专利名称：便携式电能采集终端现场校验仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力计量设备，特别是一种便携式电能采集终端现场校验仪。
背景技术：
随着国民经济的迅速发展，人民生活水平的日益提高，以及地区经济的快速发展，用电客户的需求早已不是“有电照个亮”就可以满足的，而是需要“用电安全、供电可靠、电能质优、办事高效、收费合理、服务周到”。目前电力服务市场的服务水平，与经济发展和客户需求还有很大差距，客户的许多需求还不能够满足或者很好地满足。客户需求决定市场发展方向，因此当前对优质、高效、周到的电力技术服务的潜在需求非常大，也非常强烈。但目前使用的设备功能单一，携带使用不方便灵活，满足不了电力计量上的实际需要，因此其改进的创新势在必行。
发明内容针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种便携式电能采集终端现场校验仪，可有效解决设备功能单一，携带使用不方便灵活，满足不了电力计量上的实际需要的问题。本实用新型解决的技术方案是，包括壳体和控制电路，壳体的前面有和控制电路相连的操作面板，控制电路装在壳体内，控制电路包括高速ARM运算处理�？�、互感器采样�？�、钳表采样�？�、通讯�？楹拖允酒鳎咚貯RM运算处理�？橛邢嗔牡谝桓咚貯RM运算处理�？�、第二高速ARM运算处理模块组成，第一高速ARM运算处理�？榉直鸾佑�232通信器、485通信器、输出切换器、控制检测输入端子、有无功率输入端子、高速AD转换器、第一档位切换器和第二档位切换器，第一档位切换器与电压米样�？椤⒏咚貯D转换器相连，第二档位切换器与采样电路切换模块相连，采样电路切换�？橛牖ジ衅鞑裳？�、钳表采样�？橄嗔涑銮谢黄魃嫌凶坝杏形薰β适涑龆俗�、开关量输出端子，第二高速ARM运算处理�？榉直鹩胂允酒�、键盘控制端子、触摸控制器和接电脑的USB通信接口相连。本实用新型结构简单，新颖独特，采用先进的高精度测量技术、嵌入式技术、DSP数据处理技术及计算机网络技术、计算机应用技术、电子工程技术等开发研制出对电度表、负控终端、集中器及采集器进行校验，多科学有机融合的技术体系，可广泛应用于电力各户对电能表、专变采集终端、集中器及采集器进行现场校验，保证电力设备的正常运行，可对电力仪器进行走数检验、对电力终端进行功能性校验，确保电力管理部门及客户不受经济损失。
图1为本实用新型的电路�？榭蚴就�。图2为本实用新型的控制面板主视图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作详细说明。由图1、2所示，本实用新型包括壳体和控制电路，壳体的前面有和控制电路相连的操作面板，控制电路装在壳体28内，控制电路包括高速ARM运算处理�？�、互感器采样�？�、钳表采样�？�、通讯�？楹拖允酒鳎咚貯RM运算处理�？橛邢嗔牡谝桓咚貯RM运算处理�？�10、第二高速ARM运算处理模块11组成，第一高速ARM运算处理�？�10分别接有232通信器3、485通信器4、输出切换器15、控制检测输入端子17、有无功率输入端子16、高速AD转换器9、第一档位切换器2和第二档位切换器14,第一档位切换器2与电压米样�？�1、高速AD转换器9相连，第二档位切换器14与采样电路切换模块8相边，采样电路切换�？�8与互感器采样�？�7、钳表采样�？�13相连，输出切换器15上有装有有无功率输出端子18、开关量输出端子19，第二高速ARM运算处理�？�11分别与显示器5、键盘控制端子
6、触摸控制器12和接电脑20的USB通信接口 31相连。所述的控制面板左侧自上而下依次装有外部供电接口 24、电源采样接口 25、电压采样接口 26，外部供电接口 24旁有电源开关21，右侧装有显示器5，显示器的上部控制面板上装有USB通信接口 31、LED指示灯30、故障报警器29，电源采样接口 25和显示器5之间的控制面板从上至下依次装有检测与通信插口 22、钳表插口 23、低压电力载波通信�？�27，外部供电接口 24同外接电源相连(图中未给出)，电源开关21同外部供电接口 24相连，电压米样接口 26同电压米样�？镮相连，钳表插口 23同钳表米样�？�13相连,检测与通信插口 22与232通信器3、485通信器4相连，电源采样接口 25与互感器采样�？�7相连，低压电力载波通信�？�27与控制检测输入端子17相连，故障报警器29、LED指示灯30与第二高速ARM运算处理�？�11相连；所述的壳体为方形，其外部上有用于作为提手的伸缩式拉杆，构成便携式箱体，该箱体用于盛放电能采集主板、控制底板和操作面板。电压采集电路、互感器采样�？�、钳表采样�？�、采样电路切换�？�、档位切换器和高速AD转换器装在一个绝缘板上，构成电能采集主板，高速ARM运算处理�？樽霸诹硪桓鼍蛋迳希钩煽刂频装澹缒懿杉靼搴涂刂频装逑嗔缒懿杉靼迥芄患煅樽ū洳杉斩撕图衅鞯耐ㄐ殴δ埽杉嗨南咧苹蛉嗳咧频缪�、电流、相角，计算有功功率、无功功率和功率因数，并将计量参数传送到控制底板，计量精度电压0. 05级，电流
