電能表計(jì)量誤差自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

王佰紅等

摘要： 當(dāng)前電能表計(jì)量誤差補(bǔ)償方法均需要人為干預(yù)，本文探討一種簡(jiǎn)單而通用的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)電能表誤差的自動(dòng)校準(zhǔn)。

Abstract： The current meter measurement error compensation methods need human intervention. This paper discusses a kind of simple and general method to realize automatic calibration of watt-hour meter error.

關(guān)鍵詞： 電能表；計(jì)量誤差；自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)

Key words： watt-hour meter；measurement error；automatic compensation system

中圖分類號(hào)：TD605 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）12-0017-02

0 引言

電子式電能表的普遍推廣和使用，使得電能的計(jì)量更加準(zhǔn)確，性能更加可靠。但電子式電能表的計(jì)量誤差補(bǔ)償方法，并不被生產(chǎn)廠以外所掌握和公開(kāi)。其主要原因在于，電子式電能表的計(jì)量誤差補(bǔ)償方法、操作過(guò)程多樣化；每個(gè)廠家、每個(gè)產(chǎn)品根據(jù)設(shè)計(jì)的不同都有區(qū)別。所以做為用戶的電業(yè)部門的計(jì)量檢定室，只能對(duì)電子式電能表進(jìn)行檢定，卻不能對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。那么有沒(méi)有一種好的方法既滿足生產(chǎn)廠家技術(shù)的保密性，又滿足電表維護(hù)、誤差補(bǔ)償?shù)囊螅瑫r(shí)操作簡(jiǎn)單可以被大多數(shù)計(jì)量檢定人員掌握呢？——不用人為干預(yù)，實(shí)現(xiàn)電能表計(jì)量誤差的自動(dòng)校準(zhǔn)。

1 現(xiàn)狀分析

目前，電子式電能表計(jì)量誤差補(bǔ)償方式有兩種：采用硬件方式和采用軟件方式。

1.1 硬件補(bǔ)償 硬件調(diào)試方法就是調(diào)整電壓采樣的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)電阻值，改變計(jì)量芯片采樣電壓Vi幅值，最終達(dá)到改變計(jì)量脈沖的輸出頻率，實(shí)現(xiàn)計(jì)量誤差修正的方法（如圖1）。此補(bǔ)償方法僅限于以專用計(jì)量芯片為核心的電能表，此類芯片如：ADE7755、ADE7751、ADE7752、ATT7021、ATT7030等。調(diào)整圖中R1～R9總阻值的大小，可以改變cosΦ=1.0時(shí)的誤差值；調(diào)整圖中C5容值大小，可以改變cosΦ=0.5L時(shí)的誤差值。

1.2 軟件補(bǔ)償 軟件補(bǔ)償方法是靠軟件算法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一般來(lái)說(shuō)是將電能表輸出誤差和標(biāo)準(zhǔn)表相比對(duì)，將誤差值輸入到電能表內(nèi)，電能表的數(shù)據(jù)處理核心——單片機(jī)通過(guò)一定的算法來(lái)對(duì)采樣值進(jìn)行校正從而達(dá)到改變計(jì)量誤差值。具體方法和步驟不同廠家并不完全相同，一般有通過(guò)按鍵調(diào)試、專用遙控器調(diào)試和掌上電腦（手持終端）調(diào)試幾種形式。①按鍵編程。按鍵編程操作比較煩瑣，要有嚴(yán)格的數(shù)據(jù)保護(hù)措施，一般很少有廠家采用此方法。②專用遙控器和掌上電腦。專用遙控器編程和掌上電腦編程方法類似，二者均采用紅外的方式與電表進(jìn)行通訊，將修正數(shù)據(jù)輸入到單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算后改變功率脈沖輸出的頻率，達(dá)到修正誤差的目的。一般來(lái)說(shuō)不同廠家的遙控器和掌上電腦程序互補(bǔ)兼容，不能互換。

2 系統(tǒng)構(gòu)成介紹

以上介紹的幾種方法均需要人參與誤差修正的工作。也就是說(shuō)，在校準(zhǔn)時(shí)，需要操作人員將不同測(cè)量點(diǎn)的誤差值輸入到電能表中，來(lái)“告訴”電能表當(dāng)前的誤差。例如，在100%In點(diǎn)，COS？準(zhǔn)=1.0時(shí)，校準(zhǔn)人員需要觀察此時(shí)電能表輸出的功率脈沖誤差，并將此誤差輸入到電能表中。一般說(shuō)來(lái)，校準(zhǔn)一臺(tái)電能表，需要至少校準(zhǔn)3～4個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)至少輸入2～3次數(shù)據(jù)才可以。這樣操作起來(lái)比較繁瑣，對(duì)專業(yè)行要求比較高，而且每個(gè)廠家定義又不相同，電業(yè)部門的檢定人員很難掌握所有廠家的操作方法。

