一种电能表检测装置

技术领域

本发明涉及电气技术领域，尤其涉及一种电能表检测装置。

背景技术

随着我国经济化程度不断提高，电能成为工业生产和生活中不可或缺的角色。电能表是计量客户用电量的电气仪表之一，其稳定性和精确度关系到供电企业形象，故需定时检测和校准电能表。

电能表检测装置被设计用来手动检定各类电能表，是考核电能表在实际运行状况下的计量性能，保证电能表在实际运行状态下准确计量的有效手段。现场校验采用的是直接比较法，即电能表检测装置和被测电能表相连，利用电能表检测装置中的标准电能表和被测电能表的运行脉冲数直接比较后获得。为保证校验质量，在电能表现场校验过程中，电能表检测装置需要使用电压采样接线模块从电能表或联合接线盒上获取其工作电压。

目前，较为常用的方法是采用鳄鱼夹作为电压采样接线模块，利用鳄鱼夹夹住电能表或联合接线盒中的电压螺丝后获取电压。但在实际使用中，该采用鳄鱼夹的方法存在以下问题：信号线端子太多易造成端子互相碰击；会出现因鳄鱼夹弹簧过度松弛导致鳄鱼夹接触性不良的问题；鳄鱼夹容易脱落，会导致其金属部分接触到其他回路，可能会烧坏电压互感器的高压熔丝甚至损坏设备，造成较大的损失；由于人工需不断连接信号线，使得电能表检测装置的检测效率相比较低，每检测一个电能表都需花费较多的时间接线；而且交叉接线还容易产生误操作，造成电路相间交叉短路，引发各类人身安全事故。

发明内容

本发明提供了一种电能表检测装置，以解决现有电能表检测装置中的电压采样接线模块安全隐患大、效率低的问题。

本发明实施例提供了一种电能表检测装置，该电能表检测装置包括电压采样接线模块、主控模块和远程终端；

所述电压采样接线模块包括四个电压撞针，四个所述电压撞针分别用于与待测电能表的A、B、C、N四个电压端子电连接，以采集所述待测电能表的电压信息；

所述主控模块与所述电压采样接线模块电连接，用于接收所述电压信息，并对接收到的所述电压信息进行处理，以得到所述待测电能表的电压质量数据；

所述远程终端与所述主控模块通信连接，用于接收所述电压质量数据，并根据所述电压质量数据确定所述待测电能表是否发生故障。

可选的，所述电压采样接线模块包括电压采样单元、第一存储单元和第一接口单元；所述主控模块包括第二接口单元和第二存储单元；

所述电压采样单元包括四个所述电压撞针；

所述第一存储单元分别与所述电压采样单元和所述第一接口单元电连接，用于存储所述电压采样单元采集到的所述电压信息，并传输所述电压信息至所述第一接口单元；

所述第二接口单元与所述第一接口单元电连接，用于接收所述电压信息；

所述第二存储单元与所述第二接口单元电连接，用于存储所述电压信息。

可选的，所述主控模块包括信号调理单元、模数转换单元和微处理单元；

所述信号调理单元用于对所述电压信息进行滤波和放大处理；

所述模数转换单元与所述信号调理单元电连接，用于对所述电压信息进行数模转换；

所述微处理单元与所述模数转换单元电连接，用于对所述电压信息进行处理，以得到所述电压质量数据，其中，所述电压信息包括所述电压采样接线模块的采样频率、采样时间以及所述待测电能表的三相电压，所述电压质量数据包括电压偏差数据、电压不平衡数据、电压波动数据和电压闪变数据。

可选的，所述微处理单元用于根据所述三相电压的实际电压与系统标称电压之间的差值与所述系统标称电压之间的比值确定所述电压偏差数据；根据所述三相电压之间的最大电压差值与所述三相电压的平均电压之比确定所述电压不平衡数据；根据在时间上相邻的最大电压与最小电压方均根值之间的差值与所述系统标称电压之间的比值确定所述电压波动数据；根据测量时间内所述三相电压变化量的均方根与测量时间内所述三相电压的平均电压的三次方之比的二次方根确定所述电压闪变数据。

