基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電能表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電能表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置，它包括電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊、處理模塊和衛(wèi)星授時(shí)模塊，電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源連接，電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的頻率輸出與處理模塊頻率輸入連接，處理模塊通過(guò)通訊總線與待校準(zhǔn)電能表連接，處理模塊的校準(zhǔn)命令及電參數(shù)的獲取均通過(guò)通訊總線進(jìn)行交互，處理模塊的電能脈沖輸入與待校準(zhǔn)電能表的電能脈沖輸出連接，待校準(zhǔn)電能表的輸入與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源連接，衛(wèi)星授時(shí)模塊從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收授時(shí)信號(hào)并提取出時(shí)鐘信號(hào)，衛(wèi)星授時(shí)模塊的輸出分別與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源、電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊的時(shí)鐘輸入連接。本發(fā)明的測(cè)量結(jié)果和校準(zhǔn)結(jié)果精準(zhǔn)、可信、可靠、可溯源。
【專利說(shuō)明】基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電能表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信號(hào)精密計(jì)量領(lǐng)域，特別是涉及一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電能表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，電能表的校準(zhǔn)都是在計(jì)量實(shí)驗(yàn)室完成的。在電能表的使用壽命內(nèi)，還要經(jīng)過(guò)周期檢定。越是精度高的表計(jì)，越是重要場(chǎng)合的表計(jì)其周檢間隔時(shí)間越短。這類重要場(chǎng)合的表計(jì)，由于數(shù)量龐大，很難完成規(guī)定的周期檢定。沒(méi)有進(jìn)行周期檢定的表計(jì)，其計(jì)量誤差是未知的。由于存在這些不確定的因素，導(dǎo)致電力計(jì)量錯(cuò)誤，每年給國(guó)家?guī)?lái)巨大損失。
[0003]現(xiàn)在大多數(shù)電力部門(mén)主要使用現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)儀進(jìn)行比對(duì)。由于現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)儀受自身工作原理、計(jì)量精度、現(xiàn)場(chǎng)電力電壓、電流波動(dòng)的影響，不能實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)，只能進(jìn)行比對(duì)。這種校準(zhǔn)裝置的測(cè)量結(jié)果也只能作為參考。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電能表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置，使得電能表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置，能在任何工作場(chǎng)合和工作環(huán)境下，完成電能表的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)工作，其測(cè)量和校準(zhǔn)結(jié)果具有高精確性、可信性、可靠性和可溯源性。
[0005]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電能表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置，它包括電能表電壓計(jì)量回路、電能表電流計(jì)量回路，它還包括單相/三相標(biāo)準(zhǔn)交流信號(hào)源、電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊、處理模塊和衛(wèi)星授時(shí)模塊。
[0006]單相/三相標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源在處理模塊的控制下產(chǎn)生符合落地國(guó)要求的單相、三相三線或三相四線制的交流信號(hào)源，單相/三相標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源輸出三路電壓交流信號(hào)和三路電流交流信號(hào)，其輸出的電壓交流信號(hào)和電流交流信號(hào)分別與電能表電壓計(jì)量回路、電能表電流計(jì)量回路連接，其輸出的電壓交流信號(hào)和電流交流信號(hào)還分別與電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊連接。電能表電壓計(jì)量回路、電能表電流計(jì)量回路分別對(duì)電壓交流信號(hào)和電流交流信號(hào)進(jìn)行電參數(shù)計(jì)量，并將計(jì)量的電參數(shù)結(jié)果發(fā)送給處理模塊。
