CN111896910A - 一种基于计量设备的可插拔计量数据比对方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于计量设备的可插拔计量数据比对方法及***，包括，将可插拔计量数据比对模块与待测计量设备实现模块互换；所述可插拔计量数据比对模块通过设置于其内部的通信接口模块获取电压原始采样信号；所述电流互感器为所述计量单元提供电流原始采样信号；所述计量单元根据获取的电压和电流的原始采样信号进行计算得到电流和电压的相关参数，作为真实数据传输至所述处理单元；所述可插拔计量数据比对模块通过通信模块的接口上与待测计量设备进行通信并读取待测计量设备的计量数据；所述处理单元对待测计量设备的计量性能进行评估并上报至上位计算机。本发明的方法操作安全，降低了检测成本，能够在无人状态下不间断检测，提高了测量的准确度。

Description

一种基于计量设备的可插拔计量数据比对方法及***

技术领域

本发明涉及计量装置检测的技术领域，尤其涉及一种基于计量设备的可插拔计量数据比对方法及***。

背景技术

近年来，各种计量设备被广泛应用在采集领域中，常见的待测计量设备包括计量自动化采集终端、智能电能表。对于计量设备来说，及时诊断并消除故障是确保其正常运行的重要环节，若不能及时检测出设备的异常或故障信息，可能会导致计量设备的使用寿命降低，设备故障而造成的经济损失等。

现有的电能表在线计量误差或计量数据比对检测等装置，大多数位手持终端模式进行检测，现有装置通常需要具备供电单元、计量单元、通信接口单元、MCU主控单元等电路模块，使用时检测人手持装置，通过人为操作接入电流互感器，同时接线电能表强电端子取火、零线电压，得到电流及电压信号后经过计量单元计算数据，并且需要检测人手持装置，将检测装置上的通信接口接入电能表弱电通信端子读取电能表的计量数据，最终检测装置比对的计量误差数据，通过串口上报给上位机，由于是手持装置并且要现场接线取电，需要有人一直看护，不能长时间运行，并且检测效率低，无法确保及时有效的检测出装置的异常。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明解决的一个技术问题是：提出一种基于计量设备的可插拔计量数据比对方法，能够便捷、有效、低成本的对计量设备进行检测。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于计量设备的可插拔计量数据比对方法，包括，将可插拔计量数据比对模块与待测计量设备相连接，实现模块互换；所述可插拔计量数据比对模块通过设置于其内部的通信接口模块获取电压，为所述计量单元提供电压原始采样信号；将电流互感器与所述待测计量设备和所述计量单元相连接，所述电流互感器为所述计量单元提供电流原始采样信号；所述计量单元根据获取的电压和电流的原始采样信号进行计算得到电流和电压的相关参数，作为真实数据；将所述计量单元计算后的电流和电压的相关参数传输至所述处理单元；所述可插拔计量数据比对模块通过通信模块的接口上与待测计量设备进行通信并读取待测计量设备的计量数据；所述处理单元对计算后的相关参数和计量数据进行比对，并计算误差，根据误差对待测计量设备的计量性能进行评估；将数据和评估结果存储于所述处理单元并通过所述通信接口模块上报至上位计算机。

作为本发明所述的基于计量设备的可插拔计量数据比对方法的一种优选方案，其中：所述可插拔计量数据比对模块与待测计量设备的连接通过可插拔计量数据上的计量通信模块与待测计量设备上的通信接口进行连接，且所述可插拔计量数据比对模块获取电压并为其内部的处理单元、存储单元及计量单元提供工作电源；

作为本发明所述的基于计量设备的可插拔计量数据比对方法的一种优选方案，其中：所述待测计量设备上的通信接口包括弱电接口和强电接口。

作为本发明所述的基于计量设备的可插拔计量数据比对方法的一种优选方案，其中：所述工作电源的电压由待测计量设备提供。

作为本发明所述的基于计量设备的可插拔计量数据比对方法的一种优选方案，其中：所述计量单元设置于所述可插拔计量数据比对模块内并用于获取真实数据，包括电流有效值、电压有效值和有功功率。

作为本发明所述的基于计量设备的可插拔计量数据比对方法的一种优选方案，其中：所述上位计算机能够将评估结果上报至主站，并由主站根据评估结果确定是否安排人员对待测计量设备进行处理。

本发明解决的另一个技术问题是：提出一种基于计量设备的可插拔计量数据比对***，使上述方法能够基于该***实现。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于计量设备的可插拔计量数据比对***，包括，可插拔计量数据比对模块，用于与待测计量设备相连接，进行参数的获取、处理和评估；电流互感器，所述电流互感器能够与所述计量单元相连接并将采集到的电流信号传输至所述计量单元；上位计算机，所述上位计算机用于获取所述处理单元的计算结果，并判断待测计量设备是否出现异常。