可选的，所述远程终端用于在所述电压偏差数据超过第一预设范围时，确定所述待测电能表发生故障；在所述电压不平衡数据超过第二预设范围时，确定所述待测电能表发生故障；在所述电压波动数据超过第三预设范围时，确定所述待测电能表发生故障；在所述电压闪变数据超过第四预设范围时，确定所述待测电能表发生故障；在所述电压偏差、所述电压不平衡、所述电压波动和所述电压闪变数据均在其对应的预设范围内时，确定所述待测电能表未发生故障。

可选的，所述主控模块包括通信单元；

所述通信单元用于将所述电压质量数据传输给远程终端，并接收所述远程终端反馈的故障信号；

所述主控模块与所述电压撞针的驱动单元电连接，用于根据接收到的所述故障信号输出驱动信号至所述驱动单元，以控制所述电压撞针脱离所述待测电能表的电压端子。

可选的，所述主控模块还包括定位单元；

所述定位单元与所述通信单元通信连接，用于获取所述待测电能表的位置信息，并反馈所述位置信息至所述通信单元。

可选的，所述主控模块包括电源单元；

所述电源单元，用于为所述主控模块中的需通电单元供电。

可选的，所述电压撞针包括绝缘层，所述绝缘层设置于所述电压撞针的表面。

可选的，所述信号调理单元包括压控电压源二阶低通滤波电路。

本发明实施例的技术方案，通过采用包括四个电压撞针的电压采样接线模块来实现对待测电能表的电压取样，解决了现有电能表检测装置中的电压采样接线模块安全隐患大、效率低的问题，同时通过主控制模块可实现待测电能表与远程终端的通信连接，有利于提高数据时效性，方便工作人员及时发现故障，避免出现更大的损失。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电能表检测装置的结构示意图；

图2是根据本发明提供的一种电能表检测装置的俯视图；

图3是根据本发明提供的一种电能表检测装置的侧视图；

图4是根据本发明提供的一种电能表检测装置的正视图；

图5为本发明实施例提供的另一种电能表检测装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1为本发明实施例提供的一种电能表检测装置的结构示意图，图2是根据本发明提供的一种电能表检测装置的俯视图，图3是根据本发明提供的一种电能表检测装置的侧视图，图4是根据本发明提供的一种电能表检测装置的正视图，参考图1-4，本发明实施例中的电能表检测装置100包括电压采样接线模块110、主控模块120和远程终端130。电压采样接线模块110包括四个电压撞针(111A、111B、111C和111N)，四个电压撞针(111A、111B、111C和111N)分别用于与待测电能表的A、B、C、N四个电压端子电连接，以采集待测电能表的电压信息。主控模块120与电压采样接线模块110电连接，用于接收电压信息，并对接收到的电压信息进行处理，以得到待测电能表的电压质量数据。远程终端130与主控模块120通信连接，用于接收电压质量数据，并根据电压质量数据确定待测电能表是否发生故障。

作为一种可行的实施方式，电压撞针包括绝缘层，绝缘层设置于电压撞针的表面。通过上述绝缘层的设置可避免在进行电压采样时出现相间短路，有利于提高电压采样的安全性。需要说明的是，电压撞针并非完全被绝缘层覆盖，其与待测电能表电压端子的接触连接处并没有设置绝缘层，并不影响电压撞针与待测电能表电压端子的电连接。

示例性的，电压采样接线模块110的四个被绝缘层包裹的电压撞针(111A、111B、111C和111N)分别与待测电能表的A、B、C、N四个电压端子电连接，可以理解的是，电压采样接线模块110还应包括与电压撞针连接的电压互感器。通过上述电压撞针以及与上述电压撞针连接的电压互感器就可实现对待测电能表电压信息的采集。作为一种可行的实施方式，上述电压互感器可以选用TR3119C，通过电阻分压原理完成对待测电能表中电压信息的取样。

