CN102520386A - 三相电能表的调校方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三相电能表的调校方法，其特点是，包括如下步骤：(1)、首先取一台精度等级高于被测电能表所要求等级的电压电流源，一台给电压电流源和电能表发布同步命令的PC机，一块作为参照的母表和需要调校的三相电能表；(2)、PC机通过RS485通信接口读取母表的计量参数数据与被调校的三相电能表同步，实现被调校电能表的参数设置；(3)、电压电流源PF＝0.5L，额定输出电压电流时，PC机向被调校的三相电能表广播调校电压，电流以及A、B、C相通道增益和相位校正命令。本发明是采用功率校表与传统的脉冲校表法相结合的一种三相智能电能表的自动调校方法，从而大大降低三相智能电能表的生产难度，提高生产效率。

Description

三相电能表的调校方法

技术领域

本发明涉及一种三相电能表的调校方法。

背景技术

近年来，在智能电网改造的大环境下，智能电能表作为智能电网不可缺少的设备，需求量大，在传统的三相智能电能表的生产中，智能电能表调校普遍采用脉冲调校法，脉冲调校法具有稳定准确的优点，但是脉冲调校法需要占用大量的时间，特别是在对高精度的电能表的轻载点进行调校的时候，虽然可以通过脉冲加速的办法来减少调校的时间，但是脉冲加速法的可靠性不是很好，不易操作等缺点，从而导致三相智能电能表的生产难度大，效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单、快捷、准确的三相电能表的调校方法。

一种三相电能表的调校方法，其特别之处在于，包括如下步骤：

(1)、首先取一台精度等级高于被测电能表所要求等级的电压电流源，一台给电压电流源和电能表发布同步命令的PC机，一块作为参照的母表和需要调校的三相电能表；

(2)、PC机通过RS485通信接口读取母表的计量参数数据与被调校的三相电能表同步，实现被调校电能表的参数设置；

(3)、电压电流源PF＝0.5L，额定输出电压电流时，PC机向被调校的三相电能表广播调校电压，电流以及A、B、C相通道增益和相位校正命令，电能表根据电压电流源的信息完成以上调试点的调校；

(4)、电压电流源PF＝0.5L，输出额定电压，额定电流的20％电流工作点，PC机向被调校电能表广播轻载点A、B、C相相位校正命令，电能表根据电压电流源的信息完成以上轻载点的误差的调校；

(5)、电压电流源电流空载，输出额定电压，PC机广播命令后电能表读空载有效值、功率值，再根据空载值计算相应的OFFSET值填入相应的OFFSET寄存器的值，完成A、B、C相OFFSET校正。

本发明是采用功率校表与传统的脉冲校表法相结合的一种三相智能电能表的自动调校方法，从而大大降低三相智能电能表的生产难度，提高生产效率。

附图说明

附图1为本发明调校方法的流程图；

附图2为本发明调校***的逻辑原理框图。

具体实施方式

本发明方法的原理如下：

1、标准电压电流和有功功率值计算：

(1)、计算和选择标准的电压有效值寄存器值

电压额定输入时标准的电压有效值寄存器值应既方便MCU转换成LCD显示值，又在通道相位1.0Ib的合理范围内。

假设电压额定输入Un时，芯片电压通道输入端电压有效值为Vu，理论计算值为U_理论，经MCU转换LCD显示值为U_示值，标准的电压有效值寄存器值为U_标准，则U_标准选择应满足下列条件：

0.8＜U_标准/U_理论＜1.2

K＝U_标准/U_理论，K应为整数且便于MCU转换

上述第一个条件保证U通道相位1.0Ib在一个合理的范围，第二个条件K的选取应方便MCU将有效值寄存器值转换成LCD显示值。其中若PGA＝1，U_理论可按下式计算：

U_理论＝INT[(Vu/800)*2^27]

(2)、计算和选择标准的电流有效值寄存器值

用同样原则计算电流额定输入时，标准的电流有效值寄存器值I_标准

(3)、计算PF＝1.0Ib、PF＝0.5L Ib和PF＝0.5L 0.2Ib，标准的有功功率寄存器值

额定输入，PF＝1.0Ib，标准的有功功率有效值P_1.0Ib＝INT(U_标准*I_标准/2^31)

额定输入，PF＝0.5L Ib，标准的有功功率有效值P_0.5LIb＝INT(U_标准*I_标准/2^32)

额定输入，PF＝0.5L 0.2Ib，标准的有功功率有效值P_0.2L0.5Ib＝0.2INT(U_标准*I_标准/2^32)