[0007]所述的電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與單相/三相標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源的輸出信號(hào)連接，電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸出與處理模塊連接。電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊將單相/三相標(biāo)準(zhǔn)交流信號(hào)源輸出的三路電壓信號(hào)、三路電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成與其幅值成正比的頻率信號(hào)。
[0008]所述的處理模塊通過(guò)通訊總線與待校準(zhǔn)電能表連接，處理模塊的校準(zhǔn)命令及電參數(shù)的獲取均通過(guò)通訊總線進(jìn)行交互，處理模塊的電能脈沖輸入與待校準(zhǔn)電能表的電能脈沖輸出連接，處理模塊控制單相/三相標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源產(chǎn)生交流信號(hào)源。處理模塊根據(jù)衛(wèi)星授時(shí)模塊輸出的時(shí)鐘信號(hào)對(duì)電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊輸出的頻率信號(hào)進(jìn)行定時(shí)采樣，并根據(jù)采樣結(jié)果對(duì)單相/三相標(biāo)準(zhǔn)交流信號(hào)源輸出的電壓信號(hào)、電流信號(hào)進(jìn)行電參數(shù)計(jì)量。處理模塊將其計(jì)量的電參數(shù)與待校準(zhǔn)電能表計(jì)量的電參數(shù)進(jìn)行比較計(jì)算出該待校準(zhǔn)電能表的計(jì)量誤差，并根據(jù)該計(jì)量誤差對(duì)待校準(zhǔn)電能表進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0009]所述的衛(wèi)星授時(shí)模塊從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收授時(shí)信號(hào)并提取出時(shí)鐘信號(hào)，衛(wèi)星授時(shí)模塊的輸出分別與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源、電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊的時(shí)鐘輸入連接，為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源、電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊提供時(shí)鐘基準(zhǔn)。
[0010]所述的處理模塊包括信號(hào)源控制模塊、頻率采集模塊，電參數(shù)測(cè)量模塊、電參數(shù)比對(duì)模塊和校準(zhǔn)控制信號(hào)產(chǎn)生模塊。
[0011]所述的信號(hào)源控制模塊控制單相/三相標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源產(chǎn)生符合落地國(guó)要求的單相、三相三線或三相四線制的交流信號(hào)源。
[0012]所述的頻率采集模塊接收電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊輸出的頻率信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行定時(shí)采樣，并將采樣信號(hào)傳送給電參數(shù)測(cè)量模塊。
[0013]所述的電參數(shù)測(cè)量模塊根據(jù)采樣信號(hào)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行電參數(shù)測(cè)量，并將所得的電參數(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)傳送給電參數(shù)比對(duì)模塊。
[0014]所述的電參數(shù)比對(duì)模塊接收待校準(zhǔn)電能表對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行電參數(shù)測(cè)量所得的電參數(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)，并將其與電參數(shù)測(cè)量模塊所得的電參數(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，即計(jì)算出待校準(zhǔn)電能表的計(jì)量誤差。
[0015]所述的校準(zhǔn)控制信號(hào)產(chǎn)生模塊根據(jù)該計(jì)量誤差通過(guò)控制端向待校準(zhǔn)電能表發(fā)出校準(zhǔn)指令，對(duì)待校準(zhǔn)電能表進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0016]所述的衛(wèi)星授時(shí)模塊由衛(wèi)星授時(shí)處理電路和高穩(wěn)恒溫晶振電路組成，根據(jù)衛(wèi)星授時(shí)時(shí)間和高穩(wěn)恒溫晶振之間的時(shí)差，采用馴服算法，實(shí)時(shí)調(diào)整高穩(wěn)恒溫晶振的時(shí)鐘精度，保證提供給單相/三相標(biāo)準(zhǔn)交流信號(hào)源、電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊的時(shí)鐘信號(hào)始終保持高精度和時(shí)鐘的可溯源。
[0017]所述的衛(wèi)星授時(shí)模塊包括GPS衛(wèi)星授時(shí)模塊、北斗衛(wèi)星授時(shí)模塊、GL0NASS衛(wèi)星授時(shí)模塊和伽利略衛(wèi)星授時(shí)模塊中的任意一種或多種的組合。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過(guò)電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊，將標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源產(chǎn)生的交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之相應(yīng)的頻率信號(hào)，然后利用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供的高精度時(shí)鐘信號(hào)，測(cè)量出該交流信號(hào)的電壓、電流、有功功率和無(wú)功功率等電參數(shù)，并根據(jù)該電參數(shù)與待校準(zhǔn)電能表所測(cè)的電參數(shù)進(jìn)行比較，計(jì)算得出待測(cè)量電能表的計(jì)量誤差，最后根據(jù)該計(jì)量誤差完成對(duì)該電能表的校準(zhǔn)。