那么，可否有一種簡(jiǎn)單而通用的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)電能表誤差的自動(dòng)校準(zhǔn)，而減少人工的干預(yù)呢？下面介紹的一種電能表誤差自動(dòng)補(bǔ)償方法操作簡(jiǎn)單，修正后的誤差精度高、一致性好，可以普遍應(yīng)用于具有通訊功能且采用軟件調(diào)整誤差的電能表中。

其系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示。

在這里有幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)：一是系統(tǒng)應(yīng)該能夠自動(dòng)切換各檢測(cè)點(diǎn)，如能夠自動(dòng)在100%In和400%In之間進(jìn)行切換，給出相應(yīng)的電流；二是能夠自動(dòng)讀取各電能表輸出的誤差并記住不同電能表的誤差值。三是能夠?qū)⒄`差“告知”電能表；采用的計(jì)量裝置為多功能檢定裝置，本身帶有RS485通訊功能，計(jì)量計(jì)算機(jī)與電表間無(wú)需再設(shè)置通訊總線即可實(shí)現(xiàn)。

為實(shí)現(xiàn)計(jì)量誤差的自動(dòng)補(bǔ)償，需要具體研制以下幾部分內(nèi)容：

①上位機(jī)自動(dòng)補(bǔ)償過(guò)程的實(shí)現(xiàn)。上位機(jī)程序運(yùn)行后，進(jìn)入電表參數(shù)設(shè)置界面，對(duì)電表的額定電壓、基本電流、過(guò)載倍數(shù)、基本頻率及脈沖常數(shù)進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置完成確定后，進(jìn)入調(diào)表設(shè)置界面（見(jiàn)圖3）。

首先對(duì)掛表情況進(jìn)行設(shè)置，點(diǎn)擊所有表位即選中所有表位掛表，如某個(gè)表位沒(méi)有掛表，則將所對(duì)應(yīng)的表位前的對(duì)號(hào)取消。然后設(shè)置誤差限值，此誤差限值是判定電表誤差是否合格的范圍。比如設(shè)置成0.5，那么誤差上限就是

+0.5，下限就是-0.5。

設(shè)置完成后，點(diǎn)擊設(shè)表址按鈕。校表臺(tái)每一表位裝有一個(gè)繼電器，可以控制具體表位的加電情況，程序是逐一給各個(gè)表位加電壓，同時(shí)進(jìn)行485通訊設(shè)置表地址，該表地址與所在表位號(hào)相同，這個(gè)地址是補(bǔ)償誤差通訊時(shí)的表地址，必須設(shè)置成功，否則將造成以后的通訊失敗。設(shè)置表址時(shí)將根據(jù)掛表選擇情況自動(dòng)跳過(guò)沒(méi)有掛表的表位。當(dāng)校表臺(tái)上的所有電表表地址設(shè)置完成且正確后，控制校表臺(tái)吸合所有表位的繼電器，以使全部電表加電，以便下一步進(jìn)行檢表。

以上工作完成后進(jìn)行調(diào)表，點(diǎn)擊Ib 1.0按鈕，程序控制檢表臺(tái)按設(shè)定的額定電壓和基本電流條件給定，使電表工作在Ib cosΦ=1.0條件下，檢表臺(tái)對(duì)電表輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行采樣，得出電表在該點(diǎn)的實(shí)時(shí)誤差，上位機(jī)采到5個(gè)實(shí)時(shí)誤差后對(duì)該誤差進(jìn)行平均，得出平均誤差。所有表位平均誤差都得出后，誤差數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的表位號(hào)存入數(shù)據(jù)庫(kù)。上位機(jī)程序根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的誤差限值分別對(duì)各個(gè)表位誤差情況進(jìn)行判別，如果誤差合格將不再進(jìn)行補(bǔ)償，否則將根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的表位號(hào)與誤差值與電表進(jìn)行誤差修正通訊，將平均誤差傳送給電表。然后再次進(jìn)入檢表、判定、補(bǔ)償，直到誤差合格為止。

調(diào)試Ib 0.5L和5%Ib 1.0時(shí)的工作情況與Ib 1.0時(shí)相同，只是在5%Ib 1.0點(diǎn)調(diào)試時(shí)的平均誤差是三個(gè)實(shí)時(shí)誤差的平均值。

以上三點(diǎn)誤差調(diào)試完全合格，分別點(diǎn)擊清零與校時(shí)按鈕，清除電表上的電能、表地址，設(shè)置當(dāng)?shù)貙?shí)時(shí)時(shí)間，保證電表安裝前的統(tǒng)一性。整個(gè)調(diào)表過(guò)程見(jiàn)圖4。

