CN216387349U - 一种充电机电能计量误差校准与溯源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种充电机电能计量误差校准与溯源装置，包括标准电能表，还包括：基准信号产生模块，用于产生电压、电流的基准信号；误差校准模块，用于分别接收被检充电机电能表与标准电能表对基准信号的计量数据进行比较，得到被检充电机电能表的计量误差输出；标准电能溯源模块，用于测量基准信号，并将测量结果与标准电能表对基准信号的计量数据进行比较，得到标准电能表的计量误差。本实用新型具有结构简单、成本低、效率以及精度高等优点。

Description

一种充电机电能计量误差校准与溯源装置

技术领域

本实用新型涉及充电机电能计量技术领域，尤其涉及一种充电机电能计量误差校准与溯源装置。

背景技术

随着分布式电源、电动汽车等快速发展，直流供电设备近年来得到广泛应用。电动汽车充电设施中相当大一部分为直流供电设备，也即为直流充电机(简称充电机)，而直流充电机电能计量核心为其内置的直流电能表。

直流供电设备中必须保证直流电能计量的准确性，而直流充电机现场校验需要解决的关键即是直流大电流测量的问题。针对于直流充电机现场校验，目前主要采用电阻法、霍尔法和直流比较仪，但是上述各类方法的动态范围均较窄，如直流比较仪由于是使用传统的直流测量比较方式，不仅动态范围窄，而且无法跟踪充电过程的电流快速变化情况，而在充电机等设备中，电流中往往包含一定的交流分成分，因此在充电机现场校验时，需实现宽频的电流测量与比较。当前要求充电机的充电时间尽可能的缩短，相应的直流电流会更大，因而对于直流电能计量的准确度要求更高，而目前的直流充电机现场校验方式并不能满足当前高精度、宽范围的要求。

在直流充电机的使用过程中，基于充电机电能计量误差校准与溯源可以有效确保直流充电机电能计量的准确度。但是要实现高精度的充电机电能计量误差溯源，首先要达到较高(如0.005级)的电能测量准确度，其中直流电压、电流的测量准确度需优于0.0025％，而测量10mV-1150V的直流大电压，以及测量0.1mA～600A的直流大电流，准确度也需控制在0.0025％以内，这就无法使用现有技术中的直流电压、电流表直接测量方式来实现。现有技术中的直流充电机现场校验方式还无法实现充电机电能计量误差的溯源，而考虑在实现误差校准的基础上，再独立设置一套溯源装置，不仅实现成本高且操作复杂。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单、成本低、效率以及精度高的充电机电能计量误差校准与溯源装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种充电机电能计量误差校准与溯源装置，包括标准电能表，还包括：

基准信号产生模块，用于产生电压、电流的基准信号；

误差校准模块，用于分别接收被检充电机电能表与所述标准电能表对所述基准信号的计量数据进行比较，得到被检充电机电能表的计量误差输出；

标准电能溯源模块，用于测量所述基准信号，并将测量结果与所述标准电能表对所述基准信号的计量数据进行比较，得到所述标准电能表的计量误差。

进一步的，所述误差校准模块包括：

第一接收单元，用于分别接收被检充电机电能表、所述标准电能表对所述基准信号的计量数据；

第一比较单元，用于将所述第一接收单元接收到的计量数据进行比较，得到所述被检充电机电能表的计量误差。

进一步的，所述标准电能溯源模块包括：

测量单元，用于测量所述基准信号，输出得到的测量结果；

第二接收单元，用于接收所述标准电能表对所述基准信号的计量数据；

第二比较单元，用于将所述测量单元输出的测量结果与所述第二接收单元接收到的计量数据进行比较，得到所述标准电能表的计量误差。

进一步的，所述测量单元包括：

电压测量子单元，用于测量电压基准信号；

电流测量子单元，用于测量电流基准信号；

测量结果输出单元，用于分别接收所述电压测量子单元测量的所述电压基准信号，以及所述电流测量子单元测量的所述电流基准信号，输出得到的测量结果。

进一步的，所述电压测量子单元包括用于进行电压转换为的V/V变换电路以及用于进行电压信号采样的第一采样电路，所述V/V变换电路的输入端连接所述电压测量子单元，输出端通过所述第一采样电路连接至所述测量结果输出单元。

进一步的，所述V/V变换电路为交直流电压分压器电路。

进一步的，所述电流测量子单元包括用于进行电流至电压转换的I/V变换电路、用于进行电流至电流变换的I/I变换电路以及用于进行电流信号采样的第二采样电路，所述I/V变换电路、I/I变换电路分别通过所述第二采样电路与所述测量结果输出单元连接。

进一步的，所述I/V变换电路为交直流同轴分流器电路，所述I/I变换电路为直流电源比例标准电路。

进一步的，所述基准信号产生模块中还包括产生时间基准信号输出，所述测量单元还包括用于测量所述时间基准信号的时间测量子单元，所述时间测量子单元的输入端与所述基准信号产生模块连接，输出端与所述测量结果输出单元连接。