作为本发明所述的基于计量设备的可插拔计量数据比对***的一种优选方案，其中：所述可插拔计量数据比对模块包括通信模块、处理单元、存储单元和计量单元。

本发明的有益效果：本发明通过具备绝缘隔离的安全性能，增加了操作的安全系数，能够直接获取12V电压提供模块工作电源而不需要降压隔离电源，降低了检测成本，操作时大大增加了安全系数，能够在无人状态下不间断检测，增加了对监控计量设备进行计量性能的时间，提高了测量的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明第一种实施例所述基于计量设备的可插拔计量数据比对方法的整体流程示意图；

图2为本发明第一种实施例所述电流电压相关参数的计算流程示意图；

图3为本发明第一种实施例所述有功功率参数的计算流程示意图；

图4为本发明第二种实施例所述基于计量设备的可插拔计量数据比对***的整体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参照图1的示意，示意为本实施例提出的一种基于计量设备的可插拔计量数据比对方法的整体流程图，该方法具体包括以下步骤，

S1：将可插拔计量数据比对模块与待测计量设备相连接，实现模块互换；其中，可插拔计量数据比对模块与待测计量设备的连接通过可插拔计量数据上的计量通信模块与待测计量设备上的通信接口进行连接。

具体的，计量通信模块为设置于可插拔计量数据比对模块上的可插拔模块，计量通信模块通过通信接口与待测计量设备之间实现通信，通信接口包括弱电接口和强电接口，参照图2和图3的示意，图2为弱电接口的示意图，其接口管脚的定义参照下表1，图3为强电接口的示意图，其接口管脚的定义参照下表2，

表1：通信模块弱电接口管脚定义说明表

表2：通信模块强电接口管脚定义说明表

其中，通信模块的弱电接口中，1、2脚及3、4脚为模块提供12V直流的隔离电源，5、6脚为一组UART通信接口。通信模块的载波耦合接口即为强电接口，采用2×10双排插座作为连接件，强电接口能够为可插拔计量数据比对模块提供计量用的电压信号，即A相线、B相线、C相线及N相线之间的电压信号。计量通信模块设置于可插拔计量数据比对模块上，可以***待测计量设备也可以拔出，便于测量。

S2：所述可插拔计量数据比对模块通过设置于其内部的通信接口模块获取电压，为所述计量单元提供电压原始采样信号，且所述可插拔计量数据比对模块获取电压并为其内部的处理单元、存储单元及计量单元提供工作电源。

具体的，本实施例中的可插拔计量数据比对模块通过强电接口获取电网A、B、C、N的电压，为计量单元提供电压原始采样信号，计量单元设置于可插拔计量数据比对模块内。

本实施例中的可插拔计量数据比对模块通过弱电接口的1～4管脚获取12V直流隔离电压，电压来自于待测计量设备。

S3：将电流互感器与所述待测计量设备和所述计量单元相连接，所述电流互感器为所述计量单元提供电流原始采样信号。

具体的，本实施例使用钳形电流互感器，将其夹在待测计量设备的外部电流电缆线上，输出的二次电流为计量单元提供电流采样信号。

S4：所述计量单元根据获取的电压和电流的原始采样信号进行计算得到电流和电压的相关参数，作为真实数据；

具体的，参照图2和图3的示意，示意为计算流程，计量单元根据原始采样信号进行计算后得到的相关参数包括电流有效值、电压有效值和有功功率，此处计算后得到的数据将作为真实数据在后续比对中使用。

S5：将所述计量单元计算后的电流和电压的相关参数传输至所述处理单元；

其中，本实施例中的处理单元可以为单片机，计量单元与单片机之间采用UART通信，计量单元能够将S5中得到的相关参数，即真实数据传输至单片机并进行存储，作为后续对比使用。

S6：所述可插拔计量数据比对模块通过通信模块的接口上与待测计量设备进行通信并读取待测计量设备的计量数据；

具体的，通过通信模块的弱电管脚5、6脚的UART通信串口与待测计量设备进行通信，通过相应的通信协议，例如参考南网计量自动化终端技术规范，可读取待测计量设备测得的相关计量参数数据，包括电流有效值、电压有效值和有功功率，可以理解的是，待测计量设备能够测量的值包括但不限于电流、电压、功率因数、相位、功率、电能量，因此比对的参数可以根据实际情况增加，此时步骤S5中可以相应的增加所计算的相关参数个数，将获取到的数据传输至处理单元并进行存储。