②電能表內(nèi)單片機(jī)程序設(shè)計(jì)。關(guān)鍵是計(jì)量誤差補(bǔ)償數(shù)據(jù)的處理。表內(nèi)補(bǔ)償單元內(nèi)的補(bǔ)償碼初始化后為一固定值，存儲(chǔ)在片外EEPROM中，電表在接收到上位機(jī)發(fā)來(lái)的誤差數(shù)據(jù)后，進(jìn)行比例運(yùn)算，要根據(jù)該誤差數(shù)據(jù)對(duì)補(bǔ)償單元的補(bǔ)償碼進(jìn)行修正。此補(bǔ)償碼參與能量運(yùn)算，保證計(jì)量的精度符合修正后的要求。補(bǔ)償碼為16位二進(jìn)制數(shù)，存儲(chǔ)在EEPROM中，軟件上做了冗余，保證電表誤差精度不會(huì)改變。誤差修正有密碼保護(hù)，通訊標(biāo)識(shí)和數(shù)據(jù)格式不對(duì)外公開(kāi)，可有效防止第三方惡意更改電表誤差。電能表接收到修正誤差數(shù)據(jù)后的處理過(guò)程見(jiàn)圖5。

3 應(yīng)用效果

該電能表計(jì)量誤差自動(dòng)補(bǔ)償方法在吉林永大集團(tuán)電表公司已經(jīng)推廣使用，應(yīng)用在單相復(fù)費(fèi)率項(xiàng)目中。在實(shí)際生產(chǎn)中取得了很好的效果，具體如下：①操作簡(jiǎn)單、易學(xué)，可以被大多數(shù)計(jì)量檢定人員掌握。可推廣到電業(yè)計(jì)量室進(jìn)行試用。②生產(chǎn)效率高，實(shí)行自動(dòng)補(bǔ)償后，生產(chǎn)效率可以提高3倍。對(duì)電表生產(chǎn)廠家提高生產(chǎn)效率降低成本大大有益。③補(bǔ)償后產(chǎn)品精度高，提高產(chǎn)品合格率。

4 結(jié)束語(yǔ)

電能表誤差自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)是一種自動(dòng)化的電表誤差修正方法。根據(jù)所使用的校表臺(tái)廠家不同，上位機(jī)程序需要相應(yīng)的調(diào)整，我公司是與某檢定裝置生產(chǎn)廠家合作，將檢表與自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)軟件合二為一，取得了最簡(jiǎn)捷最優(yōu)質(zhì)的效果。實(shí)現(xiàn)計(jì)量誤差自動(dòng)化后，在一年一度的表計(jì)檢定時(shí)，發(fā)現(xiàn)不合格電表可以隨時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償，無(wú)須返廠，快速投入到現(xiàn)場(chǎng)繼續(xù)使用，企業(yè)、電業(yè)管理部門及用戶均可受益。

參考文獻(xiàn)：

[1]范巧成，祝福，宋韜，楊梅，邢成崗.電能計(jì)量裝置綜合誤差的不確定度評(píng)定[J].電測(cè)與儀表，2009（09）.

[2]張偉光，張瑾，康廣庸.現(xiàn)場(chǎng)電能表誤差的電阻測(cè)試法[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2012（08）.

[3]俞盛榮，胡龍湘.對(duì)電子式電能表幾項(xiàng)功能的討論[J].電測(cè)與儀表，2006（01）.endprint

摘要： 當(dāng)前電能表計(jì)量誤差補(bǔ)償方法均需要人為干預(yù)，本文探討一種簡(jiǎn)單而通用的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)電能表誤差的自動(dòng)校準(zhǔn)。

Abstract： The current meter measurement error compensation methods need human intervention. This paper discusses a kind of simple and general method to realize automatic calibration of watt-hour meter error.

關(guān)鍵詞： 電能表；計(jì)量誤差；自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)

Key words： watt-hour meter；measurement error；automatic compensation system

中圖分類號(hào)：TD605 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）12-0017-02

0 引言

電子式電能表的普遍推廣和使用，使得電能的計(jì)量更加準(zhǔn)確，性能更加可靠。但電子式電能表的計(jì)量誤差補(bǔ)償方法，并不被生產(chǎn)廠以外所掌握和公開(kāi)。其主要原因在于，電子式電能表的計(jì)量誤差補(bǔ)償方法、操作過(guò)程多樣化；每個(gè)廠家、每個(gè)產(chǎn)品根據(jù)設(shè)計(jì)的不同都有區(qū)別。所以做為用戶的電業(yè)部門的計(jì)量檢定室，只能對(duì)電子式電能表進(jìn)行檢定，卻不能對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。那么有沒(méi)有一種好的方法既滿足生產(chǎn)廠家技術(shù)的保密性，又滿足電表維護(hù)、誤差補(bǔ)償?shù)囊螅瑫r(shí)操作簡(jiǎn)單可以被大多數(shù)計(jì)量檢定人員掌握呢？——不用人為干預(yù)，實(shí)現(xiàn)電能表計(jì)量誤差的自動(dòng)校準(zhǔn)。

