智能電能表功耗測(cè)量系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

趙 波，馬宇明，李 博

（江蘇省計(jì)量科學(xué)研究院，南京 210046）

智能電能表功耗測(cè)量系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

趙 波，馬宇明，李 博

（江蘇省計(jì)量科學(xué)研究院，南京 210046）

智能電能表功耗測(cè)量是一項(xiàng)重要的試驗(yàn)項(xiàng)目，介紹了電能表功耗測(cè)量?jī)x和連接，著重分析了功耗測(cè)量系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。該軟件用于功耗測(cè)量數(shù)據(jù)采集，分析了其中的關(guān)鍵技術(shù)，給出了LabVIEW設(shè)計(jì)框圖。該軟件實(shí)現(xiàn)了智能電能表功耗數(shù)據(jù)的自動(dòng)化測(cè)量。

智能電能表；功耗；LabVIEW

引言

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)在世界各國興起，智能電能表作為智能電網(wǎng)的終端，在世界各國得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。智能電能表計(jì)量的準(zhǔn)確性、可靠性依然是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，它直接影響發(fā)電企業(yè)、供電企業(yè)和用電客戶的經(jīng)濟(jì)利益。其中，智能電能表的自身功耗測(cè)量是一個(gè)非常重要的性能試驗(yàn)項(xiàng)目[1]。

電能表功耗檢測(cè)包括三項(xiàng)數(shù)據(jù)：電壓線路有功功耗、視在功耗和電流線路視在功耗。現(xiàn)行的電能表功耗檢測(cè)方法存在可以改進(jìn)的地方。目前多采用多功能數(shù)字萬用表測(cè)量電壓回路、電流回路視在功耗和瓦特表測(cè)量電壓回路有功功耗的方法進(jìn)行電能表功耗的測(cè)量，由于多功能數(shù)字萬用表本身精度不高，且測(cè)量交流有效值不是真有效值，因此測(cè)量結(jié)果并不準(zhǔn)確；再次瓦特表可操作性不強(qiáng)，不方便操作。另外，使用目前方法還存在多臺(tái)儀表分別測(cè)量，數(shù)據(jù)需要計(jì)算才能得到結(jié)果等麻煩，而且使用萬用表表筆接入強(qiáng)電回路，存在一定的安全隱患。綜上，研發(fā)出一種測(cè)量精度高、可操作性強(qiáng)的智能電能表功耗測(cè)量裝置是電能表功耗計(jì)量行業(yè)的迫切需要。

1 硬件設(shè)計(jì)與測(cè)量

為此，項(xiàng)目組研發(fā)了手持式硬件終端：智能電能表功耗檢測(cè)測(cè)量?jī)x，其實(shí)物照片和結(jié)構(gòu)如圖1所示[2]。利用該手持功耗檢測(cè)裝置進(jìn)行電能表功耗測(cè)量的連接圖如圖2所示。使用電能表校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源給被測(cè)電能表提供額定電流。功耗儀有5條輸入線，其中3條對(duì)應(yīng)接入電壓回路，2條接入電流回路，圖中所示的是單相電能表接入方法。

2 系統(tǒng)軟件配置與功能

為了將手持式功耗儀中的測(cè)量數(shù)據(jù)采集到上位計(jì)算機(jī)，在手持式計(jì)算機(jī)中采用了PL2303HX芯片，將功耗儀中的數(shù)據(jù)可以通過USB轉(zhuǎn)串行口的方式傳到上位計(jì)算機(jī)，上位機(jī)段采用LabVIEW編寫了采集系統(tǒng)軟件[3]，如圖3所示。

圖1 電能表功耗測(cè)量?jī)x實(shí)物與結(jié)構(gòu)

圖2 手持功耗儀測(cè)量連接示意圖

圖3 系統(tǒng)軟件界面

軟件工作前，首先需要配置與電能表通信的串口號(hào)。軟件默認(rèn)的串口號(hào)是上次關(guān)閉該軟件時(shí)選擇的串口號(hào)，串口的默認(rèn)參數(shù)為9600bps，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。可以對(duì)串口的波特率、數(shù)據(jù)位等他參數(shù)進(jìn)行配置。通過選擇不同的報(bào)表路徑，用戶可以把生成的報(bào)表保存在不同的文件夾中。