[0019]本發(fā)明電能表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置采用能提供高精度時(shí)鐘信號(hào)的衛(wèi)星授時(shí)模塊、具有高線性度、高穩(wěn)定特性的電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊和符合《JJG 597-2005交流電能表檢定裝置檢定規(guī)程》要求的交流信號(hào)源，保證本發(fā)明電能表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置的測(cè)量結(jié)果和電能表的校準(zhǔn)具有高精確性、可信性、可靠性和可溯源性。本發(fā)明電能表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置，符合國(guó)家交流電能表檢定裝置檢定規(guī)程的要求。
[0020]本發(fā)明電能表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置能在任何工作場(chǎng)合和工作環(huán)境下，完成電能表的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)工作，使得該電能表無(wú)需再定期送到計(jì)量鑒定機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定和校準(zhǔn)。本發(fā)明還能避免傳統(tǒng)量值溯源和量值傳遞方式所帶來(lái)的問(wèn)題，避免計(jì)量誤差的累積傳遞。
[0021]本發(fā)明電能表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置還可增設(shè)通信模塊，通過(guò)通信模塊實(shí)現(xiàn)電力計(jì)量管理部門(mén)對(duì)該電能表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置的遠(yuǎn)程控制和管理。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電能表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置的系統(tǒng)原理框圖；
圖2為本發(fā)明中電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊AD652芯片的原理框圖；
圖3為本發(fā)明一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電能表遠(yuǎn)程校準(zhǔn)裝置的系統(tǒng)原理框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。
[0024]如圖1所示，基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電能表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置，它包括電能表電壓計(jì)量回路、電能表電流計(jì)量回路，它還包括單相/三相標(biāo)準(zhǔn)交流信號(hào)源、電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊、處理模塊和衛(wèi)星授時(shí)模塊。
[0025]單相/三相標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源在處理模塊的控制下產(chǎn)生符合落地國(guó)要求的單相、三相三線或三相四線制的交流信號(hào)源，單相/三相標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源輸出三路電壓交流信號(hào)和三路電流交流信號(hào)，其輸出的電壓交流信號(hào)和電流交流信號(hào)分別與電能表電壓計(jì)量回路、電能表電流計(jì)量回路連接，其輸出的電壓交流信號(hào)和電流交流信號(hào)還分別與電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊連接。電能表電壓計(jì)量回路、電能表電流計(jì)量回路分別對(duì)電壓交流信號(hào)和電流交流信號(hào)進(jìn)行電參數(shù)計(jì)量，并將計(jì)量的電參數(shù)結(jié)果發(fā)送給處理模塊。
[0026]所述的電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與單相/三相標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源的輸出信號(hào)連接，電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的一路或多路輸出分別與處理模塊的一路或多路輸入連接。電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊將單相/三相標(biāo)準(zhǔn)交流信號(hào)源輸出的三路電壓信號(hào)、三路電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成與其幅值成正比的頻率信號(hào)。
