专利名称：智能电能表功能测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测试装置，具体涉及一种应用于智能电能表功能测试的测试装置。
背景技术：
目前，国家电网公司已经编制了智能电能表Q/GDW系列标准。该标准是在“计量、抄表和收费标准化建设研究”项目成果的基础上，按照统ー坚强智能电网建设的总体要求，结合国内外计量、通信技术现状以及公司系统生产、经营、管理对电能表的基本要求而建立的。但市场上针对该标准中涉及的智能电能表功能测试而研发的测试装置尚属空白。自行搭建的测试系统操作繁琐,测试性能単'^-，大大限制了智能电能表的招标、检验、验收等エ作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有人身安全保护、可程控、电能表功能测试项目符合国家电网公司Q/GDW系列标准的测试装置,可以同时测试多块智能电能表,使用安全、操作便捷、功能全面。为实现上述目的,本发明采用如下技术方案一种智能电能表功能测试装置,包括精密测试电源、电压多路隔离互感器、表位控制显示模块、摘表挂表模块、接表机构、串ロ通讯服务器以及上位机；所述精密测试电源输出测试电流至所述摘表挂表�？�,输出测试电压至所述电压多路隔离互感器；所述电压多路隔离互感器提供各路智能电能表的测试电压至所述摘表挂表�？椋⑽鼍懿馐缘缭刺峁┓蠢〉缪剐藕牛凰霰砦豢刂葡允灸？榻邮账鼍懿馐缘缭吹目刂剖荩刂浦悄艿缒鼙淼恼遥凰霰砦豢刂葡圆荒？榛沽又悄艿缒鼙�,完成部分功能测试；所述摘表挂表�？榱铀霰砦豢刂葡圆荒？�,用于完成智能电能表的摘挂；所述接表机构连接所述摘表挂表�？�,用于装接智能电能表；所述上位机对所述精密测试电源进行控制，并通过所述串ロ通讯服务器与智能电能表进行通信。进一步地,所述精密测试电源包括主单片机、显示和键盘单元、继电器控制单元、波形存储单元、D/A转换单元、直流基准单元、电压电流功放、继电器单元、采样单元以及通讯单元。进ー步地，所述表位控制显示�？榘ǖテ�、LED驱动芯片、LED、光耦隔离电路、比较电路、整形电路以及数据锁存电路。进ー步地,所述摘表挂表�？榘缌骷痰缙�、电压继电器和可控硅。进ー步地，所述串ロ通讯服务器采用TCP/IP多线程串ロ并发通讯技木。、
进^-步地,通过所述表位控制显示�？樽邮迪炙錾衔换胫悄艿缒鼙碇涞耐ㄐ牛换蛘咄ü龃谕ㄑ斗衿饔胫悄艿缒鼙碇苯恿邮迪炙觥猼位机与智能电能表之间的通信本发明的智能电能表功能测试装置用于对智能电能表各种功能的自动检测,可适用于单、三相智能电能表，通讯协议为DL/T645-2007 ;测试项目涵盖国家电网公司企业标准规定的全部9大类(计量功能、费率时段及电价方案、计时功能、事件记录、显示功能、冻结功能、报警功能、通讯波特率设置、阶梯功能)27项功能，以确保智能电能表功能达到规范要求，现场运行安全可靠。本发明填补了国内对智能电能表功能测试的空白，可广泛用于供电部门、计量部门、电能表生产厂等。
图I是本发明实施例的智能电能表功能测试装置的组成结构示意图。图I是图I中精密测试电源的组成结构示意图。图3a是图I中电压多路隔离互感器的组成原理示意图；图3b是该电压多路隔离互感器的接线端钮示意图。图4是图I中表位控制显示模块的组成原理示意图。图5是图I中摘表挂表�？榈淖槌稍聿灰馔�。图6是图I中串口通讯服务器与上位机和智能电能表进行连接的示意图。组件符号说明100 :智能电能表功能测试装置110:精密测试电源1101 :主单片机；1102 :显示和键盘单元；1103 :继电器控制单元；1104 :波形存储单元；1105 :D/A转换单元；1106 :直流基准单元；1107 :电压电流功放；1108 :继电器单元；1109 :采样单元；11.10 :通讯单元120 :电压多路隔离互感器130 :表位控制显示�？�140 :摘表挂表�？�150:弹簧式接表机构160:串口通讯服务器170 :智能电能表180 :上位机