S7：所述处理单元对获取到的原始采样信号和计量数据进行比对并计算计量误差，根据误差对待测计量设备的计量性能进行评估；将数据和评估结果存储于所述处理单元并通过所述通信接口模块上报至上位计算机。

具体的，误差为原始采样信号和计量数据的差值，在实际使用中，对于计量设备而言法定计量单位的准确度有具体的严格要求，一旦超出其精度范围，将对用户及国家电网的利益造成损失，误差也是决定计量设备准确度等级的决定性指标，根据处理单元计算出的误差值判断待测的计量设备误差是否超出京都范围，若超出则评估该待测计量设备存在异常。

优选的，上位计算机能够将评估结果上报至主站，并由主站根据评估结果确定是否安排人员对待测计量设备进行处理。

具体的，上位计算机能够获取处理单元得到的对比数据和评估结果，并将结果上报至主站，本实施例中主站是指电网公司的运维管理***，其功能是监控各用电采集设备的运行、维护，主站根据结果可以得知待测计量设备是否出现异常状况，从而确定是否安排运维人员对异常情况进行处理的工作下达。

场景一：

为了验证本实施例所述方法与传统的方法对于计量设备的检测效果，进行了如下的实验：针对贵州电网使用的三种计量设备：集中器，负荷管理终端，配变监测计量终端，选取每种设备各三台，分别采用两种方法进行数据监测和比对，传统方法是通过检测人员手持装置，通过人为操作向待测计量设备中接入电流互感器，同时接线电能表强电端子取火、零线电压，得到电流及电压信号，计算计量数据以及检测人手持装置，将检测装置上的通信接口接入电能表弱电通信端子，读取电能表的计量数据并进行数据比对得到最终结果。

实验得到如下结果：

表1：不同方法下对计量设备的监测效果

可以看出，本实施例提出的方法通过可插拔计量数据比对模块能够将测量比对设备直接与待测计量设备的接口相连接并通过计算机和主站获取比对结果，与传统方法相比，减少了测量过程中所需要的人力资源和操作时间，而传统方法需要测量人员自行进行将测量终端设备分别进行相连和测量，其连接和测量过程都需要测量人员手持设备来完成，并且结果也需要自行对比计算和上传管理，该过程复杂费时，且人工完成时更易出现失误从而导致结果的不准确，而本实施例的方法仅需要确保比对设备与待测设备的接口连接正确，即可获取准确的测量结果，测试过程更快速，且测试时间更长，能够在不需要人员看管的情况下长时间的对设备进行持续的监控，便于结果的查看和维修人员的调配。另外，本实施例的测量过程中设备通过待测设备来获取电源，因此测量设备本身不需要额外的供电电源，减少了设备的复杂性。

本实施例中为验证本方法对于待测量设备检测精度的验证，分别采用传统的人工测量方法和本实施例方法对同一批待测计量设备进行检测，传统方法的检测由具有检验资格的专业人员进行，选取三种类型的计量设备，包括集中器、负荷管理终端和配变监测计量终端，且每种设备各15台，统计在两种方法下得到的待测计量设备数据与真实数据的误差率，测试结果如下表2所示，

表2：不同方法下得到待测计量设备误差率对比表

	集中器	负荷管理终端	配变监测计量终端
				本实例方法	2.37％	1.98％	2.89％
传统方法	2.45％	2.07％	3.02％

可以看出，两种方法下对于待测计量设备的误差率测试结果较为相近，本实施例的方法在对于计量设备进行比对检测上具有较好的准确率和可行性，但相对于传统的人工测量比对，本实施例方法下减少了人工成本和降低了复杂度，并且可插拔计量数据比对模块可以在***待测计量设备后对其进行较长时间的监测，而传统方法下只能单次进行测量，本实施例的方法在实际应用中更方便。

实施例2

参照图4的示意，示意为本实施例提出的一种基于计量设备的可插拔计量数据比对***，该***包括，可插拔计量数据比对模块、电流互感器和上位计算机，其中，可插拔计量数据比对模块用于与待测计量设备的连接、参数的获取、处理和评估；电流互感器能够与所述计量单元相连接并将采集到的电流信号传输至所述计量单元；上位计算机用于获取所述处理单元的计算结果，并判断待测计量设备是否出现异常。

具体的，可插拔计量数据比对模块包括计量通信模块、处理单元、存储单元和计量单元。其中，计量通信模块为可插拔的模块能够与待测计量设备的通信接口连接并进行数据传输。处理单元为单片机，能够接收数据并进行计算分析，计量单元进行参数的计量和处理，存储单元能够存储处理单元的计算结果并上报给上位计算机，上位计算机与主站相连接，进行结果的传输。