[0027]所述的處理模塊通過(guò)通訊總線與待校準(zhǔn)電能表連接，處理模塊通過(guò)通訊總線向待校準(zhǔn)電能表發(fā)送校準(zhǔn)命令，以及接收待校準(zhǔn)電能表發(fā)出的電參數(shù)，處理模塊的電能脈沖輸入與待校準(zhǔn)電能表的電能脈沖輸出連接，處理模塊控制單相/三相標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源產(chǎn)生交流信號(hào)源。處理模塊根據(jù)衛(wèi)星授時(shí)模塊輸出的時(shí)鐘信號(hào)對(duì)電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊輸出的頻率信號(hào)進(jìn)行定時(shí)采樣，并根據(jù)采樣結(jié)果對(duì)單相/三相標(biāo)準(zhǔn)交流信號(hào)源輸出的電壓信號(hào)、電流信號(hào)進(jìn)行電參數(shù)計(jì)量。處理模塊將其計(jì)量的電參數(shù)與待校準(zhǔn)電能表計(jì)量的電參數(shù)進(jìn)行比較計(jì)算出該待校準(zhǔn)電能表的計(jì)量誤差，并根據(jù)該計(jì)量誤差對(duì)待校準(zhǔn)電能表進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0028]所述的衛(wèi)星授時(shí)模塊從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收授時(shí)信號(hào)并提取出時(shí)鐘信號(hào)，衛(wèi)星授時(shí)模塊的輸出分別與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源、電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊的時(shí)鐘輸入連接，為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源、電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊提供時(shí)鐘基準(zhǔn)。
[0029]待校準(zhǔn)電能表通過(guò)電能脈沖端口將電能脈沖信號(hào)發(fā)送給處理模塊，電能脈沖是寬度為80ms±16ms的脈沖信號(hào)。兩個(gè)電能脈沖之間的時(shí)間間隔就是當(dāng)前這段時(shí)間的累計(jì)電量。例如:當(dāng)一只電能表的電表常數(shù)是3200 imp/kWh (3200轉(zhuǎn)(脈沖)/每度電)，于是，出現(xiàn)一個(gè)脈沖，表示電表已經(jīng)計(jì)量了 1/3200度電。當(dāng)出現(xiàn)3200個(gè)電能脈沖時(shí)，表示電表已經(jīng)計(jì)量了 I度電。
[0030]所述的處理模塊包括信號(hào)源控制模塊、頻率采集模塊，電參數(shù)測(cè)量模塊、電參數(shù)比對(duì)模塊和校準(zhǔn)控制信號(hào)產(chǎn)生模塊。
[0031]所述的信號(hào)源控制模塊控制單相/三相標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源產(chǎn)生符合落地國(guó)要求的單相、三相三線或三相四線制的交流信號(hào)源。
[0032]所述的頻率采集模塊接收電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊輸出的頻率信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行定時(shí)采樣，并將采樣信號(hào)傳送給電參數(shù)測(cè)量模塊。
[0033]所述的電參數(shù)測(cè)量模塊根據(jù)采樣信號(hào)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行電參數(shù)測(cè)量，并將所得的電參數(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)傳送給電參數(shù)比對(duì)模塊。所述的電參數(shù)包括電壓、電流、有功功率和無(wú)功功率坐寸ο
[0034]所述的電參數(shù)比對(duì)模塊通過(guò)通訊總線和電能脈沖端口接收待校準(zhǔn)電能表對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行電參數(shù)測(cè)量所得的電參數(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)，并將其與電參數(shù)測(cè)量模塊所得的電參數(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，即計(jì)算出待校準(zhǔn)電能表的計(jì)量誤差。
[0035]所述的校準(zhǔn)控制信號(hào)產(chǎn)生模塊根據(jù)該計(jì)量誤差通過(guò)控制端向待校準(zhǔn)電能表發(fā)出校準(zhǔn)指令，對(duì)待校準(zhǔn)電能表進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0036]所述的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源可以采用待校準(zhǔn)電能表中的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源，也可以獨(dú)立設(shè)置，以便在待校準(zhǔn)電能表中沒(méi)有符合《JJG 597-2005交流電能表檢定裝置檢定規(guī)程》要求的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源時(shí)使用。
[0037]所述的衛(wèi)星授時(shí)模塊由衛(wèi)星授時(shí)處理電路和高穩(wěn)恒溫晶振電路組成，根據(jù)衛(wèi)星授時(shí)時(shí)間和高穩(wěn)恒溫晶振之間的時(shí)差，采用馴服算法，實(shí)時(shí)調(diào)整高穩(wěn)恒溫晶振的時(shí)鐘精度，保證提供給單相/三相標(biāo)準(zhǔn)交流信號(hào)源、電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊的時(shí)鐘信號(hào)始終保持高精度和時(shí)鐘的可溯源。所述的衛(wèi)星授時(shí)模塊包括GPS衛(wèi)星授時(shí)模塊、北斗衛(wèi)星授時(shí)模塊、GL0NASS衛(wèi)星授時(shí)模塊和伽利略衛(wèi)星授時(shí)模塊中的任意一種或多種的組合。