具体实施例方式下面通过具体实施例，并配合附图,对本发明做详细的说明。图I是本实施例的智能电能表功能测试装置100的组成结构示意图。如该图所示，精密测试电源110输出测试电压至电压多路隔离互感器120,电压多路隔离互感器120为摘表挂表�？�140提供各路智能电能表的测试电压，同时为精密测试电源110提供反馈电压信号。精密测试电源110还与摘表挂表�？�140直接连接以向其输入测试电流。精密测试电源110连接表位控制显示模块130,对其进行控制并读回通讯数据。表位控制显示�？�130接收精密测试电源110的控制数据,控制摘表挂表�？�140中智能电能表的摘挂。摘表挂表�？�140用于完成智能电能表在摘、挂时的电性连接。弹簧式接表机构150与摘表挂表�？�140连接,用于装接被检测的智能电能表170。串ロ通讯服务器160采用TCP/IP多线程串ロ并发通讯技术,连接上位机180与表位控制显示�？�130。上位机180对精密测试电源110进行控制,返回精密测试电源状态数据。表位控制显示�？�130同时连接电能表170的功能端ロ，完成部分功能测试,并起到串ロ通讯服务器和智能电能表的转接作用。
图2是图I中精密测试电源110的组成结构示意图。该精密测试电源的信号采用数字合成正弦波技术生成。功放具有足够的设计余量，以提供稳定、可靠的电压电流功率输出。如该图所示,主单片机1101,采用89C51,分别控制显示和键盘单元1102、继电器控制单元1103、波形存储单元1104、D/A转换单元1105、直流基准单元1106。波形存储单元1104预置数字量的电压电流波形，D/A转换单元1105参考直流基准単元1106的直流基准由主单片机1101按照特定的时序把数字量转换成模拟量,生成模拟的电压电流波形。电压电流波形送入到电压电流功放1107中放大。继电器单元1108通过继电器控制单元1103的控制设置成固定的输出方式，把放大的电压电流信号输出。采样单元1109采样输出信号，一路经主单片机送显示和键盘单元1102实时显示,另一路反馈到电压电流功放1107,实时微调输出。通讯单元1110采用光电耦合方式连接上位机180,可由上位机通过RS232通讯方式程序控制精密测试电源110。显示和键盘单元1102采用7英寸彩色触摸屏,配合単元内部单片机C8051F340,完成显示、键盘功能。显示和键盘单元1102与主单片机1101采用扩展串ロ方式进行连接。图3a是电压多路隔离互感器120的组成原理示意图。互感器的初级绕组加交流电产生磁通量,通过铁心,在次级绕组上产生交流电。图3b是电压多路隔离互感器120的接线端钮示意图，其中a0为互感器初级，多个al为并行绕出的互感器次级，连接到各个表位，起到初次级隔离、各表位隔离的作用。电压多路隔离互感器120为摘表挂表�？�140提供各路智能电能表的测试电压，第一路同时为精密测试电源110提供反馈电压信号。图4是表位控制显示�？�130的组成原理示意图。其中，单片机采用89C52, LED驱动芯片采用ICM7218B。如该图所示,单片机连接LED驱动芯片控制8位共阴型LED进行显不,显不表位地址、表位摘挂等信息。电能表产生的表位脉冲信号经过光稱隔离、比较、整形电路输入到单片机中。单片机的控制信号经过数据锁存、光耦隔离电路输出到摘表挂表�？�140,控制表位摘挂。表位控制显示�？�130通过RS485通讯串ロ连接精密测试电源110。表位控制显示�？�130同时连接电能表170的功能端ロ，完成部分功能测试，比如拉合闸事件功能；同时也起到串ロ通讯服务器和电能表的转接作用，使上位机180可通过串ロ通讯服务器160与被检测的智能电能表170 (—块或多块)进行通信。图5是摘表挂表�？�140的组成原理示意图。摘表挂表�？�140具有电流短路继电器、电压开路继电器，能实现在其余表位正常工作的情况下，进行单个智能电能表的摘、挂工作。摘表挂表�？�140的控制信号来自表位控制显不模块130。电路处理上米用双向可控硅包裹继电器的方法。当发生电表摘挂时，可控硅先于继电器动作,继电器后动作，此目的在于带电控制电表摘挂时继电器不打火。