一種三相電能表現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種校驗(yàn)系統(tǒng)，尤其涉及一種三相電能表現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有三相電能表現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)系統(tǒng)主要存在如下問題：一是模擬電路與數(shù)字電路之間 缺少模數(shù)隔離電路，信號(hào)在模數(shù)轉(zhuǎn)換過程中未進(jìn)行電源隔離，使得在信號(hào)處理過程中系統(tǒng) 抗干擾能力較弱、可靠性較低，而最終影響檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量精度；二是系統(tǒng)缺少溫度補(bǔ)償功 能，由于校驗(yàn)儀及其內(nèi)的電流互感器體積較小，取樣方式一般都采用運(yùn)放取樣，溫度敏感性 大，導(dǎo)致自熱影響大，也大大影響了校驗(yàn)儀的測(cè)量精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中現(xiàn)有三相電能表現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)系統(tǒng)主要存在如下缺點(diǎn)：一是模 擬電路與數(shù)字電路之間缺少模數(shù)隔離電路，信號(hào)在模數(shù)轉(zhuǎn)換過程中未進(jìn)行電源隔離，使得 在信號(hào)處理過程中系統(tǒng)抗干擾能力較弱、可靠性較低，而最終影響檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量精度；二 是系統(tǒng)缺少溫度補(bǔ)償功能，由于校驗(yàn)儀及其內(nèi)的電流互感器體積較小，取樣方式一般都采 用運(yùn)放取樣，溫度敏感性大，導(dǎo)致自熱影響大，也大大影響了校驗(yàn)儀的測(cè)量精度，提供一種 模擬電路與數(shù)字電路之間設(shè)置模數(shù)隔離電路實(shí)現(xiàn)電源隔離并增加溫度補(bǔ)償模塊使得系統(tǒng) 抗干擾能力較強(qiáng)、可靠性較高而大大提高系統(tǒng)測(cè)量精度的三相電能表現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)系統(tǒng)及其方 法。
[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以解決：
[0005] -種三相電能表現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)系統(tǒng)，包括設(shè)在模擬電路上的模擬單元、設(shè)在數(shù)字電路 上的數(shù)字單元、與模擬單元連接的被檢電能表，還包括連接在模擬單元與數(shù)字單元之間的 模數(shù)隔離模塊，數(shù)字單元包括用于數(shù)據(jù)顯示和觸摸信號(hào)輸入的液晶觸摸屏，被檢電能表輸 出的模擬信號(hào)通過接線端子輸入系統(tǒng)，經(jīng)模擬電路、模數(shù)隔離模塊、數(shù)字電路進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換 的信號(hào)處理，信號(hào)處理后得到的數(shù)字信號(hào)輸出到液晶觸摸屏，模數(shù)隔離模塊對(duì)模擬電路與 數(shù)字電路之間傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行電源隔離。模擬電路和數(shù)字電路之間的每個(gè)信號(hào)的來回都經(jīng) 過了模數(shù)隔離模塊上的模數(shù)隔離電路進(jìn)行了電源隔離。
[0006] 模擬電路包括三相電壓輸入電路、三相電流輸入電路和溫度取樣輸入電路三部 分。