需要说明的是，本发明实施例中的电压采样接线模块110和主控模块120均集成在如图2-4所示的电能表检测装置100上。参考图2-4，电能表检测装置100中的表盖设计能将待测电能表的接线端金属裸露部分绝缘隔离可从源头上避免工作人员误碰待测电能表的带电部分，有利于提高现场工作人员工作的安全性，且该表盖设计具有很强拓展性，可适用于各种类型的电能表。参考图2-4，电能表检测装置100中的表盖正面凹槽设计可在从表盖正面采样时使电压撞针垂直于重力方向不易脱落，进一步保证了电压采样的安全性。参考图2-4，电能表检测装置100中的左右两侧各设置有一个设计为绝缘材质旋钮的接线柱，如此，工作人员就可通过手动旋转旋钮来电能表检测装置100将固定在待测电能表上，无需借助其他工具，更加方便。

参考图1，电压采样接线模块110还与主控模块120电连接，可以将采集到的电压信息反馈至主控模块120，主控模块120可以对接收到的电压信息信息进行处理，生成相应的电压质量数据。主控模块120还与远程终端130通信连接，可以将电压质量数据传输到远程终端130，由远程终端130根据电压质量数据判断待测电能表是否发生故障。需要说明的是，远程终端130可以手机、平板或者电脑等终端，后台工作人员可以通过远程终端130实时获取待测电能表的电压质量数据以及状态，可在待测电能表发生故障时及时安排现场工作人员进行维修。

需要说明的是，本发明实施例对待测电能表的类型不作限定，其可以是任一个电力系统中的电能表。

需要说明的是，远程终端130可以进行电压质量数据的管理、分析和存储。同时，远程终端130还可以显示并自动存储各种故障。当检测到预定义的故障时，可自动记录该故障发生前后一段时间内的所有电压信息，以便事后进行查看、分析和反演。电压质量数据可自动存储在远程终端130中，存储时间为2年，可供随时检索查询。

本发明实施例通过采用包括四个电压撞针的电压采样接线模块来实现对待测电能表的电压取样，解决了现有电压采样接线模块安全隐患大、效率低的问题，同时通过主控制模块实现待测电能表与远程终端的通信连接，有利于提高数据时效性，方便工作人员及时发现故障，避免出现更大的损失。

图5为本发明实施例提供的另一种电能表检测装置的结构示意图，参考图5，电压采样接线模块110包括电压采样单元111、第一存储单元112和第一接口单元113。主控模块120包括第二接口单元121和第二存储单元122。电压采样单元111包括四个电压撞针。第一存储单元112分别与电压采样单元111和第一接口单元113电连接，用于存储电压采样单元111采集到的电压信息，并传输电压信息至第一接口单元113。第二接口单元121与第一接口单元113电连接，用于接收电压信息。第二存储单元122与第二接口单元121电连接，用于存储电压信息。

示例性的，参考图5，电压采样单元111包括上述四个电压撞针和电压互感器，电压采样单元111与第一存储单元112电连接，通过电压撞针和电压互感器采集到的电压信息可存储在第一存储单元112中，第一接口单元113分别与第一存储单元112和第二接口单元121电连接，可以将第一存储单元112中存储的电压信息传输到主控模块120的第二接口单元121，第二接口单元121与第二存储单元122电连接，可以将接收到的电压信息传输到第二存储单元122，并由第二存储单元122存储。

本发明实施例通过上述第一接口单元112、第二接口单元121以及连接第一接口单元112和第二接口单元121的线材就可实现电压采样接线模块110和主控模块120的电连接，以便电压采样接线模块110能够将采集到电压信息传输至主控模块120。通过设置第一存储单元112和第二存储单元122来存储电压信息可防止出现电压信息丢失的情况，进而有利于提高电能表检测装置100检测的准确性。

在上述实施例的基础上，继续参考图5，主控模块120包括信号调理单元123、模数转换单元124和微处理单元125。信号调理单元123用于对电压信息进行滤波和放大处理。模数转换单元124与信号调理单元123电连接，用于对电压信息进行数模转换。微处理单元125与模数转换单元124电连接，用于对电压信息进行处理，以得到电压质量数据，其中，电压信息包括电压采样接线模块110的采样频率、采样时间以及待测电能表的三相电压，电压质量数据包括电压偏差数据、电压不平衡数据、电压波动数据和电压闪变数据。

