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高精度微機(jī)電度表設(shè)計方法

文檔序號:6090888閱讀:344來源:國知局
專利名稱:高精度微機(jī)電度表設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種智能化電度表的設(shè)計方法,更確切地說是涉及一種用軟件實(shí)現(xiàn)電度表高精度的設(shè)計方法。
現(xiàn)有的電度表大致分為三類,即電磁機(jī)械式、集成數(shù)字電路式和采用單片機(jī)為核心部件的電腦式。精度包括2級、1級、0.5級、0.2級、0.1級、0.05級和0.01級。上述各類電度表的精度設(shè)計均以硬件精度為基礎(chǔ),需要由測量各環(huán)節(jié)的高精度給予保證。其中的電腦式電度表,“軟”代“硬”設(shè)計只是用作元件的溫度補(bǔ)償和整機(jī)的控制,并沒有直接用于計算誤差。而另一方面,儀表精度與其成本成正比關(guān)系,精度越高,成本也越高,且電流測量范圍也受到一定的限制。
本發(fā)明的目的是為電腦式電度表實(shí)現(xiàn)高精度設(shè)計一種誤差軟件解決方法,對現(xiàn)有電度表硬件不作過多的變動,也不要求各測量環(huán)節(jié)的精度,以大規(guī)模降低電度表成本。
本發(fā)明的用軟件實(shí)現(xiàn)微機(jī)電度表高精度的設(shè)計方法是用高精度的標(biāo)準(zhǔn)電度表對普通微機(jī)電度表進(jìn)行校正測試,測得在一系列回路電壓U、電流I值時,所對應(yīng)的普通微機(jī)電度表各電量的誤差修正值△γ,將U、I及對應(yīng)的△γ存入普通微機(jī)電度表的EPROM存貯器中,普通微機(jī)電度表實(shí)時計量時,由實(shí)測的回路電壓電流值,從EPROM中調(diào)出對應(yīng)電量的△γ值,并進(jìn)行累計。
△γ可以是電能測量修正值,也可以是電流、電壓、功率、無功、功率因數(shù)等電量的誤差修正值,存貯器中分別存貯回路U、I及相應(yīng)電量的所有誤差修正值△γ,供隨時調(diào)用。
本發(fā)明的設(shè)計方法取消了對測量環(huán)節(jié)各硬件部件的高精度要求,但要求各部件具有穩(wěn)定的誤差特性,即在重復(fù)量測過程中,相同的U、I條件下其誤差修正值△γ相同,而整機(jī)的精度是由已存入存貯器的誤差修正值△γ給予保證的。
本發(fā)明的最大優(yōu)點(diǎn)在于對電度表電量誤差測量采取總體一次修正法,因?yàn)閷τ布葻o特別要求,使提高精度只涉及軟件不涉及硬件,硬件設(shè)計因此具有通用性,應(yīng)用本方法設(shè)計的智能電度表可以具有很低的成本和很高的精度。
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖,詳細(xì)說明本發(fā)明的方法及應(yīng)用。


圖1為背景技術(shù)單回路智能儀表原理方框圖。
附圖2為根據(jù)本發(fā)明方法構(gòu)思的便攜式電度表微機(jī)校驗(yàn)儀原理方框圖。
附圖3為圖2所示校驗(yàn)儀主程序框圖。
附圖4為圖2所示校驗(yàn)儀誤差測量主程序框圖。
參見附圖1,背景技術(shù)的單回路智能儀表,包括單片機(jī)10,通過總線與單片機(jī)10連接的模擬量輸入20,模擬量輸出30,RAM40、地址鎖存器50、EPROM60,鍵盤顯示接口70及開關(guān)量輸入輸出80等功能部件,與模擬量輸出單元連接是V/I電路32和運(yùn)放器31,與模擬量輸入單元連接的是運(yùn)放器21,與鍵盤顯示接口連接的是顯示器71。
EPROM中存程序,RAM中存數(shù)據(jù),軟件采用模塊化結(jié)構(gòu),以軟代硬功能是為解決溫度補(bǔ)償計算和實(shí)現(xiàn)整機(jī)控制,整機(jī)的精度由各部件精度保證。
背景技術(shù)
中的標(biāo)準(zhǔn)功率電能表,也有采用專用微機(jī)完成對P/F轉(zhuǎn)換輸出數(shù)據(jù)的運(yùn)算、顯示,其精度也完全由微機(jī)前硬件設(shè)備的高精度保證。
