基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電能表現(xiàn)場校準裝置的原理及設(shè)計

今天為大家介紹一項國家發(fā)明授權(quán)專利——基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電能表現(xiàn)場校準裝置。該專利由成都天興電氣有限公司申請，并于2017年7月11日獲得授權(quán)公告。

內(nèi)容說明

本發(fā)明涉及信號精密計量領(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)場校準裝置。

發(fā)明背景

目前，電能表的校準都是在計量實驗室完成的。在電能表的使用壽命內(nèi)，還要經(jīng)過周期檢定。越是精度高的表計，越是重要場合的表計其周檢間隔時間越短。這類重要場合的表計，由于數(shù)量龐大，很難完成規(guī)定的周期檢定。沒有進行周期檢定的表計，其計量誤差是未知的。由于存在這些不確定的因素，導(dǎo)致電力計量錯誤，每年給國家?guī)砭薮髶p失。

現(xiàn)在大多數(shù)電力部門主要使用現(xiàn)場校驗儀進行比對。由于現(xiàn)場校驗儀受自身工作原理、計量精度、現(xiàn)場電力電壓、電流波動的影響，不能實現(xiàn)校準，只能進行比對。這種校準裝置的測量結(jié)果也只能作為參考。

發(fā)明內(nèi)容

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)場校準裝置，使得電能表現(xiàn)場校準裝置，能在任何工作場合和工作環(huán)境下，完成電能表的現(xiàn)場校準工作，其測量和校準結(jié)果具有高精確性、可信性、可靠性和可溯源性。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電能表現(xiàn)場校準裝置，它包括電能表電壓計量回路、電能表電流計量回路，它還包括單相/三相標準交流信號源、電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊、處理模塊和衛(wèi)星授時模塊。

單相/三相標準信號源在處理模塊的控制下產(chǎn)生符合落地國要求的單相、三相三線或三相四線制的交流信號源，單相/三相標準信號源輸出三路電壓交流信號和三路電流交流信號，其輸出的電壓交流信號和電流交流信號分別與電能表電壓計量回路、電能表電流計量回路連接，其輸出的電壓交流信號和電流交流信號還分別與電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊連接。電能表電壓計量回路、電能表電流計量回路分別對電壓交流信號和電流交流信號進行電參數(shù)計量，并將計量的電參數(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/三相標準信號源的輸出信號連接，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/三相標準交流信號源輸出的三路電壓信號、三路電流信號轉(zhuǎn)換成與其幅值成正比的頻率信號。

所述的處理模塊通過通訊總線與待校準電能表連接，處理模塊的校準命令及電參數(shù)的獲取均通過通訊總線進行交互，處理模塊的電能脈沖輸入與待校準電能表的電能脈沖輸出連接，處理模塊控制單相/三相標準信號源產(chǎn)生交流信號源。處理模塊根據(jù)衛(wèi)星授時模塊輸出的時鐘信號對電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊輸出的頻率信號進行定時采樣，并根據(jù)采樣結(jié)果對單相/三相標準交流信號源輸出的電壓信號、電流信號進行電參數(shù)計量。處理模塊將其計量的電參數(shù)與待校準電能表計量的電參數(shù)進行比較計算出該待校準電能表的計量誤差，并根據(jù)該計量誤差對待校準電能表進行校準。

所述的衛(wèi)星授時模塊從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收授時信號并提取出時鐘信號，衛(wèi)星授時模塊的輸出分別與標準信號源、電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊的時鐘輸入連接，為標準信號源、電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊提供時鐘基準。

所述的處理模塊包括信號源控制模塊、頻率采集模塊，電參數(shù)測量模塊、電參數(shù)比對模塊和校準控制信號產(chǎn)生模塊。所述的信號源控制模塊控制單相/三相標準信號源產(chǎn)生符合落地國要求的單相、三相三線或三相四線制的交流信號源。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，對其進行定時采樣，并將采樣信號傳送給電參數(shù)測量模塊。所述的電參數(shù)測量模塊根據(jù)采樣信號對標準信號進行電參數(shù)測量，并將所得的電參數(shù)測量數(shù)據(jù)傳送給電參數(shù)比對模塊。

所述的電參數(shù)比對模塊接收待校準電能表對標準信號進行電參數(shù)測量所得的電參數(shù)測量數(shù)據(jù)，并將其與電參數(shù)測量模塊所得的電參數(shù)測量數(shù)據(jù)進行比較，即計算出待校準電能表的計量誤差。所述的校準控制信號產(chǎn)生模塊根據(jù)該計量誤差通過控制端向待校準電能表發(fā)出校準指令，對待校準電能表進行校準。所述的衛(wèi)星授時模塊由衛(wèi)星授時處理電路和高穩(wěn)恒溫晶振電路組成，根據(jù)衛(wèi)星授時時間和高穩(wěn)恒溫晶振之間的時差，采用馴服算法，實時調(diào)整高穩(wěn)恒溫晶振的時鐘精度，保證提供給單相/三相標準交流信號源、電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊的時鐘信號始終保持高精度和時鐘的可溯源。

所述的衛(wèi)星授時模塊包括GPS衛(wèi)星授時模塊、北斗衛(wèi)星授時模塊、GLONASS衛(wèi)星授時模塊和伽利略衛(wèi)星授時模塊中的任意一種或多種的組合。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過電壓-頻率轉(zhuǎn)換模塊，將標準信號源產(chǎn)生的交流信號轉(zhuǎn)換成與之相應(yīng)的頻率信號，然后利用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供的高精度時鐘信號，測量出該交流信號的電壓、電流、有功功率和無功功率等電參數(shù)，并根據(jù)該電參數(shù)與待校準電能表所測的電參數(shù)進行比較，計算得出待測量電能表的計量誤差，最后根據(jù)該計量誤差完成對該電能表的校準。

本發(fā)明電能表現(xiàn)場校準裝置采用能提供高精度時鐘信號的衛(wèi)星授時模塊、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》要求的交流信號源，保證本發(fā)明電能表現(xiàn)場校準裝置的測量結(jié)果和電能表的校準具有高精確性、可信性、可靠性和可溯源性。本發(fā)明電能表現(xiàn)場校準裝置，符合國家交流電能表檢定裝置檢定規(guī)程的要求。

本發(fā)明電能表現(xiàn)場校準裝置能在任何工作場合和工作環(huán)境下，完成電能表的現(xiàn)場校準工作，使得該電能表無需再定期送到計量鑒定機構(gòu)進行檢定和校準。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的問題，避免計量誤差的累積傳遞。

本發(fā)明電能表現(xiàn)場校準裝置還可增設(shè)通信模塊，通過通信模塊實現(xiàn)電力計量管理部門對該電能表現(xiàn)場校準裝置的遠程控制和管理。