2、HFConst计算：

根据PF＝1.0Ib，标准的有功功率值P、电表常数EC等参数按下式计算理论HFConst值：

HFConst＝INT[P*3.6*10^6*Fosc/(32*EC*Un*Ib*2^31)]

P：PF＝1.0Ib，由3)计算的标准的有功功率寄存器值

Fosc：晶体频率，推荐外接8.192Mhz晶体

Un：额定输入电压

Ib：额定输入的电流

EC：电表常数

按计算结果配置HFConst1和HFConst2寄存器。

3、通道相位1.0Ib

电压电流源额定输出，假设如1中计算A相标准电压有效值为UA，标准电流有效值为IA，读出A相实际电压有效值寄存器值为UA’、实际电流有效值寄存器值为IA’，则：

A相电压有效值误差ErrUA＝(UA’-UA)/UA

A相电流有效值误差ErrIA＝(IA’-IA)/IA

A相U通道相位1.0Ib可通过配置GSUA寄存器实现，GSUA的计算方法如下：

USGain＝(-ErrUA)/(1+ErrUA)

如果USGain＞＝0，则GSUA＝INT[USGain*2¹⁵]

否则USGain＜0，则GSUA＝INT[2¹⁶+USGain*2¹⁵]

A相I通道功率校正增益可通过配置GSIA寄存器实现，方法同GSUA

4、通道相位0.5LIb

电压电流源配置改变为PF＝0.5L Ib，额定输出，假设如1计算A相理想有功功率为PA_0.5LIb，读出实际的有功功率为PA_0.5LIb为PA_0.5LIb’，则A相由相位误差带来的有功功率误差为：

ErrPA＝(PA_0.5LIb’-PA_0.5LIb)/PA_0.5LIb

该误差可通过配置A相U通道相位0.5LIb寄存器PHSUA或I通道相位0.5LIb寄存器PHSIA实现。相位补偿公式：若A相U、I通道间的角差为

θ，则

$\mathrm{\θ}=\mathrm{Arc}\sin \frac{-\mathrm{ErrPA}}{\sqrt{3}}$

若θ＞0，表示UA超前IA；若θ＜0，表示UA滞后IA。

对50Hz，PHSUA和PHSIA寄存器均有0.017578°/LSB的关系。

若调整PHSUA寄存器，则有PHSUA＝0x80+INT(θ/0.017578°)

若调整PHSIA寄存器且不考虑分段校正，则有：

PHSIA_R1[7:0]＝0x80-INT(θ/0.017578°)

5、通道相位0.5L0.2Ib

电压电流源配置改变为PF＝0.5L 0.2Ib，额定输出，假设如1计算A相理想有功功率为PA_0.5L0.2Ib，读出实际的有功功率为PA_0.5L0.2Ib为PA_0.5L0.2Ib’，则A相由相位误差带来的有功功率误差为：

ErrPA＝(PA_0.5L0.2Ib’-PA_0.5L0.2Ib)/PA_0.5L0.2Ib

该误差可通过配置A相U通道相位0.5L0.2Ib寄存器PHSUA或I通道相位0.5L0.2Ib寄存器PHSIA实现。相位补偿公式：若A相U、I通道间的角差为

θ，则

$\mathrm{\θ}=\mathrm{Arc}\sin \frac{-\mathrm{ErrPA}}{\sqrt{3}}$

若θ＞0，表示UA超前IA；若θ＜0，表示UA滞后IA。

对50Hz，PHSUA和PHSIA寄存器均有0.017578°/LSB的关系。

若调整PHSUA寄存器，则有PHSUA＝0x80+INT(θ/0.017578°)

若调整PHSIA寄存器且不考虑分段校正，则有：

PHSIA_R1[7:0]＝0x80-INT(θ/0.017578°)

6、根据以上理论，生产各种电流规格的三相智能电能母表若干块，供不同规格的智能电能表调校时使用。

7、根据以上理论在被调校的智能电能表内做相应的调校实现程序和通信程序。

8、设计PC机端的控制程序，以便PC机实现对母表，标准表以及被调校表的控制。

9、功率校表法举例

假设设计一块220V(Un)、1.5A(In)额定输入、表常数为3200(EC)的样表。额定电压Un＝220V，要求对应ADC输入端信号幅度为Vn＝220mV；额定电流Ib＝1.5A；对应ADC输入端信号幅度为Vi＝50mV，模拟通道增益为1倍。

