专利名称：电能计量装置接线检查与退补电量计算综合装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电能计量装置的检测设备，具体是一种电能计量装置接线 检查与退补电量计算综合装置。
背景技术：
电费是供电企业的经济命脉，而电能计量是进行合理与公平电费结算的根 本保证。电能是一种特殊的商品，具有产、供、销同时完成的特点，电能的量 值通过计量装置体现出来。但是，由于计量装置故障、人为计量等因素，使电 能计量与实际电能消耗出现偏差甚至严重失衡，从而使产、供、用电三方不能 公平、公正地进行电能费用结算。电能计量偏差不但降低了供电企业的技术经 济指标，而且在很大程度上掩盖了电能计量不准确的真相。
电能计量装置是国民经济中正确完成各项经济指标，加强企业管理，实现 经济核算必不可少的计量手段。正确计量电能，不仅要求电度表和互感器要精 确，而且更重要的是接线正确，错误接线可能带来达到百分之几百的计量误差， 从这种意义上讲，正确接线是保证准确计量的首要条件。对于现场接线的检査， 一般采用电能表现场校验仪或相序表，通过相量图法检查分析判断。其存在许 多不足①设备投资比较大、仪器较多、携带运输不方便；②接线较多、操作 步骤复杂、使用不方便；③需提供操作电源，受现场环境影响较大；④当三相 二元件有功电能表错误接线在48种以外时，仪器无法分析判断；⑤很多计算 分析都需要人来完成，费时费力。目前全国电能仪表已超过l亿只，并且还以每年1000万只的速度增加，如此庞大的检测工作量要靠传统的检测方式来完
成，几乎是不可能的。
鉴于以上种种不足，市面上出现了多功能现场校验仪、电能计量故障检测
仪等产品，但也存在很多缺点①一些多功能现场校验仪有接线检査的功能， 但其判断的错误类型很有限；②一些专用错误接线检测仪器能够判断较多的错 误类型，但其功能比较专一，而且价格昂贵；③电压互感器二次导线压降对电 能计量有很大的影响，大部分仪器都没有考虑对其妥善处理；④很多仪器人机 交互处理得不够好，数据的输入、处理等都非常麻烦；⑤大部分仪器与PC机 交换数据需要专门的软件，增加了开发的费用。
另外，随着技术的进步，窃电行为也从常规窃电发展到有组织的企业经营 窃电、技术窃电，甚至出现职业窃电者，专门传播窃电技术、安装窃电技术装 置。据估算，2006年全国仅因窃电造成的损失就高达200多亿元，而被发现抓 获的不到20%。如何更有效、更方便的打击偷电行为是电力部门感到十分棘手 的问题，传统的人工巡视检查的反窃电方法既费时也很盲目，已不能适应电力 快速发展的要求。为此必须采用高科技手段来实现自动化操作和智能分析判断 功能,从而可及时发现表计故障，监测分析表计运行状态。
综上所述，随着电力行业市场化改革日益推进，电能计量装置数量的急剧 增加，研制一套能够对电能计量装置运行状态自动检测、智能分析的仪器有着 重要的现实意义。
发明内容
本实用新型为了解决现有实现电能计量装置的检测设备存在的仪器较 多、操作步骤复杂、使用不方便、分析判断状况有限、计算分析需要人工完成等问题，提供了一种能对电能计量装置运行状态进行自动检测和智能分析的电 能计量装置接线检査与退补电量计算综合装置。
本实用新型是采用如下技术方案的电能计量装置接线检查与退补电量计