[0038]所述的處理模塊為ARM處理器，可以選用STM32F108VET6芯片。
[0039]所述的電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊為同步電壓頻率轉(zhuǎn)換器SVFC，可以采用AD652芯片。AD652芯片能將輸入的模擬電壓或電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成輸出頻率與該輸入信號(hào)的大小成比例的脈沖或方波信號(hào)。
[0040]AD652芯片是一個(gè)功能強(qiáng)大的精密模數(shù)轉(zhuǎn)換應(yīng)用構(gòu)建模塊，該芯片的最大滿度頻率可達(dá)2MHz，當(dāng)輸出頻率為10kHz時(shí)，其非線性誤差典型值為0.002%,當(dāng)輸出頻率為IMHz時(shí)，其線性誤差值達(dá)到最大為0.005%。
[0041]AD652芯片使用多種常用的電荷平衡技術(shù)來(lái)執(zhí)行轉(zhuǎn)換功能。它利用外部時(shí)鐘定義滿量程輸出頻率，而不是依賴于外部電容的穩(wěn)定性。因此，其傳遞函數(shù)更穩(wěn)定、線性度更高，這對(duì)單通道和多通道系統(tǒng)都有很大好處。其精密低漂移基準(zhǔn)電壓源和低溫度系數(shù)片內(nèi)薄膜調(diào)整電阻使增益漂移最小。此外，激光晶圓調(diào)整將初始增益誤差降至0.5%以下。
[0042]如圖2所示，圖2為AD652芯片的原理框圖，AD652芯片將輸入的模擬電壓或電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成輸出頻率與該輸入信號(hào)的大小成比例的脈沖或方波信號(hào)。輸出頻率信號(hào)F與輸入電壓信號(hào)Vin的轉(zhuǎn)換公式如下所示，其推導(dǎo)過(guò)程可參見(jiàn)AD652數(shù)據(jù)手冊(cè):
F = (l/Ir*Rin*T0) *Vin
式中:Ir - AD652芯片中恒流源傳輸給積分電容的充電電流值；
Rin - AD652芯片中電阻Rin的阻值；
T0 - AD652芯片輸出頻率信號(hào)的周期，即積分電容的充電周期。
[0043]電流Ir與電阻Rin的穩(wěn)定性只與AD652芯片的工藝決定。外界工作條件對(duì)電流Ir與電阻Rin的影響基本可以忽略不計(jì)，因此電流Ir與電阻Rin可以認(rèn)為是常數(shù)。所以輸出頻率F與輸入的模擬電壓Vin成正比。AD652芯片輸出頻率F的最大值和穩(wěn)定性由衛(wèi)星授時(shí)模塊所輸入的時(shí)鐘信號(hào)決定，與外部元件的精度、工作環(huán)境溫度和濕度基本無(wú)關(guān)。
[0044]而周期Ttl受AD652芯片的時(shí)鐘控制，因此外部時(shí)鐘頻率的穩(wěn)定性和精度直接影響了輸出頻率信號(hào)的穩(wěn)定度和線性誤差。
[0045]衛(wèi)星授時(shí)模塊所輸入的時(shí)鐘信號(hào)決定AD652芯片輸出頻率F的范圍，同時(shí)AD652芯片的時(shí)鐘的穩(wěn)定性也必將影響輸出頻率F的穩(wěn)定性。由于采用衛(wèi)星授時(shí)的方式提供時(shí)鐘信號(hào)，保證了 AD652芯片時(shí)鐘輸入信號(hào)的高穩(wěn)定性和高精確性。因此AD652芯片可以實(shí)現(xiàn)高線性度的電壓-頻率轉(zhuǎn)換。本發(fā)明電能表校準(zhǔn)裝置采用能提供高精度時(shí)鐘信號(hào)的衛(wèi)星授時(shí)模塊和具有高穩(wěn)定特性的電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊，使得電能表校準(zhǔn)裝置的測(cè)量結(jié)果具有高精確性。
[0046]本發(fā)明基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電能表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置的工作原理為:
衛(wèi)星授時(shí)模塊從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收授時(shí)信號(hào)并提取出時(shí)鐘信號(hào)，再根據(jù)衛(wèi)星授時(shí)時(shí)鐘信號(hào)和高穩(wěn)晶振之間的時(shí)差，采用馴服算法實(shí)時(shí)調(diào)整晶振的時(shí)鐘精度，為電流-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊提供高精度和可溯源的時(shí)鐘信號(hào)；
處理模塊根據(jù)實(shí)際情況控制標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源產(chǎn)生需要的三相三線或三相四線的交流電壓/電流信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源將該交流電壓/電流信號(hào)輸出給電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊和待校準(zhǔn)電能表;
電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)衛(wèi)星授時(shí)時(shí)鐘信號(hào)，將其接收到的交流電壓/電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成與該輸入信號(hào)的大小成比例的頻率信號(hào)，并把該頻率信號(hào)發(fā)送給處理模塊；
處理模塊根據(jù)衛(wèi)星授時(shí)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)該頻率信號(hào)進(jìn)行定時(shí)采樣，依據(jù)采集的脈沖個(gè)數(shù)，即可得到標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源輸出的交流電壓/電流信號(hào)的幅值，并完成電壓、電流、有功功率和無(wú)功功率的采樣和計(jì)算；