(1)、标准电压有效值寄存器值计算和选择

a、计算额定输入时电压有效值寄存器理论值

根据公式U_理论＝INT[(Vu/800)*2^27]，代入Vn＝220mV，得

U_理论＝INT[(220/800)*2^27]＝36909875

b、根据条件0.8＜U_标准/U_理论＜1.2，U_理论合理选择范围为29527900～44291850

c、经MCU转换LCD显示值为U_示值＝220V，可选择U_标准为44000000，MCU可方便的转换

(2)、标准电流有效值寄存器值计算和选择

a、计算额定输入时电流有效值寄存器理论值

根据公式I_理论＝INT[(Vi/800)*2^27]，代入Vu＝50mV，得

I_理论＝INT[(50/800)*2^27]＝8388608

b、根据条件0.8＜I_标准/I_理论＜1.2，I_理论合理选择范围为6710886～10066329

c、经MCU转换LCD显示值为I_示值＝1.5A，可选择I_标准为7500000，MCU可方便的转换

(3)、PF＝1.0Ib、PF＝0.5LIb和PF＝0.5L0.2Ib，标准有功功率寄存器值计算

额定输入，PF＝1.0，标准的有功功率值

P_1.0Ib＝INT(U_标准*I_标准/2^31)＝44000000*7500000/2^23＝39339066

额定输入，PF＝0.5L，标准的有功功率值

P_0.5LIb＝INT(U_标准*I_标准/2^32)＝39339066/2＝19669533

额定输入，PF＝0.2L，标准的有功功率值

P_0.5L0.2Ib＝0.2INT(U_标准*I_标准/2^32)＝19669533*0.2＝3933906

(4)、HFConst计算和配置

由公式：HFConst＝INT[P*3.6*10^6*Fosc/(32*EC*Un*Ib*2^31)]

＝INT[(39339066*3.6*8.192*10^12)/(32*3200*220*1.5*2^31)]

＝15987

＝3E73H

因此芯片配置HFConst1＝HFConst2＝3E73H

(5)、通道相位1.0Ib过程

电压电流源额定输出，读出A相电压有效值寄存器，假设为37297350，那么ErrUA＝(UA’-UA)/UA＝(37297350-44000000)/7500000＝-0.152333，在寄存器GSUA中写入-ErrUA/(1+ErrUA)＝0.1321953*32768＝4332，校正误差可以控制在0.02％～0.03％。

读出A相电流有效值寄存器，假设为8299685，那么ErrIA＝(IA’-IA)/IA＝(8299685-7500000)/7500000＝0.106625，-ErrIA/(1+ErrIA)＝-0.0963515，在寄存器GSIA中写入INT[65536-0.0963515*32768]＝F3ABH；这样可以把电流有效值校正为7500000，校正误差可以控制在0.02％～0.03％。

A相电压有效值以及电流有效值校正完成后，有功功率/无功功率/基波相关有效值、功率等全部校正完成。由于HFconst是由标准有功功率推算出的3E73H，所以A相电压误差也自动校正完成。

B相和C相依照相同的过程进行校正。

(6)、通道相位0.5LIb过程

校完通道相位1.0Ib后，将功率因数改为0.5L Ib，读出A相有功功率寄存器的值为9526535，

则ErrPA＝(PA_0.5LIb’-PA_0.5LIb)/PA_0.5LIb＝(19526535-19669533)/19669533＝-0.00727

θ＝ArcSin(-(-0.00727)/1.732)＝ArcSin0.0042＝0.2406°。

PHSUA＝128+INT[0.2406/0.017578]＝142，转换为16进制为0x8E

B相和C相依照相同的过程进行校正。

(7)、通道相位0.5L0.2Ib过程

通道相位0.5L0.2Ib参考通道相位0.5LIb过程。

Claims (1)

1.一种三相电能表的调校方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、首先取一台精度等级高于被测电能表所要求等级的电压电流源，一台给电压电流源和电能表发布同步命令的PC机，一块作为参照的母表和需要调校的三相电能表；

(2)、PC机通过RS485通信接口读取母表的计量参数数据与被调校的三相电能表同步，实现被调校电能表的参数设置；

(3)、电压电流源PF＝0.5L，额定输出电压电流时，PC机向被调校的三相电能表广播调校电压，电流以及A、B、C相通道增益和相位校正命令，电能表根据电压电流源的信息完成以上调试点的调校；

(4)、电压电流源PF＝0.5L，输出额定电压，额定电流的20％电流工作点，PC机向被调校电能表广播轻载点A、B、C相相位校正命令，电能表根据电压电流源的信息完成以上轻载点的误差的调校；

(5)、电压电流源电流空载，输出额定电压，PC机广播命令后电能表读空载有效值、功率值，再根据空载值计算相应的OFFSET值填入相应的OFFSET寄存器的值，完成A、B、C相OFFSET校正。

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