1 現(xiàn)狀分析

目前，電子式電能表計(jì)量誤差補(bǔ)償方式有兩種：采用硬件方式和采用軟件方式。

1.1 硬件補(bǔ)償 硬件調(diào)試方法就是調(diào)整電壓采樣的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)電阻值，改變計(jì)量芯片采樣電壓Vi幅值，最終達(dá)到改變計(jì)量脈沖的輸出頻率，實(shí)現(xiàn)計(jì)量誤差修正的方法（如圖1）。此補(bǔ)償方法僅限于以專用計(jì)量芯片為核心的電能表，此類芯片如：ADE7755、ADE7751、ADE7752、ATT7021、ATT7030等。調(diào)整圖中R1～R9總阻值的大小，可以改變cosΦ=1.0時(shí)的誤差值；調(diào)整圖中C5容值大小，可以改變cosΦ=0.5L時(shí)的誤差值。

1.2 軟件補(bǔ)償 軟件補(bǔ)償方法是靠軟件算法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一般來(lái)說(shuō)是將電能表輸出誤差和標(biāo)準(zhǔn)表相比對(duì)，將誤差值輸入到電能表內(nèi)，電能表的數(shù)據(jù)處理核心——單片機(jī)通過(guò)一定的算法來(lái)對(duì)采樣值進(jìn)行校正從而達(dá)到改變計(jì)量誤差值。具體方法和步驟不同廠家并不完全相同，一般有通過(guò)按鍵調(diào)試、專用遙控器調(diào)試和掌上電腦（手持終端）調(diào)試幾種形式。①按鍵編程。按鍵編程操作比較煩瑣，要有嚴(yán)格的數(shù)據(jù)保護(hù)措施，一般很少有廠家采用此方法。②專用遙控器和掌上電腦。專用遙控器編程和掌上電腦編程方法類似，二者均采用紅外的方式與電表進(jìn)行通訊，將修正數(shù)據(jù)輸入到單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算后改變功率脈沖輸出的頻率，達(dá)到修正誤差的目的。一般來(lái)說(shuō)不同廠家的遙控器和掌上電腦程序互補(bǔ)兼容，不能互換。

2 系統(tǒng)構(gòu)成介紹

以上介紹的幾種方法均需要人參與誤差修正的工作。也就是說(shuō)，在校準(zhǔn)時(shí)，需要操作人員將不同測(cè)量點(diǎn)的誤差值輸入到電能表中，來(lái)“告訴”電能表當(dāng)前的誤差。例如，在100%In點(diǎn)，COS？準(zhǔn)=1.0時(shí)，校準(zhǔn)人員需要觀察此時(shí)電能表輸出的功率脈沖誤差，并將此誤差輸入到電能表中。一般說(shuō)來(lái)，校準(zhǔn)一臺(tái)電能表，需要至少校準(zhǔn)3～4個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)至少輸入2～3次數(shù)據(jù)才可以。這樣操作起來(lái)比較繁瑣，對(duì)專業(yè)行要求比較高，而且每個(gè)廠家定義又不相同，電業(yè)部門的檢定人員很難掌握所有廠家的操作方法。

那么，可否有一種簡(jiǎn)單而通用的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)電能表誤差的自動(dòng)校準(zhǔn)，而減少人工的干預(yù)呢？下面介紹的一種電能表誤差自動(dòng)補(bǔ)償方法操作簡(jiǎn)單，修正后的誤差精度高、一致性好，可以普遍應(yīng)用于具有通訊功能且采用軟件調(diào)整誤差的電能表中。

其系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示。

在這里有幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)：一是系統(tǒng)應(yīng)該能夠自動(dòng)切換各檢測(cè)點(diǎn)，如能夠自動(dòng)在100%In和400%In之間進(jìn)行切換，給出相應(yīng)的電流；二是能夠自動(dòng)讀取各電能表輸出的誤差并記住不同電能表的誤差值。三是能夠?qū)⒄`差“告知”電能表；采用的計(jì)量裝置為多功能檢定裝置，本身帶有RS485通訊功能，計(jì)量計(jì)算機(jī)與電表間無(wú)需再設(shè)置通訊總線即可實(shí)現(xiàn)。