0.05级，有功功率0. 05级，无功功率0. 2级，并具有检测错误接线的功能；电能采集主板和控制底板相连将计量参数传送到控制底板，用于显示计量参数，接受键盘控制，包括一个触摸式显示屏和控制键盘，控制底板和操作面板相连；所述的操作面板提供各种接线插孔、连接端子、电源插座和控制开关，电源插座用于给系统提供电源；控制开关用于控制系统状态；接线插孔用于引入三相电压和三相电流；连接端子用于脉冲检测、遥信检测、连接钳形互感器以及与专变采集终端通信，操作面板还用于连接集中器的低压电力载波通信�？椋美葱Ｑ榧衅鞯耐ㄐ殴δ埽Ｑ楦髦衷夭ㄖ行钠德实募衅魍ㄐ拍？椋徊僮髅姘迳系牧佣俗涌梢粤忧位ジ衅鳎糜谠谙呒觳獾缌鳎畲罂刹獾缌�1000A。电压采样模块采用电阻分压网络，互感器采样�？楹颓聿裳？樽槌傻缌鞑裳缏罚ジ衅鞑裳？檠∮昧砍涛�0 20A的微型精密电流互感器CT-X-1，其二次额定电流有效值为10 mA ;钳表采样�？椴裳缏凡捎玫男秃盼狵LC-8C型，一次电流最大10A，二次测电流10mA，精度0.1级；高速AD转换器采用最大导通电阻只有1. 6 Q的模拟开关MAX4679做切换电路，使能够顺利切换的同时电流通道的影响减少到最�。滴磺谢坏缏凡捎肁D526JNZ，是一款单端、单芯片软件可编程增益放大器(SPGA)，提供1、2、4、8、16五种增益。增益为16时，小信号带宽为350 kHz。利用ADI的激光调整技术，可保证最大输入失调电压为0.5 mV (C级)，增益误差低至0.01% (G = 1、2、4，C级)。通过不同增益放大采样的电压和电流的信号，可以得到不同的信号输入，使小电压和小电流也非常稳定。高速AD转换电路采用12位高精度AD，经过电路转换以后送给ARM处理。RS232通信采用MAX232ESE芯片，具有较高的工作范围，能够工作在较低的工作环境中，可以用通用232接口，方便接到电脑，可以用与抄表等多种功能。RS485电路通过内部状态机和附加的接收比较器，可判断当前驱动总线的是器件本身还是网络上的其他节点；通过与外部上拉下拉电阻的配合，能够实现数据传输的自动换向。有功、无功脉冲输入和输出电路采用6N137，它是一款用于单通道的高速光稱合器，其内部有一个850 nm波长AlGaAs LED和一个集成检测器组成，其检测器由一个光敏二极管、高增益线性运放及一个肖特基钳位的集电极开路的三极管组成，具有温度、电流和电压补偿功能，高的输入输出隔离，LSTTL/TTL兼容，高速(典型为IOMBd)，5mA的极小输入电流，转换速率高达lOMBit/s。输入和输出量都由ARM来提供，经过6nl37隔离。控制检测、开关量输入及输出切换均由光耦TLP521控制，输入量经过TLP521给ARM，输出量经过TLP521送出，输入和输出通过四通道的模拟开关74HC4052切换。液晶显示和触摸控制电路采用待用触摸功能的显示屏，通过ARM和SSD4096来控制显示的内容，触摸由芯片TSC2046将触摸点电压送到ARM控制屏的显示。键盘控制�？椴捎糜胖蔖VC薄膜按键，按键通过ARM的端口组成矩阵电路，端口将信号送给ARM运行，控制各路功能。高速ARM运算处理器采用高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM，型号为STM32F103VET6，该型号为增强型系列，时钟频率达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品；通过该芯片将各路功能分块处理，使仪器正常运行。
电压输入经过压及静电保护电路后，采用精度高、热稳定性好的金属膜电阻分压网络进行取样，其最大可测量576 V峰值相电压，电压采样信号经过精密程控可编程放大器(PGA)，输出至E -A模数转换器(ADC)；电流互感器选用量程为0 5 A的0. 01级微型精密电流互感器CT-X-1，互感器二次侧使用金属膜电阻采样，互感器采样输出信号和钳表输出信号使用低内阻模拟开关MAX4679E进行切换，经过PGA放大后，输出至ADC。高频和低频脉冲输出使用模拟开关进行切换，高频脉冲经过10000分频产生低频脉冲。校验仪输入脉冲使用高速光耦进行电气隔离，保护处理器，并提高设备抗干扰能力。输入脉冲误差计算采用定时计数模式，在一定的时间内，统计高频脉冲和输入脉冲个数，并根据用户设置的脉冲常数计算电能脉冲误差。比使用固定脉冲圈数更加准确和高效。电流输入采用两级PGA和模拟开关切换方式，支持钳表种类多。电流采样输入类型支持5A电流输入、钳型电流互感器输入。其中，钳型电流互感器支持5八、2(^、10(^、20(^、500A、1000A多种规格。