示例性的，参考图5，信号调理单元123的输入端与第二存储单元122电连接，信号调理单元123可以调取存储在第二存储单元122中的电压信息，并对调取到的电压信息进行滤波处理，以滤除电压信息中的带外噪声，有利于提高电能表检测装置100检测的准确性。信号调理单元123还可对调取到的电压信息进行放大处理，以将电压信息调整到数模转换单元124可以接收的范围。作为一种可行的实施方式，信号调理单元123包括压控电压源二阶低通滤波电路。

模数转换单元124的输入端与信号调理单元123的输出端电连接，模数转换单元124可以对经信号调理单元123处理后的电压信息进行模数转换，以将信号调理单元123输出的模拟电压信息转换为数字电压信息。作为一种可行的实施方式，模数转换单元可以选用ADS8556，其最大采样速率为650kSPS，其输入电压范围为正负12V。

微处理单元125的输入端与模数转换单元124的输出端电连接，微处理单元125可以对模数转换单元124输出的数字电压信息进行分析计算，以得到待测电能表的电压质量数据。作为一种可行的实施方式，微处理单元125可以选用STM32微处理器，该微处理器具有强大的处理能力、丰富的外设接口和易于调试测试等优点，可以对模数转换单元124输出的数字电压信息进行分析和计算，以生成相应的电压质量数据。

进一步的，微处理单元125用于根据三相电压的实际电压与系统标称电压之间的差值与系统标称电压之间的比值确定电压偏差数据；根据三相电压之间的最大电压差值与三相电压的平均电压之比确定电压不平衡数据；根据在时间上相邻的最大电压与最小电压方均根值之间的差值与系统标称电压之间的比值确定电压波动数据；根据测量时间内三相电压变化量的均方根与测量时间内三相电压的平均电压的三次方之比的二次方根确定电压闪变数据。

示例性的，微处理单元125可通过计算三相电压的实际电压与系统标称电压之差占系统标称电压的百分比得到待测电能表的电压偏差数据。微处理单元125可通过计算三相电压之间的最大电压差值与三相电压的平均电压之比得到待测电能表的电压不平衡数据。微处理单元125可通过计算在时间上相邻的最大电压与最小电压方均根值之差占系统标称电压的百分比得到待测电能表的电压波动数据。微处理单元125可通过计算测量时间内三相电压变化量的均方根与测量时间内三相电压的平均电压的三次方之比的二次方根得到待测电能表的电压闪变数据。需要说明的是，系统标称电压指的是待测电能表的额定电压。

进一步的，远程终端130用于在电压偏差数据超过第一预设范围时，确定待测电能表发生故障；在电压不平衡数据超过第二预设范围时，确定待测电能表发生故障；在电压波动数据超过第三预设范围时，确定待测电能表发生故障；在电压闪变数据超过第四预设范围时，确定待测电能表发生故障；在电压偏差、电压不平衡、电压波动和电压闪变数据均在其对应的预设范围内时，确定待测电能表未发生故障。

示例性的，若远程终端130检测到待测电能表的电压偏差数据超过±5％，则确定待测电能表发生故障。若远程终端130检测到待测电能表的电压不平衡数据超过±2％，则确定待测电能表发生故障。若远程终端130检测到待测电能表的电压波动数据超过±2％，则确定待测电能表发生故障。若电压闪变数据超过±2％，则确定待测电能表发生故障。若待测电能表的电压偏差数据、电压不平衡数据、电压波动数据和电压闪变数据数据均在正常范围内，则确定待测电能表未发生故障。

需要说明的是，本发明实施例对上述第一预设范围、第二预设范围、第三预设范围和第四预设范围不作具体的限定，本领域技术人员可以根据实际需求自行设置。

可选的，电力系统中的每个待测电能表均可以单独设置电压质量数据的故障阈值(即第一预设范围、第二预设范围、第三预设范围和第四预设范围)，通过在远程终端130设置电压质量数据的故障阈值可实现对任一待测电能表的实时监测。

在上述实施例的基础上，参考图5，主控模块120包括通信单元126。通信单元126用于将电压质量数据传输给远程终端130，并接收远程终端130反馈的故障信号。主控模块120与电压撞针的驱动单元电连接，用于根据接收到的故障信号输出驱动信号至驱动单元，以控制电压撞针脱离待测电能表的电压端子。