应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机***通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机***的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

如在本申请所使用的，术语“组件”、“模块”、“***”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地***、分布式***中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它***进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于计量设备的可插拔计量数据比对方法，其特征在于：包括，

将可插拔计量数据比对模块与待测计量设备相连接，并将电流互感器分别与所述待测计量设备、计量单元连接；

利用所述可插拔计量数据比对模块内的通信接口模块获取电压，并为所述计量单元提供电压原始采样信号；

所述电流互感器为所述计量单元提供电流原始采样信号；

所述计量单元根据获取电压、电流的原始采样信号进行计算得到电流和电压的相关参数作为真实数据，并传输至处理单元；

所述可插拔计量数据比对模块读取所述待测计量设备的当前计量数据并传输至所述处理单元内与所述真实数据进行比对并计算误差。

2.如权利要求1所述的基于计量设备的可插拔计量数据比对方法，其特征在于：包括以下步骤，

所述处理单元计算所述真实数据和所述当前计量数据的误差；

根据所述误差对所述待测计量设备的计量性能进行评估，并将处理的数据和评估结果存储于所述处理单元；

通过所述通信接口模块上报至上位计算机。

3.如权利要求1或2所述的基于计量设备的可插拔计量数据比对方法，其特征在于：包括，

所述可插拔计量数据比对模块与所述待测计量设备的连接通过可插拔计量数据上的所述通信接口模块与所述待测计量设备上的通信接口进行连接，且所述可插拔计量数据比对模块获取电压并为其内部的处理单元、存储单元及所述计量单元提供工作电源。

4.如权利要求3所述的基于计量设备的可插拔计量数据比对方法，其特征在于：所述待测计量设备上的通信接口模块包括弱电接口和强电接口；

所述弱电接口包括提供12V直流工作电源的D12V管脚、用于UART通信串口输入的DCE_RXD管脚、用于通信输出的DCE_TXD管脚；

所述强电接口包括获取电网电压的A、B、C、N管脚，能够为所述可插拔计量数据比对模块提供计量用的电压信号，即A相线、B相线、C相线及N相线之间的电压信号。

5.如权利要求4所述的基于计量设备的可插拔计量数据比对方法，其特征在于：所述弱电接口还包括，

输入方向的/SET管脚，用于通信模块MAC或通信地址设置使能，当低电平信号有效时，使能载波模块MAC或通信地址设置；

输出方向TD+、TD-管脚、输入方向RD+、RD-管脚，用于以太网发送，属于差分线，分别构成两条平行、等长的走线传输相位差180度的同一信号。

6.如权利要求4或5所述的基于计量设备的可插拔计量数据比对方法，其特征在于：所述强电接口还包括NC管脚，其为空引脚，为PCB无焊盘设计，过孔非金属化，连接件对应位置无插针，用于增加安全距离，提高绝缘性能。

7.如权利要求6所述的基于计量设备的可插拔计量数据比对方法，其特征在于：包括，

所述计量单元设置于所述可插拔计量数据比对模块内并用于获取真实数据，所述真实数据包括电流有效值、电压有效值和有功功率。

8.如权利要求7所述的基于计量设备的可插拔计量数据比对方法，其特征在于：所述上位计算机能够将评估结果上报至主站，所述主站用于监控各用电采集设备的运行、维护，并由主站根据评估结果确定是否安排人员对所述待测计量设备进行处理。

9.一种基于计量设备的可插拔计量数据比对***，其特征在于：包括可插拔计量数据比对模块、电流互感器、以及上位计算机；

所述可插拔计量数据比对模块与待测计量设备相连接，用于对所述待测计量设备进行参数的获取、处理和评估；

所述电流互感器与所述待测计量设备和计量单元连接，用于为所述计量单元提供电流原始采样信号；所述上位计算机与所述可插拔计量数据比对模块连接，用于获取所述可插拔计量数据比对模块的计算结果，并判断待测计量设备是否出现异常。

10.如权利要求9所述的基于计量设备的可插拔计量数据比对***，其特征在于：所述可插拔计量数据比对模块包括通信接口模块、处理单元、存储单元和计量单元；

所述计量单元分别与所述通信接口模块、所述电流互感器、所述待测计量设备连接，用于获取电压、电流的原始采样信号以及同时获取所述待测计量设备连接获取其当前计量数据，并传输至所述处理单元；

所述处理单元用于计算得到电流和电压的相关参数并作为真实数据，并能够将真实数据与所述当前计量数据对比分析生成评估结果；

所述存储单元用于数据和评估结果的储存。

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