弹簧式接表机构150用于装接智能电能表170。该弹簧式接表机构适用于国家电网统ー的电能表，可以采购得到。弹簧式的接表机构比较实用，能方便装接电表。在本发明中，应用弹簧式接表机构装接电能表时只要直接装表压紧即可,不用另外接线。本发明也可以采用其它种类的接表机构。图6是串口通讯服务器160与上位机和智能电能表进行连接的示意图。上位机与智能电能表之间通过串口通信服务器连接，采用TCP/IP多线程串口并发通讯技术,与多块智能电能表同时进行通信。表位控制显示�？榱哟谕ㄐ欧衿�,每个表位控制显示�？槎杂σ桓龅缒鼙恚鸬酱谕ㄑ斗衿骱偷缒鼙鞷S485的转接作用。上述实施例中，上位机与电能表之间的通信，通过图I和图6所示的连接方式实 现，即通过表位控制显示�？榻凶�,这样可以节省线路,简化结构。但在本发明的测试装置中，还可以将串口通讯服务器与智能电能表直接连接起来，同样可实现上位机与电能表之间的通信；此时不再需要将“串口通信服务器”与“表位控制显示�？椤绷�。上位机180中安装用于进行功能测试的配套软件，实现测试国家电网公司企业标准(Q/GDW系列标准)规定的全部9大类(计量功能、费率时段及电价方案、计时功能、事件记录、显示功能、冻结功能、报警功能、通讯波特率设置、阶梯功能)27项功能。上位机的配置优选为CPU，双核2. O以上；内存2G以上;硬盘,20G以.... ;XP操作系统。上位机内安装的配套软件可根据Q/GDW系列标准的功能规范进行设计。下面举例说明应用本发明装置进行智能电能表功能测试的过程例I :瞬时冻结I)测试准备将电能表装接在测试装置的弹簧式接表机构上,打开测试装置的检测软件与功能测试软件,检测装置升至电能表额定电压。2)试验依据Q/GDW354-2009智能电能表功能规范第4. 7条。3)试验步骤3. I)电能表走字3. 1.1)通过装置加载电流虚负荷。电流值Imax,功率因数1.0;3. I. 2)走字持续时间2min。结束后切断电流虚负荷；3. 1.3)通过装置加载电流虚负荷。电流值-Imax，功率因数I. O ；3. I. 4)走字持续时间3min。结束后切断电流虚负荷。3. 2)修改电能表时间通过电能表通信接口下发指令,修改电能表日期时间,将电能表日期时间设置为当前日期时间。3. 3)读取当前有功电能数据读取并记录当前有功电能数据,如表I所示。表I.有功总电能数据
数据标识数据项读/写I参数代号
00010000 当前正向有功总电能IAi
00010100 当前正向有功费率I电能 IBi00010200 「当前正向有功费率2电能[读 [Ci
00010300 当前正向有功费率3电能读 Di
00010400 当前正向有功费率4电能读 Ei
00020000 当前反向有功总电倉gI Fi
00020100 当前反向有功费率I电能读 Gi
00020200 当前反向有功费率2电能读 Hi
00020300 当前反向有功费率3电能读 Ii 00020400 " 当前反向有功费率4电能读 Ji3. 4)每次发送命令前重复步骤3. I )，通过功能测试软件下发瞬时冻结命令，记录
毎次命令发送时间，更改时间后重复步骤3. 3)。3. 5)读取电能表上i (i=01iT03H)次瞬时冻结时间、正向有功电能数据、反向有功
电能数据，如表2所示。表2.瞬时冻结数据
数据标识数据项读/写j数据内容
OSOlOOi 上i次瞬时冻结时间读 Ki
OSOlOli 上i次瞬时冻结正向有功电能数据读 Li ;Mi ;Ni ；0i ；Pi
0501021 上i次瞬时冻结反向有功电能数据读 Qi ；Ri ；Si ；Ti ；Ui4)判定条件:计算各步试验中Ai-L (4-i)、Bi_M (4_i) ......Ji_U (4_i),如果计算结果均等于
0且上i次瞬时冻结时间Ki等于命令记录下发前后5秒,则试验合格,否则不合格。例2 :以月为周期定时冻结I)测试准备将电能表装接在测试装置的弹簧式接表机构上，打开测试装置的检测软件与功能