待校準(zhǔn)電能表根據(jù)內(nèi)部的計(jì)量芯片計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源輸出的交流電壓/電流信號(hào)的有功功率、無(wú)功功率和功率因素等電參數(shù)，并通過(guò)通訊總線和電能脈沖端口將該電參數(shù)信息發(fā)送給處理模塊；
處理模塊將待校準(zhǔn)電能表所計(jì)算出的電參數(shù)與其自身所計(jì)算出的電參數(shù)進(jìn)行比較計(jì)算，得到當(dāng)前待校準(zhǔn)電能表的計(jì)量誤差，并根據(jù)該誤差數(shù)據(jù)校正電能表計(jì)量芯片的誤差，完成對(duì)待校準(zhǔn)電能表的校準(zhǔn)。
[0047]如圖3所示，圖3為一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電能表遠(yuǎn)程控制校準(zhǔn)裝置的系統(tǒng)原理框圖，在電能表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置中可增設(shè)通信模塊，處理模塊通過(guò)該通信模塊實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)連接，如與電能表管理主站系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)接收電力部門(mén)電能表管理主站系統(tǒng)的啟動(dòng)、停止或定時(shí)校準(zhǔn)等命令，并在校準(zhǔn)完畢后，實(shí)現(xiàn)將校準(zhǔn)結(jié)果數(shù)據(jù)傳回電能表管理主站系統(tǒng)。
[0048]所述的通信模塊包括有線通信模塊和無(wú)線通信模塊中的一種或多種的組合。所述的有線通信模塊包括RJ45通信模塊、RS232通信模塊和RS485通信模塊中的一種或多種的組合。還可以采用光纖通信模塊。所述的無(wú)線通信模塊包括GSM通信模塊、GPRS通信模塊和衛(wèi)星通信模塊中的一種或多種的組合。還可以是3G通信模塊、4G通信模塊或WiFi通信模塊。當(dāng)采用衛(wèi)星通信模塊作為本發(fā)明的無(wú)線通信模塊時(shí)，可采用具有采集衛(wèi)星授時(shí)時(shí)鐘信號(hào)功能的衛(wèi)星通信模塊，以簡(jiǎn)化本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)。
[0049]本發(fā)明校準(zhǔn)裝置采用高線性度、高穩(wěn)定度的電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊，將信號(hào)源輸入的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成與該標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)大小成正比的頻率信號(hào)，然后通過(guò)處理模塊對(duì)該頻率信號(hào)進(jìn)行定時(shí)采樣，以此得到輸入電流、電壓信號(hào)的幅值大小。
[0050]本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)在于:①采用高線性度、高穩(wěn)定度的電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊來(lái)進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換；②衛(wèi)星授時(shí)模塊從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收授時(shí)信號(hào)并提取出時(shí)鐘信號(hào)，為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源、電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊提供時(shí)鐘基準(zhǔn)，來(lái)保證校準(zhǔn)裝置測(cè)量結(jié)果和電能表校準(zhǔn)的高精度、可信性、可靠性和可溯源性。
【權(quán)利要求】
1.基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電能表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置，它包括電能表電壓計(jì)量回路、電能表電流計(jì)量回路，其特征在于:它還包括單相/三相標(biāo)準(zhǔn)交流信號(hào)源、電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊、處理模塊和衛(wèi)星授時(shí)模塊； 單相/三相標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源在處理模塊的控制下產(chǎn)生符合落地國(guó)要求的單相、三相三線或三相四線制的交流信號(hào)源，單相/三相標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源輸出三路電壓交流信號(hào)和三路電流交流信號(hào)，其輸出的電壓交流信號(hào)和電流交流信號(hào)分別與電能表電壓計(jì)量回路、電能表電流計(jì)量回路連接，其輸出的電壓交流信號(hào)和電流交流信號(hào)還分別與電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊連接；電能表電壓計(jì)量回路、電能表電流計(jì)量回路分別對(duì)電壓交流信號(hào)和電流交流信號(hào)進(jìn)行電參數(shù)計(jì)量，并將計(jì)量的電參數(shù)結(jié)果發(fā)送給處理模塊； 所述的電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與單相/三相標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源的輸出信號(hào)連接，電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊的輸出與處理模塊連接；電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊將單相/三相標(biāo)準(zhǔn)交流信號(hào)源輸出的三路電壓信號(hào)、三路電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成與其幅值成正比的頻率信號(hào)； 