[0007] 液晶觸摸屏上設(shè)有狀態(tài)顯示區(qū)、向量圖區(qū)、誤差校驗(yàn)區(qū)、電工參數(shù)區(qū)、功能鍵區(qū)，狀 態(tài)顯示區(qū)、向量圖區(qū)、誤差校驗(yàn)區(qū)、電工參數(shù)區(qū)、功能鍵區(qū)分別位于觸摸屏的頂部、左側(cè)、中 間、底部、右側(cè)，狀態(tài)顯示區(qū)用于顯示當(dāng)前的參數(shù)設(shè)置狀態(tài)、系統(tǒng)時(shí)間、藍(lán)牙狀態(tài)、電池電量 狀態(tài)，參數(shù)設(shè)置狀態(tài)包括電表類型、輸出頻率、輸入電流、儀器溫度，向量圖區(qū)用于顯示測(cè)量 時(shí)的電壓電流矢量相互關(guān)系的向量圖及接線判別結(jié)果，誤差校驗(yàn)區(qū)用于顯示電能表現(xiàn)場(chǎng)校 驗(yàn)的主表誤差和副表誤差，電工參數(shù)區(qū)用于顯示電工參數(shù)和變量，功能鍵區(qū)設(shè)有上下排列 的六個(gè)功能鍵，六個(gè)功能鍵分別為波形顯示鍵、諧波分析鍵、變比測(cè)量鍵、數(shù)據(jù)保存鍵、數(shù)據(jù) 查詢鍵、參數(shù)設(shè)置鍵。
[0008] 作為優(yōu)選，模擬單元包括三相電壓輸入模塊、三相電流輸入模塊、有源補(bǔ)償取樣模 塊、程控運(yùn)放模塊、A/D轉(zhuǎn)換器，模數(shù)隔離模塊分別與A/D轉(zhuǎn)換器、程控運(yùn)放模塊連接，三相 電壓輸入模塊與A/D轉(zhuǎn)換器之間通過電阻分壓電路連接，三相電流輸入模塊與有源補(bǔ)償取 樣模塊之間通過電流切換電路連接，三相電流輸入模塊與模數(shù)隔離模塊之間通過電流切換 電路連接，有源補(bǔ)償取樣模塊、程控運(yùn)放模塊、A/D轉(zhuǎn)換器依次連接；
[0009] 三相電壓從三相電壓輸入模塊輸入，經(jīng)電阻分壓電路進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn) 換；三相電流從三相電流輸入模塊輸入，經(jīng)電流切換電路依次流經(jīng)有源補(bǔ)償取樣模塊、程控 運(yùn)放模塊，進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，有源補(bǔ)償取樣模塊對(duì)輸入的電流信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償 和取樣，程控運(yùn)放模塊對(duì)輸入的電流信號(hào)進(jìn)行程控放大。
[0010] 作為優(yōu)選，模擬單元還包括溫度補(bǔ)償模塊，溫度補(bǔ)償模塊與A/D轉(zhuǎn)換器連接，溫度 補(bǔ)償模塊用于溫度取樣，溫度取樣信號(hào)進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
[0011] 溫度補(bǔ)償模塊主要完成對(duì)儀器內(nèi)部的溫度進(jìn)行取樣，轉(zhuǎn)換成小電壓信號(hào)輸入到多 通道16位AD轉(zhuǎn)換器的第七個(gè)通道進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
[0012] 作為優(yōu)選，數(shù)字單元包括微處理器、藍(lán)牙無線通訊模塊、工控板、CPLD模塊、光耦隔 離模塊，光耦隔離模塊上設(shè)有被檢表脈沖輸入端子、標(biāo)準(zhǔn)電能脈沖輸出端子、485讀表通訊 口，模數(shù)隔離模塊分別與微處理器、CPLD模塊連接，微處理器分別與工控板、藍(lán)牙無線通訊 模塊、CPLD模塊、光耦隔離模塊連接，光耦隔離模塊分別與工控板、CPLD模塊，工控板與液 晶觸摸屏連接，工控板上設(shè)有網(wǎng)絡(luò)接口、USB接口、串口調(diào)試口；微處理器控制藍(lán)牙無線通 訊模塊與手持終端進(jìn)行無線通訊，工控板控制液晶觸摸屏的數(shù)據(jù)輸出，485讀表通訊口用于 讀取被檢表的測(cè)量數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)接口用于程序調(diào)試與通訊擴(kuò)展，USB接口用于校驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)出與 程序升級(jí)，串口調(diào)試口用于程序調(diào)試與數(shù)據(jù)監(jiān)控。
