一种高效智能电表误差校准系统_董占国.pdf

一种高效智能电表误差校准系统董占国，武鸿熙，司浩天，徐京生，陈刚（华立科技股份有限公司，浙江 杭州 ；上海运邦信息科技有限公司，上海 ；国网安徽省电力有限公司宿州供电公司，安徽 宿州 ）摘要：介绍了一种高效的智能电表校表系统的设计及其具体实现方法。针对现有的智能电表校表系统的问题，通过台体和智能电表端的软件算法实现校表的高效性、可靠性和准确性。关键词：校表；智能电表；校准系统中图分类号：，（，；，；，）：，：；收稿日期：作者简介：董占国（），从事智能电表设备、物联网设备采集控制平台设计研发工作。引言通过对智能电表内部校表流程的调整，校表台体软件和硬件的改善，智能校表上位机算法得到了改进。通过对智能校表制程软件方案的优化，得到了一个高效的智能电表校表系统方案。总体设计方案智能电表高效校表生产系统方案总体框图如图所示。整个方案主要由装有特定制程软件的电脑、智能台体、标准表以及待检的智能电表构成。特定上位机软件即是制程软件，为专门智能电表开发的软件；智能台体提供电压电流等电源；标准表为判断台子误差异常的比对表。电脑通过串口把数据和命令输出到智能台体；通过智能台图总体设计框图体内部的处理后，数据和命令分别输出到智能电表 和标准表。几 个 模 块 之 间 通 过 串 口 进 行 数 据 和 命 令 的交换。智能电表优化方案智能电表优化主要对软件设计进行改进，主要从个方面入 手：轻 载 点 校 准 优 化，瞬 时 功 率 值 分 辨 率 优化，握手时间优化，波特率优化，功率法校准，校表流程优化。优化轻载点校准轻载点校准优化可以从以下两方面考虑：一方面是硬件设计方案中结构件采样器件的小信号误差的一致性考虑；另一方面是通过大数据分析得出一个经验值。原来需要校表通过脉冲灯的方式读取误差来确定的校准值，现在只需要智能电表的轻载点（，）通过大数据的分析得出一个经验值，写入一个默认校准值。而且轻载点对应的功率很小，原有方式需要等待很长的时间才能检测到脉冲，而采用经验值后，就可以节约这部分时间。如果硬件匹配做得好，大批量生产时就不必考虑这个参数。只要在小批验证的过程中，把参数收集分析后，直接在芯片的对应参数寄存器中导入固定的数据就可以，节省了后续数据分析的时间和每个表写入校准数据的时间。通过以上优化，可以大大提高工厂的生产效率。电工技术电力设备 调高功率值分辨率从实际理论值和测试值的关系考虑，可以在读取瞬时功率值时，在原分辨率的基础上，提高 倍的分辨率，即分辨率从 提高到 。修改后，就可得到分辨率更高的数据。就像平时测量某个物体的长度是 和 ，那么后面这个数据离物体实际的真实长度更接近，有效数字位可以从 提高到 。延长握手退出时间工厂状态退出握手的时间从 延长到。在工厂模式下，没有通信信号，串口初始化，默认为通信完成。这么改的目的是提高整体的工作效率。在之内就没必要从 波特率开始通信，直接用 波特率通信，从而提高了工作效率。通信的整体时间可以缩减到原来的。固定波特率通信波特率在校表时从 波特率开始切换固定为 波特率通信，提高通信速率。功率法校准原来不是通过读取功率值来校表的，而是直接读取脉冲输出的个数来得到误差的数据。智能电表的软件经过以上优化算法后，电表内部新加了高精度的功率值，可以直接读取功率值，从而得到智能电表的误差数据。优化校表流程优化后具体的校表流程图如图所示。图校表流程图初始化校表参数，台体参数设置：电压为，电流为，相位为。台体稳定后执行始化命令，格式化较表参数。校准功率增益与相位主要分以下几个步骤来实现。（）计算角差校正值。读取表台实际有功功率（，）、实际无功功率（，），表计有功功率（，），表计无功功率（，）。（）（）（）（）若，则 ；若，则 。（）写入表计角差校正值。相相位校正写入个字节 格式（）数据，相相位校正写入个字节 格式（）数据。（）计算校正角差后的功率值。（）若 ，则 ；若 ，则 。（）写入表计功率增益校正值。相功率校正写入个字节 格式（）数据；相功率校正写入个字节 格式（）数据。瞬时值校准模块把台体参数设置为、，执行校正电压和 相电流的命令，就可以校准电压、电流的瞬时值。智能台体优化方案 增加模拟表表位智能台体是给智能电表及标准表提供电流、电压和通信接口的一个设备，它与智能电表和标准表之间通过串口通信来交互数据，比原来方案多接一个高精度的标准表，上位机通信时自动给标准表分配一个的表号。该表的接入并不会影响工厂实际的产量和生产效率。如果没有标准表，那么每次都需要提供一个表位给标准表。