所述的處理模塊通過(guò)通訊總線與待校準(zhǔn)電能表連接，處理模塊的校準(zhǔn)命令及電參數(shù)的獲取均通過(guò)通訊總線進(jìn)行交互，處理模塊的電能脈沖輸入與待校準(zhǔn)電能表的電能脈沖輸出連接；處理模塊控制單相/三相標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源產(chǎn)生交流信號(hào)源；處理模塊根據(jù)衛(wèi)星授時(shí)模塊輸出的時(shí)鐘信號(hào)對(duì)電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊輸出的頻率信號(hào)進(jìn)行定時(shí)采樣，并根據(jù)采樣結(jié)果對(duì)單相/三相標(biāo)準(zhǔn)交流信號(hào)源輸出的電壓信號(hào)、電流信號(hào)進(jìn)行電參數(shù)計(jì)量；處理模塊將其計(jì)量的電參數(shù)與待校準(zhǔn)電能表計(jì)量的電參數(shù)進(jìn)行比較計(jì)算出該待校準(zhǔn)電能表的計(jì)量誤差，并根據(jù)該計(jì)量誤差對(duì)待校準(zhǔn)電能表進(jìn)行校準(zhǔn)； 所述的衛(wèi)星授時(shí)模塊從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收授時(shí)信號(hào)并提取出時(shí)鐘信號(hào)，衛(wèi)星授時(shí)模塊的輸出分別與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源、電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊的時(shí)鐘輸入連接，為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源、電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊提供時(shí)鐘基準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電能表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置，其特征在于:所述的處理模塊包括信號(hào)源控制模塊、頻率采集模塊，電參數(shù)測(cè)量模塊、電參數(shù)比對(duì)模塊和校準(zhǔn)控制信號(hào)產(chǎn)生模塊； 所述的信號(hào)源控制模塊控制單相/三相標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源產(chǎn)生符合落地國(guó)要求的單相、三相三線或三相四線制的交流信號(hào)源； 所述的頻率采集模塊接收電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊輸出的頻率信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行定時(shí)采樣，并將采樣信號(hào)傳送給電參數(shù)測(cè)量模塊； 所述的電參數(shù)測(cè)量模塊根據(jù)采樣信號(hào)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行電參數(shù)測(cè)量，并將所得的電參數(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)傳送給電參數(shù)比對(duì)模塊； 所述的電參數(shù)比對(duì)模塊接收待校準(zhǔn)電能表對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行電參數(shù)測(cè)量所得的電參數(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)，并將其與電參數(shù)測(cè)量模塊所得的電參數(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，即計(jì)算出待校準(zhǔn)電能表的計(jì)量誤差； 所述的校準(zhǔn)控制信號(hào)產(chǎn)生模塊根據(jù)該計(jì)量誤差通過(guò)控制端向待校準(zhǔn)電能表發(fā)出校準(zhǔn)指令，對(duì)待校準(zhǔn)電能表進(jìn)行校準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電能表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置，其特征在于:所述的衛(wèi)星授時(shí)模塊由衛(wèi)星授時(shí)處理電路和高穩(wěn)恒溫晶振電路組成，根據(jù)衛(wèi)星授時(shí)時(shí)間和高穩(wěn)恒溫晶振之間的時(shí)差，采用馴服算法，實(shí)時(shí)調(diào)整高穩(wěn)恒溫晶振的時(shí)鐘精度，保證提供給單相/三相標(biāo)準(zhǔn)交流信號(hào)源、電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊的時(shí)鐘信號(hào)始終保持高精度和時(shí)鐘的可溯源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電能表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置，其特征在于:所述的衛(wèi)星授時(shí)模塊包括GPS衛(wèi)星授時(shí)模塊、北斗衛(wèi)星授時(shí)模塊、GLONASS衛(wèi)星授時(shí)模塊和伽利略衛(wèi)星授時(shí)模塊中的任意一種或多種的組合。
【文檔編號(hào)】G01R35/04GK104330765SQ201410634183
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】黃茂彪, 楊衡 申請(qǐng)人:成都天興電氣有限公司