專利名稱：一種充電樁直流電能表檢定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種充電樁直流電能表檢定裝置，具體為針對大中型電動汽車使用的車載蓄電池充電的電能表檢定裝置，屬于直流電能計量設(shè)備的校準(zhǔn)、檢定與檢測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
大中型電動汽車使用的車載蓄電池一般利用直流充電，充電樁在充電時的電壓電流為(40(Γ800) V/ ((Γ500) Α,這種充電樁給車載蓄電池充電時，對于充電量的電能計算，是專用的直流電能表，由于該類電能表額定電流和額定電壓值較高，電流的變化范圍大，現(xiàn)有的計量檢定裝置無法有效的對該類電能表的性能進行評估，且充電樁充電工作時電流、電壓的變化范圍很寬，并存在紋波和沖擊尖峰，對電能表的動態(tài)范圍和頻率響應(yīng)等性能要求較高，相應(yīng)的，針對充電樁直流電能表的檢定裝置，需要更高的準(zhǔn)確度指標(biāo)，以利于全面準(zhǔn)確地評估直流電能表的計量性能，方便于電能計量特性溯源到上級國家標(biāo)準(zhǔn)。公知的針對電動汽車充電樁直流電能表的檢定裝置，是采用等效折算方式進行校準(zhǔn)，其特點是利用等效電壓代替電能表電流端口分流器的采樣電壓，模擬電能表的實際工作電流，對電能表的電能計量功能進行檢定，該方法不足之處是通過等效電壓替代分流器采樣電壓，將分流器與電能表分離，忽略了分流器測量過程中引起的誤差，使電能表的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)無法真實反映電能表的實際工作特性；而且測試數(shù)據(jù)需要人工記錄，并進行大量的數(shù)據(jù)后處理工作，不利于實驗過程的準(zhǔn)確和高效，不利于檢測數(shù)據(jù)的及時提供。也有采用實時脈沖比較法檢定計量表裝置，如中國發(fā)明專利《一種直流電能表檢定裝置及方法》(申請?zhí)?201010565330.7申請日2010-11-25)所公開的，包括人機交互界面、主控模塊、電壓電流功放模塊和測量模塊、電能計算模塊、標(biāo)準(zhǔn)脈沖輸出接口以及被檢脈沖輸入接口，電能計算模塊根據(jù)電壓、電流測量模塊測量結(jié)果，計算并折算成標(biāo)準(zhǔn)脈沖，輸出給被檢電能表，電能計算模塊根據(jù)被檢電能表的脈沖輸入來折算被檢電表的電能輸入，并與檢定裝置的電能進行比較，計算出被檢電表的電能誤差，其不足之處是該裝置及方法對充電樁計量表的檢定適應(yīng)性差，對電能表的動態(tài)范圍和頻率響應(yīng)等性能的檢定達不到要求。另一方面，現(xiàn)有公知技術(shù)中，對于充電樁電能表檢定，是采用一個功率較大的直流電源給被檢電表輸入檢定所需的電壓、電流值，被檢電表輸出端接標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載，然后采用等效折算或?qū)崟r脈沖比較法進行檢定，因此該方法在檢定時消耗電能較大。一種基于實時脈沖比較法的、檢定裝置以虛擬功率輸出方式實現(xiàn)電能表的檢定校準(zhǔn)的裝置，未見于已有專利或相關(guān)的技術(shù)文獻報道中。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對背景技術(shù)提出的問題，提供一種充電樁直流電能表檢定裝置，是基于實時脈沖比較法的、檢定裝置以虛擬功率輸出方式實現(xiàn)被檢直流電能表的檢定校準(zhǔn)裝置，針對被檢直流電能表額定電流和額定電壓值較高、動態(tài)范圍大和頻率響應(yīng)性能要求較高等情況，可全面準(zhǔn)確地評估被檢直流電能表的計量性能，方便于電能計量特性溯源到上級國家標(biāo)準(zhǔn)。本實用新型的技術(shù)方案是一種充電樁直流電能表檢定裝置，包括檢定電源、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元和人機交互單元，其特征在于所述的檢定電源是二個獨立電源， 其中一個是與被檢直流電能表電流端子連接的直流電流源，另一個是與被檢直流電能表電壓端子連接的直流電壓源；所述的數(shù)據(jù)采集單元包括電壓采集模塊、電流采集模塊、被檢直流電能表脈沖輸出采集模塊，所述的電壓采集模塊與被檢直流電能表電壓端子并聯(lián)，電流采集模塊與被檢直流電能表電流端子串聯(lián)，所述數(shù)據(jù)處理單元與數(shù)據(jù)采集單元連接，人機交互單元與數(shù)據(jù)處理單元連接。