為實(shí)現(xiàn)計(jì)量誤差的自動(dòng)補(bǔ)償，需要具體研制以下幾部分內(nèi)容：

①上位機(jī)自動(dòng)補(bǔ)償過(guò)程的實(shí)現(xiàn)。上位機(jī)程序運(yùn)行后，進(jìn)入電表參數(shù)設(shè)置界面，對(duì)電表的額定電壓、基本電流、過(guò)載倍數(shù)、基本頻率及脈沖常數(shù)進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置完成確定后，進(jìn)入調(diào)表設(shè)置界面（見(jiàn)圖3）。

首先對(duì)掛表情況進(jìn)行設(shè)置，點(diǎn)擊所有表位即選中所有表位掛表，如某個(gè)表位沒(méi)有掛表，則將所對(duì)應(yīng)的表位前的對(duì)號(hào)取消。然后設(shè)置誤差限值，此誤差限值是判定電表誤差是否合格的范圍。比如設(shè)置成0.5，那么誤差上限就是

+0.5，下限就是-0.5。

設(shè)置完成后，點(diǎn)擊設(shè)表址按鈕。校表臺(tái)每一表位裝有一個(gè)繼電器，可以控制具體表位的加電情況，程序是逐一給各個(gè)表位加電壓，同時(shí)進(jìn)行485通訊設(shè)置表地址，該表地址與所在表位號(hào)相同，這個(gè)地址是補(bǔ)償誤差通訊時(shí)的表地址，必須設(shè)置成功，否則將造成以后的通訊失敗。設(shè)置表址時(shí)將根據(jù)掛表選擇情況自動(dòng)跳過(guò)沒(méi)有掛表的表位。當(dāng)校表臺(tái)上的所有電表表地址設(shè)置完成且正確后，控制校表臺(tái)吸合所有表位的繼電器，以使全部電表加電，以便下一步進(jìn)行檢表。

以上工作完成后進(jìn)行調(diào)表，點(diǎn)擊Ib 1.0按鈕，程序控制檢表臺(tái)按設(shè)定的額定電壓和基本電流條件給定，使電表工作在Ib cosΦ=1.0條件下，檢表臺(tái)對(duì)電表輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行采樣，得出電表在該點(diǎn)的實(shí)時(shí)誤差，上位機(jī)采到5個(gè)實(shí)時(shí)誤差后對(duì)該誤差進(jìn)行平均，得出平均誤差。所有表位平均誤差都得出后，誤差數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的表位號(hào)存入數(shù)據(jù)庫(kù)。上位機(jī)程序根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的誤差限值分別對(duì)各個(gè)表位誤差情況進(jìn)行判別，如果誤差合格將不再進(jìn)行補(bǔ)償，否則將根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的表位號(hào)與誤差值與電表進(jìn)行誤差修正通訊，將平均誤差傳送給電表。然后再次進(jìn)入檢表、判定、補(bǔ)償，直到誤差合格為止。

調(diào)試Ib 0.5L和5%Ib 1.0時(shí)的工作情況與Ib 1.0時(shí)相同，只是在5%Ib 1.0點(diǎn)調(diào)試時(shí)的平均誤差是三個(gè)實(shí)時(shí)誤差的平均值。

以上三點(diǎn)誤差調(diào)試完全合格，分別點(diǎn)擊清零與校時(shí)按鈕，清除電表上的電能、表地址，設(shè)置當(dāng)?shù)貙?shí)時(shí)時(shí)間，保證電表安裝前的統(tǒng)一性。整個(gè)調(diào)表過(guò)程見(jiàn)圖4。

②電能表內(nèi)單片機(jī)程序設(shè)計(jì)。關(guān)鍵是計(jì)量誤差補(bǔ)償數(shù)據(jù)的處理。表內(nèi)補(bǔ)償單元內(nèi)的補(bǔ)償碼初始化后為一固定值，存儲(chǔ)在片外EEPROM中，電表在接收到上位機(jī)發(fā)來(lái)的誤差數(shù)據(jù)后，進(jìn)行比例運(yùn)算，要根據(jù)該誤差數(shù)據(jù)對(duì)補(bǔ)償單元的補(bǔ)償碼進(jìn)行修正。此補(bǔ)償碼參與能量運(yùn)算，保證計(jì)量的精度符合修正后的要求。補(bǔ)償碼為16位二進(jìn)制數(shù)，存儲(chǔ)在EEPROM中，軟件上做了冗余，保證電表誤差精度不會(huì)改變。誤差修正有密碼保護(hù)，通訊標(biāo)識(shí)和數(shù)據(jù)格式不對(duì)外公開(kāi)，可有效防止第三方惡意更改電表誤差。電能表接收到修正誤差數(shù)據(jù)后的處理過(guò)程見(jiàn)圖5。