算综合装置，包括内置有智能分析电路的壳体，壳体上设有LCD显示屏，LCD 显示屏表面设置有触摸屏，所述智能分析电路包含ARM处理器、与ARM处 理器输入端连接的测量电路，以及与ARM处理器输出端连接的用于驱动触摸 屏和LCD显示屏的触摸屏驱动电路、LCD显示屏驱动电路；所述测量电路包 括三路电压采样电路、三路电流采样电路、多路选择开关、电能计量芯片，三 路电压测量电路包含三个分别对三相电压进行采样的单相电压采样单元，单相 电压采样单元包含电流互感器T、由若干个电阻串联构成的分压电阻串联支路、 设置于壳体上的相电压接线端和零线接线端(即电压测量接线端口)，电流互 感器T的初级输入端与分压电阻串联支路串联，并并联于相电压接线端、零线 接线端之间，电流互感器T的次级输出端并联有51Q电阻，电流互感器的次 级输出端两端分别经1.2KQ电阻、O.OlpF电容接地，电阻与0.01}iF电 容的连接节点经10KQ电阻与电能计量芯片的REFO引脚相连，同时作为电压 测量输出端经多路选择开关与电能计量芯片的电压采样信号输入端相连，电能 计量芯片经SPI总线、电平转换电路与ARM处理器相连，多路选择开关的控 制信号端经电平转换电路与ARM处理器连接；三路电流测量电路包含三个分 别对三相电流进行采样的单相电流采样单元，单相电流采样单元包括设置于壳 体上的双电流接线端(即电流测量接线端口)，双电流接线端之间并联有两个 10Q电阻的串联支路，两个10Q电阻的连接节点与电能计量芯片的REFO引 脚相连，双电流接线端经1.2KQ电阻、O.OlnF电容接地，1.2KQ电阻、O.Ol^F电容的连接节点作为电流测量输出端直接与电能计量芯片的电流采样信号输 入端相连。
使用时，将综合装置壳体上的电压、电流测量接线端口 (即三路电压测量 电路和三路电流测量电路的各接线端)通过连接线连接固定各相电压夹和电流 钳，并将相应相电压夹和电流钳接于电能计量装置的相电压输入端和相电流线
上；启动本综合装置，以电能计量装置的A相电压、电流测量为例，电压测量 部分被测电压经分压电阻串联支路分压转换为2mA以下的电流，经过比例 为l: 1的电流互感器T隔离后，在电流互感器T的次级回路得到与一级回路 相同的电流，这个小电流通过并联于电流互感器T次级输出的51Q电阻后转 换为一个0.1V以下的交流小电压，再经过由电能计量芯片REFO引脚输出的 2.4V直流参考电压，将在0V上下波动的小交流电压拉高2.4V，由O.Ol^iF电 容去干扰后经受ARM处理器控制的多路选择开关送入电能计量芯片的电压 采样信号输入端；电流测量部分被测电流经并联的两个10Q电阻转变为一个 交流电压信号，该交流电压信号通过由电能计量芯片REFO引脚输出的2.4V 直流参考电压转变为在2.4V直流电压上下变化的小交流信号，然后经O.OlpF 电容滤波后进入电能计量芯片的电流釆样信号输入端。B、 C相电压、电流测 量与A相相同。电能计量芯片通过这些电压信号的波形和相位计算出电压、电 流、相位角、功率等电参量，并将这些数值存入电能计量芯片的相应寄存器中。 由ARM处理器在特定软件支持下通过SPI总线在电能计量芯片寄存器中调用 所需的电参量，根据电参量绘出六角图，再将这些数值与数据库中的标准值进 行比对，得到实际接线类型。软件再调用与此接线类型相对性的公式及计算方 法，计算出退补电量、更正系数等数据。软件将这些需要显示的数据、图形通过数据总线传送给LCD显示屏驱动电路，由LCD显示屏驱动电路将这些数据 转化成与LCD显示屏相匹配的数据流，最终在LCD显示屏上予以显示。所述 用于驱动触摸屏和LCD显示屏的触摸屏驱动电路、LCD显示屏驱动电路，以 及电平转换电路是本技术领域的公知电路。
与现有技术相比，本实用新型所述综合装置结构合理、紧凑，具备自动分 析、计算功能，且操作简便、 一机多能，适合于现场使用，可替代原用电检査 中使用的繁杂仪器设备。