智能電能表功耗采集系統(tǒng)軟件系統(tǒng)可劃分為以下6個(gè)主要部分：①信息的手動(dòng)輸入；②數(shù)據(jù)采集和顯示；③歷史數(shù)據(jù)的顯示；④報(bào)表生成和打印；⑤串口配置；⑥在線幫助。

3 系統(tǒng)軟件關(guān)鍵技術(shù)

3.1 串口初始化

每當(dāng)重新運(yùn)行軟件時(shí)，軟件將會(huì)選擇上次退出該軟件時(shí)的串口號(hào)，并配置串口的屬性為9600bps，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，偶校驗(yàn)，并將串口屬性顯示在主界面的狀態(tài)欄中。對(duì)應(yīng)的程序如圖4所示。

3.2 串口配置

如需選擇不同的串口號(hào)，需單擊主界面右側(cè)的“配置”按鈕。串口配置程序如圖5所示。

圖4 串口初始化程序

圖5 串口配置程序

3.3 數(shù)據(jù)的采集和顯示

程序初始化完成后單擊主界面右側(cè)的“開始采集”按鈕，按照通信協(xié)議，上位機(jī)依次向電能表發(fā)送讀取電壓、讀取電流和讀取功率命令幀，電能表收到合法的命令幀后，將回復(fù)固定格式的電壓、電流和功率數(shù)據(jù)，上位機(jī)收到合法的數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析并顯示在主界面的數(shù)據(jù)采集界面中。讀取有功功率功率對(duì)應(yīng)的程序如圖6所示。

3.4 報(bào)表生成和打印

通過調(diào)用LabVIEW office工具包中word Insert Field.vi可完成報(bào)表的生成，具體程序框圖如圖7所示。

完成對(duì)電能表的數(shù)據(jù)采集后，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)表的生成和打印，單擊主界面右側(cè)的“生成報(bào)表”按鈕，軟件會(huì)將數(shù)據(jù)導(dǎo)入word模板中，單擊主界面右側(cè)的“打印”按鈕，軟件自動(dòng)將完成打印功能。

圖6 讀取有功功率功率程序

圖7 報(bào)表生成和打印程序

4 結(jié)束語

將手持式電能表功耗儀準(zhǔn)確連接，對(duì)被測(cè)表的功耗進(jìn)行測(cè)量后，通過該系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)了智能電能表功耗數(shù)據(jù)的自動(dòng)化測(cè)量。針對(duì)型式評(píng)價(jià)中一組電能表一般采取3個(gè)樣品的方式，系統(tǒng)軟件中設(shè)置了3個(gè)表位的數(shù)據(jù)采集，并可以通過軟件，自動(dòng)出具測(cè)試報(bào)表，經(jīng)電能計(jì)量實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用后，效果良好，值得推廣。

[1] 紀(jì)峰,徐晴,穆小星,等. 三相三線電能表功耗測(cè)試分析方法研究[J]. 電測(cè)與儀表, 2014(17):12-17.

[2] 馬宇明,趙波,陳道升,李博,等. 手持式電能表功耗檢測(cè)儀：中國，ZL201320621613.8[P]. 2014-04-16.

[3] 趙波,馬宇明,趙敏. 基于LabVIEW的智能電能表溫升檢測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)[J]. 電子質(zhì)量，2014(7): 16-18.

Design of Smart Meter Energy Consumption Measurement System Software

ZHAO Bo, MA Yu-ming, LI Bo
（Jiangsu Institute of Metrology, Nanjing 210046）

Measurement of smart meter energy consumption is critical in meter quality insurance. This paper introduces a new instrument and its configuration in measuring meter energy consumption. Design of the system software is analyzed in details, including the key technologies and the design flow charts with LabVIEW programming. Smart meter energy consumption measurement is automatically carried out using this system software.

smart meter; energy consumption; LabVIEW

TM933.4

A

1004-7204（2015）01-0040-04

江蘇省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局科技項(xiàng)目（編號(hào)：KJ112509）

趙波（1979.12-），男，江蘇張家港人，江蘇省計(jì)量科學(xué)研究院高級(jí)工程師，主要從事計(jì)量科技研究與管理工作。