3 應(yīng)用效果

該電能表計(jì)量誤差自動(dòng)補(bǔ)償方法在吉林永大集團(tuán)電表公司已經(jīng)推廣使用，應(yīng)用在單相復(fù)費(fèi)率項(xiàng)目中。在實(shí)際生產(chǎn)中取得了很好的效果，具體如下：①操作簡(jiǎn)單、易學(xué)，可以被大多數(shù)計(jì)量檢定人員掌握。可推廣到電業(yè)計(jì)量室進(jìn)行試用。②生產(chǎn)效率高，實(shí)行自動(dòng)補(bǔ)償后，生產(chǎn)效率可以提高3倍。對(duì)電表生產(chǎn)廠家提高生產(chǎn)效率降低成本大大有益。③補(bǔ)償后產(chǎn)品精度高，提高產(chǎn)品合格率。

4 結(jié)束語(yǔ)

電能表誤差自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)是一種自動(dòng)化的電表誤差修正方法。根據(jù)所使用的校表臺(tái)廠家不同，上位機(jī)程序需要相應(yīng)的調(diào)整，我公司是與某檢定裝置生產(chǎn)廠家合作，將檢表與自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)軟件合二為一，取得了最簡(jiǎn)捷最優(yōu)質(zhì)的效果。實(shí)現(xiàn)計(jì)量誤差自動(dòng)化后，在一年一度的表計(jì)檢定時(shí)，發(fā)現(xiàn)不合格電表可以隨時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償，無(wú)須返廠，快速投入到現(xiàn)場(chǎng)繼續(xù)使用，企業(yè)、電業(yè)管理部門及用戶均可受益。

參考文獻(xiàn)：

[1]范巧成，祝福，宋韜，楊梅，邢成崗.電能計(jì)量裝置綜合誤差的不確定度評(píng)定[J].電測(cè)與儀表，2009（09）.

[2]張偉光，張瑾，康廣庸.現(xiàn)場(chǎng)電能表誤差的電阻測(cè)試法[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2012（08）.

[3]俞盛榮，胡龍湘.對(duì)電子式電能表幾項(xiàng)功能的討論[J].電測(cè)與儀表，2006（01）.endprint

摘要： 當(dāng)前電能表計(jì)量誤差補(bǔ)償方法均需要人為干預(yù)，本文探討一種簡(jiǎn)單而通用的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)電能表誤差的自動(dòng)校準(zhǔn)。

Abstract： The current meter measurement error compensation methods need human intervention. This paper discusses a kind of simple and general method to realize automatic calibration of watt-hour meter error.

關(guān)鍵詞： 電能表；計(jì)量誤差；自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)

Key words： watt-hour meter；measurement error；automatic compensation system

中圖分類號(hào)：TD605 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）12-0017-02

0 引言

電子式電能表的普遍推廣和使用，使得電能的計(jì)量更加準(zhǔn)確，性能更加可靠。但電子式電能表的計(jì)量誤差補(bǔ)償方法，并不被生產(chǎn)廠以外所掌握和公開(kāi)。其主要原因在于，電子式電能表的計(jì)量誤差補(bǔ)償方法、操作過(guò)程多樣化；每個(gè)廠家、每個(gè)產(chǎn)品根據(jù)設(shè)計(jì)的不同都有區(qū)別。所以做為用戶的電業(yè)部門的計(jì)量檢定室，只能對(duì)電子式電能表進(jìn)行檢定，卻不能對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。那么有沒(méi)有一種好的方法既滿足生產(chǎn)廠家技術(shù)的保密性，又滿足電表維護(hù)、誤差補(bǔ)償?shù)囊螅瑫r(shí)操作簡(jiǎn)單可以被大多數(shù)計(jì)量檢定人員掌握呢？——不用人為干預(yù)，實(shí)現(xiàn)電能表計(jì)量誤差的自動(dòng)校準(zhǔn)。

1 現(xiàn)狀分析

目前，電子式電能表計(jì)量誤差補(bǔ)償方式有兩種：采用硬件方式和采用軟件方式。

1.1 硬件補(bǔ)償 硬件調(diào)試方法就是調(diào)整電壓采樣的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)電阻值，改變計(jì)量芯片采樣電壓Vi幅值，最終達(dá)到改變計(jì)量脈沖的輸出頻率，實(shí)現(xiàn)計(jì)量誤差修正的方法（如圖1）。此補(bǔ)償方法僅限于以專用計(jì)量芯片為核心的電能表，此類芯片如：ADE7755、ADE7751、ADE7752、ATT7021、ATT7030等。調(diào)整圖中R1～R9總阻值的大小，可以改變cosΦ=1.0時(shí)的誤差值；調(diào)整圖中C5容值大小，可以改變cosΦ=0.5L時(shí)的誤差值。