參見附圖2,便攜式電度表微機(jī)校驗(yàn)儀是根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)思的一種智能儀表,專為電能及其誤差測量而設(shè)計。
由于廣大用戶使用的電度表都需要定期校驗(yàn),一般10安培以上的電度表要求由供電局定期校驗(yàn),費(fèi)時費(fèi)力,而10安培以下的電度表由于數(shù)量太多,無法校驗(yàn),由此帶來的計量損失均計入電網(wǎng)線損中,這種不合理的損失因此而成為供電部門對電度表計量管理的突出難題。所以,研制一種方便的現(xiàn)場校驗(yàn)設(shè)備是十分必要的,然而市售的高精度校驗(yàn)設(shè)備單臺售價極高,功能有限,體積重量都不便攜帶,因而不易推廣實(shí)施。
圖2所示按本發(fā)明方法構(gòu)思的校驗(yàn)儀可以解決上述種種問題。用高精度標(biāo)準(zhǔn)表校驗(yàn)本校驗(yàn)儀,獲得與回路電壓U、電流I對應(yīng)的各電量誤差修正值γ,存入校驗(yàn)表EPROM中,再用本校驗(yàn)儀去校驗(yàn)待校表,并經(jīng)軟件運(yùn)算,得到被校表的實(shí)際誤差修正值γ。
用上述方法設(shè)計的微機(jī)電度表校驗(yàn)儀,以更充分發(fā)揮微機(jī)的快速計算與存貯的功能、最大限度利用以軟代硬的技術(shù)手段、大幅度降低儀表成本等為目的,其誤差測量方法如下校驗(yàn)儀硬件部分采樣得到的被校表的電量誤差值為γ′,γ′= (kcn-UIcosφ△T)/(UIcosφ△T) ·100%-(1)式中,Kc為被校表的電度表常數(shù),單位轉(zhuǎn)數(shù)/千瓦時,n為設(shè)定的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù),U為采樣得到的回路電壓,I為采樣得到的回路電流,cosψ為采樣得到的負(fù)載功率因數(shù),△T為轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)n圈所需時間,單位小時。
校驗(yàn)儀在軟件調(diào)試時,被標(biāo)準(zhǔn)電度表校出的誤差修正值△γ為△γ= (UIcosφ△T-A)/(A) 100%-(2)式中,A為用標(biāo)準(zhǔn)表測量的電度值。
由(1)和(2)式得出校驗(yàn)儀在實(shí)用過程中,得到被校表的實(shí)際誤差γ為γ=γ′+γ′△γ+△γ-(3)略去γ′△γ項(xiàng),得到實(shí)際誤差γ為γ′+△γ由式(2)可知,△γ=f(U.I),如果不考慮在△T內(nèi)電壓的變化,則△γ=f(I),△γ由標(biāo)準(zhǔn)表校正到所需精度后存入校驗(yàn)儀的EPROM中,實(shí)測時,對△γ=f(I)則只對I的兩個相近離散值進(jìn)行一次插值計算。
對△γ=f(U.I),則需對U、I變量的相近離散值分別進(jìn)行插值計算。
圖2所示按本發(fā)明方法構(gòu)思的校驗(yàn)儀,以單片機(jī)100為核心部件,還包括阻抗隔離電路101、107,電壓比較器102、108,光耦合器103、106、109、112,加法器104、110,V/F變換器105、111,圖中開關(guān)K控制手動采樣113或光電采樣114,與單片機(jī)I/O口連接的I/O接口電路115及其微打設(shè)備116,與單片機(jī)I/O口連接的鎖存器117、可編程只讀存貯器118和移位寄存器119,及數(shù)碼顯示器120,鍵盤121。
電壓信號U通過電阻分壓器(或電壓互感器PT二次電壓)獲得,電流信號I由電流互感器CT二次取得,并轉(zhuǎn)換為電壓量,兩個電壓信號通過V/F變換器轉(zhuǎn)換為頻率信號,經(jīng)光耦合器送單片機(jī)100中。