[0013] 微處理器控制CPLD模塊輸出兩路頻率信號(hào)，一路輸出采樣時(shí)序信號(hào)進(jìn)入模數(shù)隔 離模塊，另一路輸出標(biāo)準(zhǔn)電能脈沖信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)電能脈沖信號(hào)經(jīng)光耦隔離模塊輸出到標(biāo)準(zhǔn)電 能脈沖輸出端子；從被檢表脈沖輸入端子輸入電能脈沖，經(jīng)過光耦隔離模塊進(jìn)入微處理器 進(jìn)行誤差計(jì)算。
[0014] 作為優(yōu)選，三相電壓輸入模塊上設(shè)有并行輸入設(shè)置的A相電壓輸入端子、B相電壓 輸入端子、C相電壓輸入端子，A相電壓輸入端子、B相電壓輸入端子、C相電壓輸入端子分 別連接接入電阻分壓電路。
[0015] 三相電壓輸入電路為A相電壓輸入端子、B相電壓輸入端子和C相電壓輸入端子 分別經(jīng)過各自的電阻分壓電路，取得三相電壓小信號(hào)輸入到多通道16位A/D轉(zhuǎn)換器的三個(gè) 通道進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
[0016] 作為優(yōu)選，三相電流輸入模塊上設(shè)有并行輸入設(shè)置的A相電流輸入模塊、B相電流 輸入模塊、C相電流輸入模塊，A相電流輸入模塊、B相電流輸入模塊、C相電流輸入模塊分 別連接接入電流切換電路。
[0017] 作為優(yōu)選，A相電流輸入模塊上設(shè)有并行輸入設(shè)置的A相端子電流互感器、A相鉗 表，B相電流輸入模塊包括并行輸入設(shè)置的B相端子電流互感器、B相鉗表，C相電流輸入模 塊包括并行輸入設(shè)置的C相端子電流互感器、C相鉗表。
[0018] 三相電流的輸入則有兩種方式，一種方式是三相電流從端子面板上的六個(gè)電流端 子分別輸入到內(nèi)部的A相端子電流互感器、B相端子電流互感器和C相端子電流互感器，取 得三相電流小信號(hào)再分別輸入到各自的電流切換電路；另一種方式是通過三把鉗形電流互 感器，即A相鉗表、B相鉗表和C相鉗表，取得三相電流小信號(hào)之后，再從端子面板上的三個(gè) 鉗表端子輸入到電流切換電路，數(shù)字電路中的32位微處理器輸出控制信號(hào)對(duì)電流切換電 路進(jìn)行二選一控制，選中的一路電流小信號(hào)輸入到有源補(bǔ)償取樣模塊進(jìn)行補(bǔ)償和取樣，取 得三路小電壓信號(hào)再輸入到各自的程控運(yùn)放模塊，對(duì)信號(hào)進(jìn)行程控放大，放大倍數(shù)也是由 32位微處理器輸出控制信號(hào)進(jìn)行控制，三個(gè)程控運(yùn)放模塊的輸出信號(hào)均輸入到多通道16 位A/D轉(zhuǎn)換器的另三個(gè)通道進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
[0019] 作為優(yōu)選，還包括設(shè)在校驗(yàn)儀上的端子面板，接線端子設(shè)在端子面板上，接線端子 包括被檢表脈沖輸入端子、A相電壓輸入端子、B相電壓輸入端子、C相電壓輸入端子、公共 端子、A相端子電流互感器、A相鉗表、B相端子電流互感器、B相鉗表、C相端子電流互感器、 C相鉗表，被檢電能表上設(shè)有光電采樣器、零線、進(jìn)火線、出火線、四個(gè)電壓接點(diǎn)、三個(gè)電流接 點(diǎn)。
[0020] 模擬電路和數(shù)字電路分別布設(shè)在模擬電路板和數(shù)字電路板上，模擬電路板和數(shù)字 電路板均為印刷電路板，模擬電路板與數(shù)字電路板之間通過180度直線接插排針連接。校 驗(yàn)儀外殼殼內(nèi)設(shè)有端子安裝板，端子安裝板位于端子面板與模擬電路板之間，端子安裝板 與模擬電路板之間通過90度彎折接插排針固定連接，端子安裝板與端子面板之間通過螺 桿與螺母的組合進(jìn)行固定連接。
[0021] 電路連接線一端接在各個(gè)相應(yīng)的接線端子上，電路連接線另一端從各個(gè)相應(yīng)的接 線端子穿入校驗(yàn)儀內(nèi)，電路連接線經(jīng)端子安裝板的引導(dǎo)連接在模擬電路板上，電路連接線 被束縛在90度彎折接插排針形成的引線空間內(nèi)。
[0022] 90度彎折接插排針的作用在于：90度彎折接插排針一端固定連接在端子安裝板 上，另一端固定卡接在模擬電路板上，可使得通過90度彎折接插排針將端子安裝板與模擬 電路板固定連接時(shí)的穩(wěn)定性、平衡性能達(dá)到最佳效果