本實用新型充電樁直流電能表檢定裝置的工作原理是獨立的直流電壓源和直流電流源分別為被檢直流電能表電壓端子、電流端子提供電壓和電流給定值，數(shù)據(jù)采集單元的電壓、電流采集模塊分別采集檢定回路中的電壓、電流信號，其中電壓采集模塊通過直流標(biāo)準(zhǔn)分壓器得到采樣信號；電流采集模塊通過直流電流比例標(biāo)準(zhǔn)和采樣電阻獲得采樣信號；數(shù)據(jù)處理單元控制數(shù)據(jù)采集單元同步采集被檢直流電能表的輸出脈沖及檢定回路的電壓、電流信號，通過比較標(biāo)準(zhǔn)脈沖周期和被檢直流電能表脈沖周期實現(xiàn)對電能表的檢定。人機交互單元利用操作顯示平臺，檢定時可以實時觀察檢定情況，調(diào)節(jié)電流電壓值，測量的數(shù)據(jù)和誤差分析可以根據(jù)需要保存為Excel等文件，無需在檢定時進行數(shù)據(jù)記錄和后期數(shù)據(jù)處理。本實用新型的有益效果是獨立電壓源提供電壓輸出，因回路電流小而消耗電能較低，獨立電流源的負(fù)載主要是直流電流比例標(biāo)準(zhǔn)及采樣電阻，消耗的電能也很低，獨立的電壓、電流源構(gòu)成虛擬功率，實現(xiàn)了被檢直流電能表的檢定。被檢直流電能表輸出端無需另外接入標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載，大大減少了檢定時的電能消耗。

附圖1為是本實用新型實施例的原理框圖；附圖2為本實用新型實施例數(shù)據(jù)處理單元電能計量算法邏輯圖；附圖3為是數(shù)據(jù)處理單元多通道同步采集時序圖；附圖4為人機交互單元操作界面及數(shù)據(jù)顯示圖。
具體實施方式
附圖中的標(biāo)記1一直流電壓源，2—直流電流源，3—直流標(biāo)準(zhǔn)分壓器，4一直流電流比例標(biāo)準(zhǔn)，5—采樣電阻，6—被檢直流電能表，7—數(shù)據(jù)處理裝置，8—數(shù)據(jù)采集單元，9-數(shù)據(jù)處理單元，10—人機交互單元。
以下結(jié)合附圖對本實用新型實施例作進一步說明參照附圖1，一種充電樁直流電能表檢定裝置，包括檢定電源、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元和人機交互單元，數(shù)據(jù)處理單元包括電能計量算法實現(xiàn)、多通道同步采集。檢定電源是二個獨立電源，其中一個是直流電流源2，另一個是直流電壓源1，直流電流源2與被檢直流電能表6電流端子連接，直流電壓源1與被檢直流電能表6電壓端子連接，數(shù)據(jù)采集單元8包括電壓采集模塊、電流采集模塊、被檢直流電能表6脈沖輸出采集模塊，電壓采集模塊與被檢直流電能表6電壓端子并聯(lián)，電流采集模塊與被檢電能表6電流端子串聯(lián)，數(shù)據(jù)處理單元9與數(shù)據(jù)采集單元8連接，人機交互單元10與數(shù)據(jù)處理單元9連接。數(shù)據(jù)采集單元的兩路模擬通道分別采集檢定回路中的電流和電壓信號，其中電壓采集通道與被檢直流電能表電壓端子并聯(lián)于測量回路，通過直流標(biāo)準(zhǔn)分壓器3得到采樣信號；電流采集通道與被檢直流電能表電流端子串聯(lián)于測量回路，通過直流電流比例標(biāo)準(zhǔn)4 和采樣電阻5獲得采樣信號；數(shù)據(jù)采集單元8的數(shù)字通道采集被檢直流電能表6的輸出脈沖，檢定裝置通過比較標(biāo)準(zhǔn)脈沖周期和被檢直流電能表脈沖周期實現(xiàn)對被檢直流電能表的檢定。本實用新型檢定裝置的電源由直流電流源2和直流電壓源1組成，其中直流電壓1 源采用Spellmansll0N150，最大輸出電壓為10kV，直流電流源2采用SWL-500A/8V，最大輸出電流為500A。電流電壓比例標(biāo)準(zhǔn)包括直流標(biāo)準(zhǔn)分壓器3、電流比例標(biāo)準(zhǔn)4和采樣電阻5。 其中直流標(biāo)準(zhǔn)分壓器3采用GF-IOkV直流電壓比例標(biāo)準(zhǔn)，該分壓器由10000:10、10000 1、 10000:0. 