图l为本实用新型智能分析电路的电路原理方框图2为本实用新型的外观图3为本实用新型测量电路的电路原理图4为ARM处理器的第一部分电路原理图； 图5为ARM处理器的第二部分电路原理图； 图6为ARM处理器的第三部分电路原理图7为网口电路的电路原理图8为LED显示屏驱动电路及触摸屏驱动电路的电路原理图； 图9为串行通讯口与USB接口电路的电路原理图10为本实用新型电源电路的电路原理图ll为本实用新型智能分析电路其余部分的电路原理图中l-壳体；2-LCD显示屏；3-触摸屏；4-微型打印机；5-电流测量接
线端口； 6-RJ45网口； 7-主USB接口； 8-从USB接口； 9-电压测量接线端口； 10-串行通讯口； ll-JTAG接口； 12-电源插孔；13-亮度旋钮；14-复位按钮；15-键盘。
具体实施方式
如图l-3所示，电能计量装置接线检查与退补电量计算综合装置，包括内 置有智能分析电路的壳体1，壳体1上设有LCD显示屏2， LCD显示屏2表面 设置有触摸屏3，所述智能分析电路包含ARM处理器、与ARM处理器输入 端连接的测量电路，以及与ARM处理器输出端连接的用于驱动触摸屏3和 LCD显示屏2的触摸屏驱动电路、LCD显示屏驱动电路；所述测量电路包括 三路电压采样电路、三路电流采样电路、多路选择开关、电能计量芯片，三路 电压测量电路包含三个分别对三相电压进行采样的单相电压采样单元，单相电 压采样单元包含电流互感器T、由若干个电阻串联构成的分压电阻串联支路、 设置于壳体上的相电压接线端和零线接线端(即电压测量接线端口 9)，电流互 感器T的初级输入端与分压电阻串联支路串联，并并联于相电压接线端、零线 接线端之间，电流互感器T的次级输出端并联有51Q电阻，电流互感器的次 级输出端两端分别经1.2KQ电阻、O.OlpP电容接地，电阻与O.OlpF电 容的连接节点经电阻与电能计量芯片的REFO引脚相连，同时作为电压 测量输出端经多路选择开关与电能计量芯片的电压采样信号输入端相连，电能 计量芯片经SPI总线、电平转换电路与ARM处理器相连，多路选择开关的控 制信号端经电平转换电路与ARM处理器连接；三路电流测量电路包含三个分 别对三相电流进行采样的单相电流采样单元，单相电流采样单元包括设置于壳 体上的双电流接线端(即电流测量接线端口 5)，双电流接线端之间并联有两个 10Q电阻的串联支路，两个10Q电阻的连接节点与电能计量芯片的REFO引 脚相连，双电流接线端经1.2KQ电阻、O.OljiF电容接地，1.2KH电阻、0.01^iF电容的连接节点作为电流测量输出端直接与电能计量芯片的电流采样信号输 入端相连。
具体实施时，ARM处理器采用三星公司的S3C2410芯片，其运行速度可 达200MHz，内部集成有丰富的功能�？椋膳浜掀渌嘀滞馕？榇罱ū咀� 合装置系统，如图1、 4、 5、 6所示；电能计量芯片采用上海钜泉光电科技有 限公司的电能计量专用芯片ATT7022来对电能计量装置的电压、电流进行测 量，该芯片是一款具有国际领先水平的专门为电能计量设计的三相电路芯片， 它内部含有6路16位的AD转换器和专用的数字信号处理器，可适用于三相 三线、三相四线电路的各种电参量的测量，如图3所示。
如图8所示，触摸屏驱动电路包含两个CMOS开关FDC6321，触摸屏3 通过上述两个CMOS开关FDC6321与ARM处理器连接，由ARM处理器自 带的AD转换功能来判断触摸屏3的动作，专用软件提供了手写输入，可以将 需要的信息输入到仪器存储起来。仪器使用过程中的各类参数设定(如地区、 机关、日期等)通过触摸屏3进行输入，通过触摸屏驱动电路将这些数据送入 ARM处理器中进行处理，也可在壳体上设置键盘15进行辅助操作；
所述分压电阻串联支路采用8个25KH电阻串联构成，以实现对电流互感 器T的分压目的；本综合装置的电源可选电网与外部电源，电源插孔12设置 于壳体1上。
壳体l内还设有与ARM处理器连接的微型打印机4;当需要将一些必要信 息打印时，可以通过微型打印机4打�。�
如图7所示，智能分析电路还包含网口电路，所述网口电路包含与ARM 处理器连接的网络专用芯片AX88796、固定于壳体1上的RJ45网口 6， RJ45网口 6经网络滤波器FC-518LS与网络专用芯片AX88796连接。通过该网口 6 可以将本综合装置与互联网连接，实现本综合装置的上网，可以将数据传到网 上，也可以与同一网段的仪器共享资源，同一网段的计算机只需访问本装置就 可以得到测量的数据；当系统运行不正常或者系统需要更新时可以通过该网口 6从PC机下载最新的操作程序；
壳体1上设有支持RS232协议的串行通讯口 10，串行通讯口 IO经串口驱 动芯片MAX3232与RAM处理器连接；串行通讯口 10的设置目的1、用于 对本装置进行系统调试，通过串行通讯口 IO将本综合装置与PC机连接，这样 可以用PC机系统自带的超级终端对本综合装置系统的启动信息进行查看；2、 用于连接GPRS无线上网模块，GPRS无线上网�？橥ü型ㄑ犊� 10与仪 器连接，连接后进行一定的设置即可将数据传送到网络；
壳体1上设有与ARM处理器连接的主USB接口7、从USB接口8，从USB接 口 8主要用于与PC机的USB插口进行连接，用同步软件ActiveSync与PC机进行 数据同步；主USB接口7可以连接鼠标、U盘、甚至外部打印机，以完成较复杂 的打印工作。
壳体1上还设有与ARM处理器连接的JTAG接口 11，通过JTAG 口 11 可以对系统进行调试，也可以将改动过的BOOTLOADER下载到系统中；
智能分析电路还包括显示屏亮度调节电路和系统复位电路，其对应的亮度 旋钮13和复位按钮14设置于壳体1上；所述显示屏亮度调节电路和系统复位电 路是本技术领域的公知电路，且电路结构具有多种变形。
壳体l内设有扬声器及与ARM处理器连接的扬声器驱动电路，在电流钳 或电压夹接线有误、系统开机、打印时，ARM处理器会触发扬声器驱动电路，使扬声器驱动电路驱动扬声器发出特定的提示音；
在相应软件支持下，本综合装置能分析电能计量装置可能出现的各种异常 状态互感器极性反接、三相电压互感器连接组别检查、二次接线和接线端标 志核对、互感器错误接线分析(包括电压互感器一、二次断线；电压互感器 绕组极性接反；电流互感器绕组极性接反)、电能表接线方式判定(包括电能 表表尾端断相；电能表表尾端电压相序；电能表表尾端电流相序)。并经试验 证明，本实用新型具备如下有益效果①人性化设计，接线简单，操作方便， 在相应软件支持下，能够检测单相、三相等两万余种错误接线；②在仪器内建 立了错误接线类型数学模型的数据库，方便计算与查询；③为未来实现电压互 感器二次导线压降测量的新方法提供硬件条件；④采用微软Windows CE操作 系统，只要熟悉PC机就可操作软件，无需专门学习；⑤采用8寸大屏幕彩色 显示，触摸屏、键盘数据输入，方便快捷，与PC机通讯简单，无需专门软件； ⑥电源可选电网与外部电源，工作稳定、耗电量小。
权利要求1、一种电能计量装置接线检查与退补电量计算综合装置，其特征在于包括内置有智能分析电路的壳体(1)，壳体(1)上设有LCD显示屏(2)，LCD显示屏(2)表面设置有触摸屏(3)，所述智能分析电路包含ARM处理器、与ARM处理器输入端连接的测量电路，以及与ARM处理器输出端连接的用于驱动触摸屏(3)和LCD显示屏(2)的触摸屏驱动电路、LCD显示屏驱动电路；所述测量电路包括三路电压采样电路、三路电流采样电路、多路选择开关、电能计量芯片，三路电压测量电路包含三个分别对三相电压进行采样的单相电压采样单元，单相电压采样单元包含电流互感器T、由若干个电阻串联构成的分压电阻串联支路、设置于壳体上的相电压接线端和零线接线端，电流互感器T的初级输入端与分压电阻串联支路串联，并