1.2 軟件補(bǔ)償 軟件補(bǔ)償方法是靠軟件算法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一般來(lái)說(shuō)是將電能表輸出誤差和標(biāo)準(zhǔn)表相比對(duì)，將誤差值輸入到電能表內(nèi)，電能表的數(shù)據(jù)處理核心——單片機(jī)通過(guò)一定的算法來(lái)對(duì)采樣值進(jìn)行校正從而達(dá)到改變計(jì)量誤差值。具體方法和步驟不同廠家并不完全相同，一般有通過(guò)按鍵調(diào)試、專用遙控器調(diào)試和掌上電腦（手持終端）調(diào)試幾種形式。①按鍵編程。按鍵編程操作比較煩瑣，要有嚴(yán)格的數(shù)據(jù)保護(hù)措施，一般很少有廠家采用此方法。②專用遙控器和掌上電腦。專用遙控器編程和掌上電腦編程方法類似，二者均采用紅外的方式與電表進(jìn)行通訊，將修正數(shù)據(jù)輸入到單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算后改變功率脈沖輸出的頻率，達(dá)到修正誤差的目的。一般來(lái)說(shuō)不同廠家的遙控器和掌上電腦程序互補(bǔ)兼容，不能互換。

2 系統(tǒng)構(gòu)成介紹

以上介紹的幾種方法均需要人參與誤差修正的工作。也就是說(shuō)，在校準(zhǔn)時(shí)，需要操作人員將不同測(cè)量點(diǎn)的誤差值輸入到電能表中，來(lái)“告訴”電能表當(dāng)前的誤差。例如，在100%In點(diǎn)，COS？準(zhǔn)=1.0時(shí)，校準(zhǔn)人員需要觀察此時(shí)電能表輸出的功率脈沖誤差，并將此誤差輸入到電能表中。一般說(shuō)來(lái)，校準(zhǔn)一臺(tái)電能表，需要至少校準(zhǔn)3～4個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)至少輸入2～3次數(shù)據(jù)才可以。這樣操作起來(lái)比較繁瑣，對(duì)專業(yè)行要求比較高，而且每個(gè)廠家定義又不相同，電業(yè)部門的檢定人員很難掌握所有廠家的操作方法。

那么，可否有一種簡(jiǎn)單而通用的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)電能表誤差的自動(dòng)校準(zhǔn)，而減少人工的干預(yù)呢？下面介紹的一種電能表誤差自動(dòng)補(bǔ)償方法操作簡(jiǎn)單，修正后的誤差精度高、一致性好，可以普遍應(yīng)用于具有通訊功能且采用軟件調(diào)整誤差的電能表中。

其系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示。

在這里有幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)：一是系統(tǒng)應(yīng)該能夠自動(dòng)切換各檢測(cè)點(diǎn)，如能夠自動(dòng)在100%In和400%In之間進(jìn)行切換，給出相應(yīng)的電流；二是能夠自動(dòng)讀取各電能表輸出的誤差并記住不同電能表的誤差值。三是能夠?qū)⒄`差“告知”電能表；采用的計(jì)量裝置為多功能檢定裝置，本身帶有RS485通訊功能，計(jì)量計(jì)算機(jī)與電表間無(wú)需再設(shè)置通訊總線即可實(shí)現(xiàn)。

為實(shí)現(xiàn)計(jì)量誤差的自動(dòng)補(bǔ)償，需要具體研制以下幾部分內(nèi)容：

①上位機(jī)自動(dòng)補(bǔ)償過(guò)程的實(shí)現(xiàn)。上位機(jī)程序運(yùn)行后，進(jìn)入電表參數(shù)設(shè)置界面，對(duì)電表的額定電壓、基本電流、過(guò)載倍數(shù)、基本頻率及脈沖常數(shù)進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置完成確定后，進(jìn)入調(diào)表設(shè)置界面（見(jiàn)圖3）。

首先對(duì)掛表情況進(jìn)行設(shè)置，點(diǎn)擊所有表位即選中所有表位掛表，如某個(gè)表位沒(méi)有掛表，則將所對(duì)應(yīng)的表位前的對(duì)號(hào)取消。然后設(shè)置誤差限值，此誤差限值是判定電表誤差是否合格的范圍。比如設(shè)置成0.5，那么誤差上限就是

+0.5，下限就是-0.5。

設(shè)置完成后，點(diǎn)擊設(shè)表址按鈕。校表臺(tái)每一表位裝有一個(gè)繼電器，可以控制具體表位的加電情況，程序是逐一給各個(gè)表位加電壓，同時(shí)進(jìn)行485通訊設(shè)置表地址，該表地址與所在表位號(hào)相同，這個(gè)地址是補(bǔ)償誤差通訊時(shí)的表地址，必須設(shè)置成功，否則將造成以后的通訊失敗。設(shè)置表址時(shí)將根據(jù)掛表選擇情況自動(dòng)跳過(guò)沒(méi)有掛表的表位。當(dāng)校表臺(tái)上的所有電表表地址設(shè)置完成且正確后，控制校表臺(tái)吸合所有表位的繼電器，以使全部電表加電，以便下一步進(jìn)行檢表。