示例性的，参考图5，主控模块120可以通过通信单元126实现与远程终端130的通信连接，以便将待测电能表的电压质量数据传输给远程终端130，以及接收远程终端130反馈的故障信号。当远程终端130根据接收到的电压质量数据确定待测电能表发生故障后，远程终端130就会生成故障信号，并将生成的故障信号反馈至通信单元126，即主控模块120。主控模块120与电压撞针的驱动单元电连接，当主控模块通过通信单元126接收到远程终端130反馈的故障信号后就会控制电压撞针的驱动单元动作，以控制电压撞针脱离待测电能表的电压端子，进而断开电能表检测装置100与待测电能表的连接，避免电能表检测装置100因待测电能表故障而损坏。作为一种可行的实施例方式，通信单元126可以采用BC26无线通信模块，该无线通信模块具有功耗低、体积小以及开发简单的优点。

本发明实施例中的通信单元126的通信协议采用的是国网物联MQTT协议，其传输的数据可以通过物联代理网关进入供电公司配网管理平台，主控模块130可通过这种通信方式与远程终端140建立连接。

可选的，参考图5，主控模块120还包括定位单元127。定位单元127与通信单元126通信连接，用于获取待测电能表的位置信息，并反馈位置信息至通信单元126。

示例性的，参考图5，定位单元127与通信单元126电连接，可以用来获取待测电能表的位置信息，并可通过通信单元126将获取到的待测电能表的位置信息到移动终端130，如此，可在移动终端130根据接收到的电压质量数据确定待测电能表发生故障时及时获取待测电能表的位置信息，并发出报警信号，同时通过短信向电网工作人员发出故障信息，方便工作人员快速准确地找到故障的待测电能表，避免出现更大的损失。作为一种可行的实施方式，定位单元127可以选用S1216F8-BD定位模块，该模块兼具高灵敏度、低功耗以及能够适应复杂多变环境的优点，具有167个通道，支持QZSS、WAAS、EGNOS、MSAS和GAGAN，其与通信单元126的连接采用的是采用串口(UART)方式，输出的位置信息数据采用的是NMEA-0183协议，其控制协议为SkyTraq协议。

可选的，参考图5，主控模块120包括电源单元128。电源单元128，用于为主控模块120中的需通电单元供电。

示例性的，参考图5，电源单元128分别与微处理单元125和定位单元127电连接，可以为微处理单元125和定位单元127供电，以确保其能够正常运行。作为一种可行的实施方式，所述电源单元128外接长寿命锂亚电池(ER14505*3)和锂离子电池电容器(SPC1550)，该电池的标称电压为3.6V，容量为7800mAh，持续最大电流为1000mA，最大脉冲电流为3000mA，放电内阻小于80MΩ，该电池的自放电率小，存储寿命超过10年。

可选的，在一实施例中，在电能表检测装置100采集待测电能表的电压信息之前，其还可以通过远程终端130实现对用户权限、安全登录以及系统版本等功能的管理。

具体的，用户权限管理指的是可以配置多个操作员账户，并依据级别设置不同的功能权限。用户管理权限可以包括用户账号密码新增、修改、删除和权限等级设置等，需要说明的是，用户管理权限范围可以由本领域技术人员根据实际需求进行选择增减，本实施例对此不作任何限制。可在发生人员调动时，随时对操作员账户信息进行重新编辑。同时，系统采用模块化设计，可对关键环节进行备份，防止出现因系统硬、软件出现故障导致关键数据信息丢失的情况。

安全登录管理指的是为使用电能表检测装置100的工作人员提供通过输入账号及密码登录远程终端130的登录方式，通过动态人脸识别登录远程终端130的登录方式，此外还可以进行异地登录，本实施例对安全登录具体方式不作任何限制。

系统版本管理指的是为管理主站系统版本以及根据权限管理各台所述的电能表检测装置100的软件版本。

进一步的，在本发明实施例中，为辅助电网工作人员开展电能表检测工作，减少人力物力消耗，保证人身安全和电网安全，远程终端130具有故障自动诊断功能，远程终端130会自动诊断故障并在确定待测电能表发生故障时进行界面提示。同时能够对接收的数据进行错误条件检查并进行相应处理，确保其能够与大屏展示、报表服务、报警处理等模块进行安全的数据共享。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。