并联于相电压接线端、零线接线端之间，电流互感器T的次级输出端并联有51Ω电阻，电流互感器的次级输出端两端分别经1.2KΩ电阻、0.01μF电容接地，1.2KΩ电阻与0.01μF电容的连接节点经10KΩ电阻与电能计量芯片的REFO引脚相连，同时作为电压测量输出端经多路选择开关与电能计量芯片的电压采样信号输入端相连，电能计量芯片经SPI总线、电平转换电路与ARM处理器相连，多路选择开关的控制信号端经电平转换电路与ARM处理器连接；三路电流测量电路包含三个分别对三相电流进行采样的单相电流采样单元，单相电流采样单元包括设置于壳体上的双电流接线端，双电流接线端之间并联有两个10Ω电阻的串联支路，两个10Ω电阻的连接节点与电能计量芯片的REFO引脚相连，双电流接线端经1.2KΩ电阻、0.01μF电容接地，1.2KΩ电阻、0.01μF电容的连接节点作为电流测量输出端直接与电能计量芯片的电流采样信号输入端相连。
2、 根据权利要求l所述的电能计量装置接线检査与退补电量计算综合装 置，其特征在于壳体(1)内还设有与ARM处理器连接的微型打印机(4)。
3、 根据权利要求1所述的电能计量装置接线检査与退补电量计算综合装 置，其特征在于智能分析电路还包含网口电路，所述网口电路包含与ARM 处理器连接的网络专用芯片AX88796、固定于壳体(1)上的RJ45网口 (6)， RJ45网口 (6)经网络滤波器FC-518LS与网络专用芯片AX88796连接。
4、 根据权利要求1所述的电能计量装置接线检查与退补电量计算综合装 置，其特征在于壳体(1)上设有支持RS232协议的串行通讯口 (10)，串行 通讯口 (10)经串口驱动芯片MAX3232与RAM处理器连接。
5、 根据权利要求l所述的电能计量装置接线检查与退补电量计算综合装 置，其特征在于壳体(1)上设有与ARM处理器连接的主USB接口 (7)、从 USB接口 (8)。
6、 根据权利要求1所述的电能计量装置接线检査与退补电量计算综合装 置，其特征在于壳体(1)上还设有与ARM处理器连接的JTAG接口 (11)。
7、 根据权利要求l所述的电能计量装置接线检査与退补电量计算综合装 置，其特征在于智能分析电路还包括显示屏亮度调节电路和系统复位电路， 其对应的亮度旋钮(13)和复位按钮(14)设置于壳体(1)上。
8、 根据权利要求1所述的电能计量装置接线检査与退补电量计算综合装 置，其特征在于壳体(1)内设有扬声器及与ARM处理器连接的扬声器驱 动电路。
专利摘要本实用新型涉及电能计量装置的检测设备，具体是一种电能计量装置接线检查与退补电量计算综合装置。解决了现有实现电能计量装置的检测设备存在的仪器较多、操作步骤复杂、使用不方便、分析判断状况有限、计算分析需要人工完成等问题，该智能分析仪包括内置有智能分析电路的壳体，壳体上设有LCD显示屏、触摸屏，所述智能分析电路包含ARM处理器、测量电路；所述测量电路包括三路电压采样电路、三路电流采样电路、多路选择开关、电能计量芯片。本实用新型所述智能分析仪结构合理、紧凑，具备自动分析、计算功能，且操作简便、一机多能，适合于现场使用，可替代原用电检查中使用的繁杂仪器设备。
文档编号G01R35/00GK201262644SQ20082010612
公开日2009年6月24日 申请日期2008年9月29日 优先权日2008年9月29日
发明者伟 严, 史小报, 吕春林, 磊 张, 张兴忠, 李云岗, 李保胜, 李军杰, 静 梁, 樊蕊霞, 焦广旭, 王康宁, 祖国辰, 郑哲欣, 震 高 申请人:山西省电力公司晋城供电分公司;山西星域科技有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