1三種變比可以選擇。電流比例標(biāo)準(zhǔn)4采用2LB-1A型直流電流比例標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)變比為10000A/5A，采樣電阻5為ΙΟΩ/IW。數(shù)據(jù)采集單元8包括屏蔽接線盒、屏蔽電纜和采集卡和工控機，采集卡使用NI公司的18位高精度多通道采集卡PCI-6^1，共有16路模擬輸入端口和M個數(shù)字I/O。電流、電壓信號模擬通道采樣速率可以達到500kS/s，輸入量程可以根據(jù)需要從士 0. IV至士 10V。選擇士 IOV量程時，每通道采樣最大允許誤差士(0. 0072% 讀數(shù)+0. 0031%量程+21 μ V)；采集卡數(shù)字通道的時間分辨率50ns，準(zhǔn)確度為0. 005%。由于獨立直流電壓源1只提供電壓輸出，因回路電流小而消耗電能較低，獨立直流電流源2的負(fù)載主要是直流電流比例標(biāo)準(zhǔn)4及采樣電阻5，消耗的電能也很低，獨立的電壓、電流源構(gòu)成虛擬功率，實現(xiàn)了被檢直流電能表6的檢定。被檢直流電能電表6輸出端無需另外接入標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載，大大減少了檢定時的電能消耗。參見圖2所示，是本實用新型技術(shù)方案設(shè)計的數(shù)據(jù)處理單元電能計量算法邏輯圖。該算法根據(jù)JJG842-1993《直流電能表檢定規(guī)程》中14. 2. 1規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)電能表與被檢直流電能表在相同時間《內(nèi)的電能誤差滿足關(guān)系式 δ = { (β-Ε) /Ε] X 100%(1)其中盡為被檢直流電能表電能值，Α為標(biāo)準(zhǔn)電能表電能值，單位kWh ；被檢直流電能表電能值滿足關(guān)系式E=t/(tiau)(2)其中 為電能表脈沖常數(shù)，單位imp/kWh 為被檢直流電能表脈沖周期，單位 s 為測量時間，單位S;標(biāo)準(zhǔn)電能表電能值滿足關(guān)系式B=IfIt/(3600X1000)(3)其中V為回路電壓，單位V;/為回路電流，單位A 為測量時間，單位s;將O)、 (3)式代入(1)式可得電能誤差滿足關(guān)系式
權(quán)利要求1. 一種充電樁直流電能表檢定裝置，包括檢定電源、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元和人機交互單元，其特征在于所述的檢定電源是二個獨立電源，其中一個是與被檢直流電能表電流端子連接的直流電流源，另一個是與被檢直流電能表電壓端子連接的直流電壓源；所述的數(shù)據(jù)采集單元包括電壓采集模塊、電流采集模塊、被檢直流電能表脈沖輸出采集模塊， 所述的電壓采集模塊與被檢直流電能表電壓端子并聯(lián)，電流采集模塊與被檢直流電能表電流端子串聯(lián)，所述數(shù)據(jù)處理單元與數(shù)據(jù)采集單元連接，人機交互單元與數(shù)據(jù)處理單元連接。
專利摘要本實用新型涉及一種充電樁直流電能表檢定裝置，包括檢定電源、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元和人機交互單元，是基于實時脈沖比較法的、檢定裝置以虛擬功率輸出方式實現(xiàn)被檢直流電能表的檢定校準(zhǔn)裝置，檢定電源是二個獨立電源，針對被檢直流電能表額定電流和額定電壓值較高、動態(tài)范圍大和頻率響應(yīng)性能要求較高等情況，可全面準(zhǔn)確地評估被檢直流電能表的計量性能，方便于電能計量特性溯源到上級國家標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號G01R35/04GK202256659SQ20112030653
公開日2012年5月30日 申請日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者徐子立, 李前, 李登云, 李鶴, 楊春燕, 熊前柱, 胡浩亮 申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院