电流输入切换采用初级加次级两级PGA放大和模拟开关切换方式。同常规继电器切换相比较，切换速度明显提升、功耗更低、支持钳表种类更多。本实用新型使用标准VC++编程，运用高速DSP数字处理器技术，完成电能数据的实时监测与处理，及时通过高清晰LCD显示屏进行图片和数据的显示，并显示电能表的接线情况及各种电能测试数据，完成校验功能；在电力负控终端监测与控制功能校验上，采用高速脉冲捕获技术，实时监测被校准设备的控制输出功能，并合理设计矢量数据显示的转换程序，灵活地运用嵌入式技术和微处理器技术的特点，在嵌入式系统平台上融入自己的设计思想，在传统的单一电能表监测基础上，融合对集中器、负控终端、及采集器的综合功能监测与控制功能校验，共同构成电能采集与控制检测综合应用系统，具有不需要现场提供标准源，将对电能表、集中器和专变采集终端的校验功能集成为一体，具有脉冲输入检测、控制检测和遥信检测等功能，能够同屏显示三相电压、电流、相位、频率、有功/无功功率、视在功率及因数的分相及总和，计量精度电压0. 05级，电流0. 05级，有功功率0. 05级，无功功率0. 2级；检测交采计量精度及错误接线情况，可测电流达1000A，携带方便，操作灵活，使用效果好，是电能采集设备上的创新。
权利要求1.一种便携式电能采集终端现场校验仪，包括壳体和控制电路，其特征在于，壳体的前面有和控制电路相连的操作面板，控制电路装在壳体(28)内，控制电路包括高速ARM运算处理�？�、互感器采样�？�、钳表采样�？�、通讯�？楹拖允酒鳎咚貯RM运算处理模块有相连的第一高速ARM运算处理�？�(10)、第二高速ARM运算处理�？�(11)组成，第一高速ARM运算处理模块(10)分别接有232通信器(3)、485通信器(4)、输出切换器(15)、控制检测输入端子(17)、有无功率输入端子(16)、高速AD转换器(9)、第一档位切换器(2)和第二档位切换器(14)，第一档位切换器(2)与电压采样�？�(I)、高速AD转换器(9)相连，第二档位切换器(14)与采样电路切换�？�(8)相连，采样电路切换�？�(8)与互感器采样�？�(7)、钳表采样�？�(13)相连，输出切换器(15)上有装有有无功率输出端子(18)、开关量输出端子(19)，第二高速ARM运算处理模块(11)分别与显示器(5)、键盘控制端子(6)、触摸控制器(12 )和接电脑(20 )的USB通信接口( 31)相连。
2.根据权利要求1所述的便携式电能采集终端现场校验仪，其特征在于，所述的操作面板左侧自上而下依次装有外部供电接口(24)、电源采样接口(25)、电压采样接口(26)，外部供电接口(24)旁有电源开关(21)，右侧装有显示器(5)，显示器的上部控制面板上装有USB通信接口( 31)、LED指示灯(30 )、故障报警器(29 )，电源采样接口( 25 )和显示器(5 )之间的控制面板从上至下依次装有检测与通信插口(22)、钳表插口(23)、低压电力载波通信�？�(27)，外部供电接口(24)同外接电源相连，电源开关(21)同外部供电接口(24)相连，电压米样接口(26)同电压米样�？�(I)相连,钳表插口(23)同钳表米样�？�(13)相连，检测与通信插口(22)与232通信器(3)、485通信器(4)相连，电源采样接口(25)与互感器采样�？�(7 )相连，低压电力载波通信�？�(27 )与控制检测输入端子(17 )相连，故障报警器(29 )、LED指示灯(30 )与第二高速ARM运算处理�？�(11)相连。
3.根据权利要求1所述的便携式电能采集终端现场校验仪，其特征在于，所述的壳体为方形，其外部上有用于作为提手的伸缩式拉杆，构成便携式箱体。
专利摘要本实用新型涉及便携式电能采集终端现场校验仪，可有效解决设备功能单一，携带使用不方便灵活的问题，其结构是，壳体的前面有和壳体内控制电路相连的操作面板，第一运算处理�？榉直鸾�232通信器、485通信器、输出切换器、控制检测输入端子、有无功率输入端子、高速AD转换器、档位切换器，第一档位切换器与电压采样�？�、高速AD转换器相连，第二档位切换器与采样电路切换�？橄嗔裳缏非谢荒？橛牖ジ衅鞑裳？�、钳表采样�？橄嗔涑銮谢黄魃嫌凶坝杏形薰β适涑龆俗�、开关量输出端子，第二运算处理�？榉直鹩胂允酒�、键盘控制端子、触摸控制器和USB通信接口相连，本实用新型型结构简单，新颖独特，确保电力不受损失。
文档编号G01R35/04GK202903993SQ20122055436
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者张庆辉, 陈玉杰, 张强, 金广锋 申请人:郑州瑞能电气有限公司
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