测试软件,测试装置升至电能表额定电压。2)试验依据:Q/GDW354-2009智能电能表功能规范第4. 7条a)。3)试验步骤3. I)参数设置通过功能测试软件将电能表定时冻结时间设置为以月为周期冻结。3. 2)电能表走字
3. 2. I)通过台体加载电流虚负荷。电流值Imax,功率因数O. 5L ；3. 2. 2)走字持续时间2min。结束后切断电流虚负荷；3. 2.3)通过台体加载电流虚负荷。电流值Imax，功率因数-O. 5L ；3.2.4)走字持续时间3!^11。结束后切断电流虚负荷。3. 3)修改电能表时间通过电能表通信接口下发指令，修改电能表日期时间，设置内容如表3。表3.日期时间设置
权利要求
1.一种智能电能表功能测试装置,其特征在于,包括精密测试电源、电压多路隔离互感器、表位控制显不�？�、摘表挂表�？�、接表机构、串口通讯服务器以及上位机； 所述精密测试电源输出测试电流至所述摘表挂表�？椋涑霾馐缘缪怪了龅缪苟嗦犯衾牖ジ衅鳎� 所述电压多路隔离互感器提供各路智能电能表的测试电压至所述摘表挂表�？�,并为所述精密测试电源提供反馈电压信号； 所述表位控制显示�？榻邮账鼍懿馐缘缭吹目刂剖荩刂浦悄艿缒鼙淼恼遥凰霰砦豢刂葡允灸？榛沽又悄艿缒鼙恚瓿刹糠止δ懿馐裕� 所述摘表挂表�？榱铀霰砦豢刂葡允灸？�,用于完成智能电能表的摘挂； 所述接表机构连接所述摘表挂表�？�,用于装接智能电能表； 所述上位机对所述精密测试电源进行控制，并通过所述串口通讯服务器与智能电能表进行通信。
2.如权利要求I所述的装置,其特征在于,所述精密测试电源包括主单片机、显示和键盘单元、继电器控制单元、波形存储单元、D/A转换单元、直流基准单元、电压电流功放、继电器单元、采样单元以及通讯单元。
3.如权利要求I所述的装置,其特征在于所述精密测试电源通过RS485通讯串口连接所述表位控制显示�？椋鼍懿馐缘缭赐ü齊S232通讯串口连接所述上位机。
4.如权利要求I所述的装置,其特征在于,所述电压多路隔离互感器包含多个并行绕出的互感器次级，连接至各个表位。
5.如权利要求I所述的装置,其特征在于,所述表位控制显示�？榘ǖテ�、LED驱动芯片、LED、光耦隔离电路、比较电路、整形电路以及数据锁存电路。
6.如权利要求I所述的装置,其特征在于,所述摘表挂表�？榘缌骷痰缙�、电压继电器和可控硅。
7.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述接表机构为弹簧式接表机构。
8.如权利要求I所述的装置,其特征在于,所述串口通讯服务器采用TCP/IP多线程串口并发通讯技术。
9.如权利要求I所述的装置，其特征在于,通过所述表位控制显示�？樽邮迪炙錾衔换胫悄艿缒鼙碇涞耐ㄐ�。
10.如权利要求I所述的装置,其特征在于，通过将所述串口通讯服务器与智能电能表直接连接实现所述上位机与智能电能表之间的通信。
全文摘要
本发明提供一种智能电能表功能测试装置，包括精密测试电源、电压多路隔离互感器、表位控制显示�？�、摘表挂表�？�、接表机构、串口通讯服务器以及上位机；精密测试电源输出测试电流至摘表挂表�？椋涑霾馐缘缪怪恋缪苟嗦犯衾牖ジ衅鳎坏缪苟嗦犯衾牖ジ衅魈峁└髀分悄艿缒鼙淼牟馐缘缪怪了稣砉冶砟？椋槐砦豢刂葡允灸？榭刂浦悄艿缒鼙淼恼遥徽砉冶砟？橛糜谕瓿芍悄艿缒鼙淼恼遥唤颖砘褂糜谧敖又悄艿缒鼙恚簧衔换跃懿馐缘缭唇锌刂疲⑼ü龃谕ㄑ斗衿饔胫悄艿缒鼙斫型ㄐ�。本发明的智能电能表功能测试装置用于对电能表各种功能的自动检测，可广泛用于供电部门、计量部门、电能表生产厂等。
文档编号G01R35/04GK102645644SQ201210153200
公开日2012年8月22日 申请日期2012年5月16日 优先权日2012年5月16日
发明者尚海涛, 杜春芳, 王冰, 王雪山, 路畅 申请人:北京北研兴电力仪表有限责任公司
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