以上工作完成后進(jìn)行調(diào)表，點(diǎn)擊Ib 1.0按鈕，程序控制檢表臺(tái)按設(shè)定的額定電壓和基本電流條件給定，使電表工作在Ib cosΦ=1.0條件下，檢表臺(tái)對(duì)電表輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行采樣，得出電表在該點(diǎn)的實(shí)時(shí)誤差，上位機(jī)采到5個(gè)實(shí)時(shí)誤差后對(duì)該誤差進(jìn)行平均，得出平均誤差。所有表位平均誤差都得出后，誤差數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的表位號(hào)存入數(shù)據(jù)庫(kù)。上位機(jī)程序根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的誤差限值分別對(duì)各個(gè)表位誤差情況進(jìn)行判別，如果誤差合格將不再進(jìn)行補(bǔ)償，否則將根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的表位號(hào)與誤差值與電表進(jìn)行誤差修正通訊，將平均誤差傳送給電表。然后再次進(jìn)入檢表、判定、補(bǔ)償，直到誤差合格為止。

調(diào)試Ib 0.5L和5%Ib 1.0時(shí)的工作情況與Ib 1.0時(shí)相同，只是在5%Ib 1.0點(diǎn)調(diào)試時(shí)的平均誤差是三個(gè)實(shí)時(shí)誤差的平均值。

以上三點(diǎn)誤差調(diào)試完全合格，分別點(diǎn)擊清零與校時(shí)按鈕，清除電表上的電能、表地址，設(shè)置當(dāng)?shù)貙?shí)時(shí)時(shí)間，保證電表安裝前的統(tǒng)一性。整個(gè)調(diào)表過(guò)程見(jiàn)圖4。

②電能表內(nèi)單片機(jī)程序設(shè)計(jì)。關(guān)鍵是計(jì)量誤差補(bǔ)償數(shù)據(jù)的處理。表內(nèi)補(bǔ)償單元內(nèi)的補(bǔ)償碼初始化后為一固定值，存儲(chǔ)在片外EEPROM中，電表在接收到上位機(jī)發(fā)來(lái)的誤差數(shù)據(jù)后，進(jìn)行比例運(yùn)算，要根據(jù)該誤差數(shù)據(jù)對(duì)補(bǔ)償單元的補(bǔ)償碼進(jìn)行修正。此補(bǔ)償碼參與能量運(yùn)算，保證計(jì)量的精度符合修正后的要求。補(bǔ)償碼為16位二進(jìn)制數(shù)，存儲(chǔ)在EEPROM中，軟件上做了冗余，保證電表誤差精度不會(huì)改變。誤差修正有密碼保護(hù)，通訊標(biāo)識(shí)和數(shù)據(jù)格式不對(duì)外公開(kāi)，可有效防止第三方惡意更改電表誤差。電能表接收到修正誤差數(shù)據(jù)后的處理過(guò)程見(jiàn)圖5。

3 應(yīng)用效果

該電能表計(jì)量誤差自動(dòng)補(bǔ)償方法在吉林永大集團(tuán)電表公司已經(jīng)推廣使用，應(yīng)用在單相復(fù)費(fèi)率項(xiàng)目中。在實(shí)際生產(chǎn)中取得了很好的效果，具體如下：①操作簡(jiǎn)單、易學(xué)，可以被大多數(shù)計(jì)量檢定人員掌握。可推廣到電業(yè)計(jì)量室進(jìn)行試用。②生產(chǎn)效率高，實(shí)行自動(dòng)補(bǔ)償后，生產(chǎn)效率可以提高3倍。對(duì)電表生產(chǎn)廠家提高生產(chǎn)效率降低成本大大有益。③補(bǔ)償后產(chǎn)品精度高，提高產(chǎn)品合格率。

4 結(jié)束語(yǔ)

電能表誤差自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)是一種自動(dòng)化的電表誤差修正方法。根據(jù)所使用的校表臺(tái)廠家不同，上位機(jī)程序需要相應(yīng)的調(diào)整，我公司是與某檢定裝置生產(chǎn)廠家合作，將檢表與自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)軟件合二為一，取得了最簡(jiǎn)捷最優(yōu)質(zhì)的效果。實(shí)現(xiàn)計(jì)量誤差自動(dòng)化后，在一年一度的表計(jì)檢定時(shí)，發(fā)現(xiàn)不合格電表可以隨時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償，無(wú)須返廠，快速投入到現(xiàn)場(chǎng)繼續(xù)使用，企業(yè)、電業(yè)管理部門及用戶均可受益。

參考文獻(xiàn)：

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