便攜式電能表參數核查裝置設計

摘要：本文就一種電力系統智能電能表的設備參數核查裝置進行設計，通過采用逆變電源及快速接觸卡座的設計，通過485通訊接口，快速使電能表在非工作狀態下能夠通過該設備讀出表內預置的電價、時段、費率、走碼等相關電氣參數，便于在設備出入庫、安裝前、拆回分揀等場景進行設備參數核查及讀取，確保設備流轉準確性及參數讀取的準確和操作的安全性。

關鍵詞：電能表;參數核查;設計

引言

在電力系統單、三相電能表在出入庫及安裝前、拆除后均需要對設備的電氣參數進行讀取和核查，以確保出入庫設備準確以及安裝拆除設備的參數一致性和拆除設備的相關電氣記錄。由于設備不帶電或者表內電池耗盡，不能完成非鍵顯參數的讀取核查，而接臨時電源讀取存在較大安全隱患，并因此發生過人身觸電死亡事故。現有做法是是重新上檢驗臺進行設置，但效率極低。本設計利用現有設備結構特點，采用卡扣式接觸結構設計，無需接線即可完成供電及485接口的接線，采用逆變電源或市電兩種方式為設備供電，設備帶電后通過485接口對參數進行讀取，可實現預置參數的方式將讀取結果與之比對，所有操作一鍵完成，采用可擴展無線通訊模塊完對加密機的訪問設計，還可實施對計量設備的參數設置。

1 整體結構設計

為便于現場操作使用，本設計采用一體設計，內置電源逆變、讀取裝置、顯示、表座四個部分構成;設備采用表座可分離設計便于更換單相、三相電表，在電表放入表座后，電壓探針與485探針壓接接入，類似電能表檢驗臺的表座，一鍵手動送電并讀出全量或者自定義數據項，便與現場操作節約核查時間。

2 系統結構設計

如圖2所示為本系統電能表參數核查裝置系統原理圖，本系統主要由電源開關、電源及充放電模塊、通路控制模塊、逆變升壓模塊、核查裝置軟件等部分組成，其中被測設備為電能表。

系統工作原理如圖所示，電池及充放電模塊可以實現充電及放電功能，可輸出12V直流電。通路控制模塊通過感知電源開關狀態以及被測電表插入狀態，判斷是否輸出12V直流電源，當電源開關狀態為打開以及電表以及在插入狀態，則輸出12V直流電源。逆變升壓模塊將通路控制模塊輸出的12V升壓為220V的交流電，提供給被測電表供電，同時設備可直接外接220V電源供電。通過RS485接口或者紅外接口于被測電表按照DL/T645-2007《多功能電能表通訊協議》進行通信。

3 硬件電氣設計

3.1 電池及充放電模塊

電池組由六節進口18650電芯電池組成，最大可提供5600mA容量，輸出電壓為9-12.6V，充放電模塊可持續提供9A的電流，過流保護值為18A，12V輸出功率最大在110W以內。充放電模塊由4個NIO大功率MOS管控制，具備過流保護、短路保護、抵壓保護、過充保護等功能。

3.2 通路控制模塊

通過控制模塊主要由電源開關進行上電控制，在接通電源后，通過檢測電表插入檢測狀態，可實現對12V通過的通斷。通路控制模塊主要由MOS管電源控制電路組成。最大通路電流為18A。

3.3 逆變升壓模塊

逆變升壓模塊主要為了實現將12V直流電源逆變升壓為220V的交流電電源的功能，在本裝置中通過將電池輸出的12V電源升壓為220V交流電源提供被測電表模塊供電。逆變升壓模塊具備反接保護、短路保護、高壓保護、低壓保護、過載保護、過溫保護、過流保護、沖擊保護等功能。輸入電壓為12V，輸出電壓頻率為AC220V＼50HZ，最大輸出功率110W，過熱保護85-100攝氏度，過流保護電流為2.8A，過載保護為200W。

3.4 集成一體PDA

PDA為高通安卓平臺智能掌機，主頻1.1GHz，內存容量為2+16GB，具備4G全網通、藍牙、WIFI、RS485接口等功能。可提供核查裝置軟件硬件平臺，實現與被測電表進行RS485抄讀，此處把PDA集成到核查裝置內，通過按鍵控制讀取與顯示

4 裝置功能設計

4.1 考慮到單相電能表、三相電能表型式不同，需要分別對底座進行標準化尺寸設計，并使電能表插入時能夠可靠與探針接觸，并能快速插拔;

4.2 設計圖像記錄和條形碼識別功能，在識別前對電能表條形碼或者銘牌進行拍照識別記錄，之后生成的核查結果與之對應儲存，便于后期追溯;

4.3 設計能夠接受其他系統預制的參數，與讀出的數據進行核查并自動記錄，采用聲光反饋模式快速判斷參數正確性;

4.4 能夠自定義預制1-3種讀出數據項組合方案，能夠將讀出的參數與預知的參數進行自動比對;

4.5 設備能夠廣泛應用于各種作業現場，同時也能夠安裝在出入庫流水線上作為核查設備;

4.6 設備開機后，對電能表上電及讀取采用一鍵完成的設計，減少電源消耗提升效率。

5 軟件功能設計

5.1 軟件功能設計流程設計為導入表計檔案 ->選擇確認抄表模板 ->? 抄讀數據 -> 導出數據 -> 數據對比 ->結果顯示記錄。

5.2 首先是電能表檔案識別建立，以電能表條形碼為主鍵索引、日期時間為次索、抄表模板、參數設置、抄回結果、操作人員等字段建立核查記錄檔案。

5.3 電能表模板可預置也可直接由其它系統導入，文件名為《抄表模板.txt》，由抄表數據標識（4個字節）+空格+抄表標識名稱+換行標識組成。

5.4 自定義模板：電能表參數核查裝置系統軟件自定義模板添加界面設計如圖4，可對導入或者自定義的數據項自定義數值。

5.5 系統抄讀數據后，與抄讀項預置參數進行比對自動判斷，預置參數為空的自動判斷為合格，之后顯示比對結果在屏幕上，并記錄在對應的檔案下，完成核查過程。

6 結語

當前設計的電能表參數核查裝置主要應用于以下幾個方面的場景：

6.1 電能表出入庫時，用以確認出入庫設備的參數與應出入庫參數一致性檢查，避免出入庫設備參數設置錯誤，并作為建檔參數核查，以防止到貨設備與建檔參數不一致的情況;

6.2 電能表領用及安裝前，對電能表參數進行上電前檢查，以確保安裝設備的參數負荷要求;

6.3 在庫電能表盤點及參數核查;

6.4 已拆除電能表核查參數、底碼讀取;

6.5 需要電能表上電的其它場景;

本設計可擴展應用于采集終端、集中器等現場設備的參數核查及設置。同時本設計還可擴展增加針對國家電網智能電能表的加密機訪問設計，實現對電能表非工作狀態下的參數設置，可配合政府調價要求廣泛應用于在庫電能表參數更改設置，因此具有極為廣泛的推廣應用前景。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國電力行業標準DL/T645-2007《多功能電能表通訊協議》，2013

[2] 國家電網公司企業標準Q/GDW1355—2012《單相智能電能表型式規范》，2013

[3] 國家電網公司企業標準Q/GDW1356—2012《三相智能電能表型式規范》，2013

[4] 國家電網公司企業標準Q/GDW1365—2012《智能電能表信息交換安全技術規范》，2013

作者簡介：劉文忠，1973年7月，男，漢族，四川，本科，高級技師/工程師，從事電能計量技術、高壓試驗技術、用電信息采集技術、自動化技術研究.