运用标准表高精度标准表可以实现台子误差异常的自检，提高工厂工人的效率，减低对工厂工人技术的依赖。如果台体有问题，标准表就可以通过声光报警来提醒生产线上的员工。如果没有高精度标准表，台体一次投产 台表，那么实际产出只有 台表，生产效率会缩小为原来的 。大批量生产时，效率就会大打折扣。另外台子有问题时，标准表的误差就能体现出有异常，在电脑的制程软件中就会发出错误报警。工人发现后会立即联系技术人员处理校表台体，而不是仅依赖员工的人为经验来判断校表台体正常与否。制程软件方案制程软件是在一种上位机软件。优化主要体现在以下几点。（）增加模拟表表位。（）增加一个接标准表的模拟表位，提供检验台体是否正常的全新的方法。制程软件固定波特率。原来如果按照标准的通信规约，每次通信握手时都是直接从 波特率开始通信的。经过优化后，把制程软件与智能电表之间的通信波特率直接固定为 波特率，时间也可以缩短为原来的。（）制程软件并行上电。从原来控制一路顺序上电改为同时控制上电的模式，相应的台体稳定的时间从原来的 ，优化为 。（下转第 页）电力设备电工技术 右的放电，降至 ，放电信号不消失，超声定位判断在相高压升高座区域有明显放电，排除高压对铁芯、夹件、调压线圈的放电。、相多次试验有反复，分析认为外部试验环境存在悬浮放电，对低压侧管母接地并将相侧中性点接地刀闸接地后，、相试验合格。分析检查超声定位判断在相高压升高座区域有明显放电，排除高压对铁芯、夹件、调压线圈的放电，因此结合产品结构与工厂试验情况（预局放、绝缘试验后局放合格），判断可能高压出线受力脱节或夹持状态发生了变化。基于以上技术分析意见，厂家在现场对变压器 相高压引线区进行检查，发现高压 相引线有绝缘纸包扎部位松软情况；剥开绝缘纸，发现有脱节现象，绝缘纸脱节松软区有明显的绝缘纸放电痕迹，如图、图所示。现场检查结果证实，高压引线受力导致引线接包位置脱节，使引线内产生较大尺寸的空隙，绝缘纸不能紧贴引线导体导致状态不良，在较高的试验电压下发生放电，并在绝缘纸上产生了可观测的放电痕迹。图 相高压引线绝缘纸包扎部位异常痕迹图绝缘纸多层剥离后确认为放电痕迹现场对以上缺陷进行处理后，恢复变压器安装，并重新进行局放试验，试验测试数据合格。对变压器取油样进行绝缘油色谱分析，数据见表，数据均合格。表处理后绝缘油色谱数据（）（）（）（）（）（）（）总烃（）结语针对该变电站的变压器局放试验过程中测试数据不合格，查找并分析了不合格因素，将变压器附近设备可靠接地，排除外部干扰，并处理了高压 相引线绝缘包扎，重新安装后进行局放试验，数据均合格。通过试验检查并消除缺陷，可保证变压器施工质量。参考文献 电气装置安装工程 电气设备交接试验标准 电力变压器 第部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙 张永跃 变压器的现场局部放电试验 电网技术，（）：武坤，刘海峰，刘宏亮，等 变压器现场局部放电试验的干扰排查变压器，（）：叶大卫某换流变压器现场局放试验数据异常的分析及处理中国金属通报，（）：李飞舟，王鹏一次变压器局放试验异常情况的判断电气时代，（）：唐成军，李欣关于变压器局放试验若干问题的探讨电工技术，（）：刘鹏，宗伟，米西岩，等变压器常见局放问题浅析变压器，（）：彭非，程林，房体友，等 变压器局放试验故障分析和处理高压电器，（）：池明赫，夏若淳，李毅恒，等特高压变压器油纸绝缘典型缺陷局部放电特征大电机技术，（）：包玉树，黄亚龙，许蔺，等一起 变压器局部放电故障的诊断及分析变压器，（）：，于雷，王世杰，王鹏，等变压器绕组内部局放超声定位仿真及试验研究绝缘材料，（）：刘蓉超声技术在变压器局部放电检测中的应用电子元器件应用，（）：徐艳春，王泉，吕密 电力设备局部放电定位技术评述绝缘材料，（）：杨宏大型变压器内局部放电激发超声波的机理及其传播特性研究长沙：长沙理工大学，（上接第 页）（）制程软件加入配置选项。增加了轻载点校表选项可配置。因为轻载点电流很小，电表计量到的电量很少，所以需要等很长的时间，估计 才有 误 差 出来。软件里的可选配置加入后，可以直接不选择这个功能，可用调试时大数据分析得出的数据，然后直接写入待校准的智能电表，节约了等待电表出脉冲误差的时间 。结语通过对智能电表校表系统中相关构成模块的软件方案和硬件方案进行科学的设计，保证了智能电表校表系统的高效率和可靠性。本文所列的校表系统设计方案已经广泛应用于海外市场中的单相和三相的多款智能电表的生产实践中，为智能电表海外市场推广打下了坚实的生产技术基础，并在销单过程中发挥出高效的作用。电工技术电力设备