圍1000:1的程控增益儀用放大器對電壓信號進行放大,使得輸出信號在設計的100A?IA范圍內維持在0.4?4伏之間,保證后面18位高速AD進行模數轉換的準確性。
[0053]如圖5所示,為了盡可能地在最佳的量程范圍內對信號進行采樣,以及適應負荷的變動,采用圖5所示的采樣系統對U/U、I/U變換輸出的小電壓信號進行采樣。在電流采集模塊中采用STM32的C0RTEX-M3系列高性能低功耗單片機對當前信號大小進行實時的監測。當采樣點數據小于當前量程的8%時,通過增加儀用放大器的增益使放大器輸出信號盡可能的接近18位ADC的量程,提高測量精度;而當采樣點數據超出當前量程的95%時,通過降低儀用放大器的增益使信號不超出量程范圍,保證監測數據的準確性。
[0054]如圖6所示,監測裝置安放在電能表標準裝置的機柜頂端,與電能表標準裝置中的標準表實行電壓并接、電流串接,通過T型BNC將標準表的脈沖輸出分成兩路其中一路接到監測裝置的脈沖輸入端。監測裝置端的光纖接口為SC接口,采用單模2芯光纖布線。安裝完畢后對監測裝置設定固定IP地址、電能表標準裝置的編號以及輸入對當前電能表標準裝置的備注信息,然后監測裝置便會將當前采集的信息發送到后臺服務器。
[0055]如圖7所示,0.01級電能基準裝置由電壓電流采樣單元、數據處理及誤差顯示單元組成。主要用于對0.05級監測系統的期間核查。
[0056]如圖8所示,電能基準內部的前端結構與監測裝置類似,都是通過FPGA模塊控制采集模塊接收采集數據。但與監測裝置不同,電能基準需要整機送上一級檢定,所以需要在內部增加運算單元。經過研宄決定使用低功耗工控機作為數據運算處理單元,同時通過電能基準的液晶屏顯示,使得操作人員更直觀地看到當前的狀態、比對信息。
[0057]如圖9所示,0.01級電能基準裝置的電壓采樣通道前端采用的精密儀用電壓互感器可以通過小信號繼電器在互感器二次進行進行400V、200V、100V和50V的量程切換,保證在上述檔位輸入滿量程信號時,二次輸出信號為4V信號。后面的模數變換硬件部分與監測裝置一致,采用高精度高采樣率A/D對互感器二次信號進行采集,為了進一步降低最終數據的不確定度,在電能基準裝置中采用更高的采樣率,通過更高的過采樣率提高數據的準確度。
[0058]如圖10所示,0.01級電能基準裝置的電流采樣通道前端采用雙級電流互感器,其一次回路有100A、10A、1A三個電流檔位,通過一次繼電器切換,使得二次回路電流在8?80mA范圍。檔位切換采用程控手動和自動換檔方式,前者適合于送檢時的穩態信號比對,后者適合于與0.05級監測裝置并聯運行對監測裝置各個量程點的長期穩定性的核查。
[0059]如圖11所示,0.01級電能基準裝置通過儀表推車,放到需要進行期間核查的監測裝置旁,與監測裝置中的標準表實行電壓并接、電流串接,將監測裝置的脈沖輸出接到基準裝置的脈沖輸入端。基準裝置端的光纖接口為SC接口,采用單模2芯光纖布線。
【權利要求】
1.一種電能表標準裝置準確性遠方檢測及狀態監測平臺,其特征在于,該平臺由0.0l級電能基準裝置(2)和一個以上并聯連接的0.05級監測系統及裝置(1)并聯連接構成;.0.05級監測系統及裝置(I)、0.01級電能基準裝置(2)分別采用交換機通過有線或無線或光纖與顯示服務器連接;其中: .0.05級監測系統及裝置(I)由電壓采樣器、電流采樣器、三相合并單元組成,檢驗臺的標準電能表通過電能脈沖與三相合并單元連接,對所述檢驗臺的標準電能表的輸出信號進行測量并對其進行記錄;設有標準電能表檢定裝置分別與電壓采樣單元、電流采樣單元、檢驗臺的標準電能表連接;標準電能表檢定裝置還通過狀態數據與交換機連接; .0.01級電能基準裝置(2)由電壓采樣器、電流采樣器分別連接數據處理及誤差顯示單元組成 。
【文檔編號】G01R35/04GK204241685SQ201420733544
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月28日 優先權日:2014年11月28日
【發明者】曹敏, 王昕 , 趙涓, 杜韶輝, 高尚飛, 李盛恒, 劉偵 申請人:云南電網公司電力科學研究院, 昆明能訊科技有限責任公司

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