利用本發(fā)明原理實(shí)施的電度表誤差微機(jī)校驗(yàn)儀,硬件結(jié)構(gòu)基本標(biāo)準(zhǔn)化,對于單相和三相的區(qū)別僅是增加兩個電流測點(diǎn)和兩個電壓測點(diǎn),對于大電流則需增加兩個CT,整機(jī)成本與精度無關(guān),軟件結(jié)構(gòu)可按測單相和測三相分為兩類,只需將單相功率計算模型改為三相功率計算模型,也是標(biāo)準(zhǔn)的,所不同的只是EPROM中存貯的數(shù)據(jù)不同,這些數(shù)據(jù)是通過一次校核得到的,由于對測量環(huán)節(jié)沒有高精度的要求,因而元件選擇比較寬松,成本就可降低。
參見附圖3,圖2所示校驗(yàn)儀的主程序框圖,其中初始化程序的功能是使系統(tǒng)恢復(fù)初始狀態(tài)、設(shè)定工作方式、清除RAM中用于累加的寄存器、設(shè)定各常數(shù)值。根據(jù)鍵位轉(zhuǎn)移的8個分支程序,其中“置數(shù)”表示每按一下置數(shù)鍵,即提示所需置的常數(shù)如kc、n等,“加一”、“移位”程序的功能是用于數(shù)字輸入,“確定電參數(shù)的意義”是確定所測電壓、電流、功率因數(shù)、功率、頻率等量值。
除圖3所示主程序外,還包括讀鍵盤子程序、中斷處理子程序、顯示子程序、出錯子程序、采樣子程序和打印子程序等。
參見附圖4,為誤差測量程序框圖,圖中示出誤差γ′及γ的獲得過程,γ=γ′+△γ,△γ從EPROM中查詢得到。
綜上所述,本發(fā)明的方法最適于應(yīng)用在便攜式電度表微機(jī)校驗(yàn)儀中,其優(yōu)點(diǎn)是對各種電量的測量精度均可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)表精度;穩(wěn)定性好;可校驗(yàn)各類電度表的誤差,還可對電流、電壓、功率、COSψ、頻率等全部電量進(jìn)行高精度測量,測量范圍基本不受限制,操作簡便,攜帶方便適于現(xiàn)場使用;對采樣回路元器件的精度、工作速度要求不高,采用以軟代硬措施,大幅度降低了成本造價。
權(quán)利要求
1.一種用軟件實(shí)現(xiàn)微機(jī)電度表高精度的設(shè)計方法,其特征在于是采用下列步驟1)用高精度的標(biāo)準(zhǔn)電度表對普通微機(jī)電度表進(jìn)行校正測試,得到在一系列回路電壓U、電流I值時,所對應(yīng)的普通微機(jī)電度表各電量的誤差修正值△γ,將U、I及對應(yīng)的△γ存入普通微機(jī)電度表的EPROM存貯器中;2)普通微機(jī)電度表實(shí)時測量時,由實(shí)測的回路電壓、電流值,從EPROM中調(diào)出對應(yīng)電量的△γ值,并進(jìn)行累計。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用軟件實(shí)現(xiàn)微機(jī)電度表高精度的設(shè)計方法,其特征在于所述的電量誤差修正值△γ是電能計量、電流計量、電壓計量、功率計量、無功計量、功率因數(shù)計量的誤差修正值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用軟件實(shí)現(xiàn)電度表高精度的設(shè)計方法。誤差采取一次修正法,即先用標(biāo)準(zhǔn)表對普通微機(jī)電度表進(jìn)行校正測試,測得與回路電壓電流U、I對應(yīng)的各電量誤差修正值Δγ,存入EPROM中,實(shí)測時再根據(jù)實(shí)時U、I值,調(diào)用對應(yīng)的Δγ并累計。用該方法設(shè)計的便攜式電度表微機(jī)校驗(yàn)儀,用于校驗(yàn)用戶電度表時,先根據(jù)采樣結(jié)果計算被校表的電量誤差值γ′,再從EPROM中查詢Δγ值,γ′+Δγ即為被校表的電量誤差值γ,使提高精度與硬件無關(guān)而降低成本。
文檔編號G01R22/00GK1079306SQ9310364
公開日1993年12月8日 申請日期1993年4月5日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月5日
發(fā)明者毛晉, 歐鐘, 米強(qiáng), 王洪杰 申請人:毛晉
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