进一步的，还包括分别与所述误差校准模块、标准电能溯源模块连接的充电机电能计量误差溯源模块，用于将所述被检充电机电能表的计量误差与所述标准电能表的计量误差进行比较，得到最终的被检充电机电能表的计量误差。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型基于标准电能表，通过设置误差校准模块对被检充电机电能表进行误差校准，同时设置标准电能溯源模块，通过比较电压、电流基准信号的测量结果与标准电能表对基准信号的计量数据，得到标准电能表的计量误差，从而使得可以实现标准电能表的计量误差溯源，后续基于被检充电机电能表的计量误差以及标准电能表的计量误差即可间接实现充电机电能计量的误差溯源，从而通过一套装置即可以同时实现大电压的直流充电机电能计量误差校准与溯源，不仅实现操作简单，且执行效率以及精度高。

附图说明

图1是本实施例充电机电能计量误差校准与溯源装置的结构示意图。

图2是本实施例实现误差校准的结构原理示意图。

图3是本实施例实现误差溯源的结构原理示意图。

图4是本实施例中采用的交直流电压分压器测量电路结构原理示意图。

图例说明：1、标准电能表；2、基准信号产生模块；3、误差校准模块；31、第一接收单元；32、第一比较单元；4、标准电能溯源模块；41、测量单元；411、电压测量子单元；4111、V/V变换电路；4112、第一采样电路；412、电流测量子单元；4121、I/V变换电路；4122、I/I变换电路；4123、第二采样电路；413、测量结果输出单元；414、时间测量子单元；42、第二接收单元；43、第二比较单元。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实施例充电机电能计量误差校准与溯源装置包括标准电能表1，还包括：

基准信号产生模块2，用于产生电压、电流的基准信号；

误差校准模块3，用于分别接收被检充电机电能表与标准电能表1对基准信号的计量数据进行比较，得到被检充电机电能表的计量误差输出；

标准电能溯源模块4，用于测量基准信号，并将测量结果与标准电能表1对基准信号的计量数据进行比较，得到标准电能表的计量误差。

本实施例基于标准电能表1，通过设置误差校准模块3对被检充电机电能表进行误差校准，同时设置标准电能溯源模块4，通过比较电压、电流基准信号的测量结果与标准电能表1对基准信号的计量数据，得到标准电能表1的计量误差，从而使得可以实现标准电能表1的计量误差溯源，后续基于被检充电机电能表的计量误差以及标准电能表的计量误差即可间接实现充电机电能计量的误差溯源，从而通过一套装置即可以同时实现大电压的直流充电机电能计量误差校准与溯源，不仅实现操作简单，且执行效率以及精度高。

本实施例中，误差校准模块3具体包括：

第一接收单元31，用于分别接收被检充电机电能表、标准电能表1对基准信号的计量数据；

第一比较单元32，用于将第一接收单元31接收到的计量数据进行比较，得到被检充电机电能表的计量误差。

上述第一比较单元32具体即可以采用减法器实现，即将标准电能表1对基准信号的计量数据减去被检充电机电能表的计量数据，即是被检充电机电能表的计量误差，实现直流充电机电能计量误差校准。当然第一比较单元(32)还可以在减法器的基础上设置一个比较器，比较器设置在减法器的前端，以用于比较标准电能表1对基准信号的计量数据、被检充电机电能表的计量数据之间的大小关系，然后再输出至减法器中进行减法运算。

如图2所示，本实施例基准信号产生模块2具体包括直流电压源以及直流电流源，直流电压源用于提供直流电压基准信号，具体范围为10mV～1150V,直流电流源用于提供直流电流基准信号，具体范围内0.1mA～600A，上述装置实现误差校准时，分别由直流电压源、直流电流源提供基准信号发送给被检直流充电机电能表、直流标准电能表，误差校准模块3接收到电能脉冲形式的计量数据后进行比较得到电能表的计量误差，实现误差校准。

本实施例中，标准电能溯源模块4具体包括：

测量单元41，用于测量基准信号，输出得到的测量结果；

第二接收单元42，用于接收标准电能表1对基准信号的计量数据；

第二比较单元43，用于将测量单元41输出的测量结果与第二接收单元42接收到的标准电能表1对基准信号的计量数据进行比较，得到标准电能表1的计量误差。

本实施例通过采用测量电路测量电压、电流基准信号，得到测量结果，再通过第二比较单元43与标准电能表1的计量数据进行比较，通过比较结果即可确定出标准电能表的计量误差，以便于实现充电机电能计量误差的溯源。

与上述第一比较单元32相同的，第二比较单元43具体也可以采用减法器实现，即将标准电能表1对基准信号的计量数据减去测量得到的基准信号的测量结果，即是标准电能表的计量误差，从而实现直流标准电能表计量误差溯源。第二比较单元43也可以在减法器的基础上设置一个比较器，比较器设置在减法器的前端，以用于比较标准电能表1对基准信号的计量数据、基准信号的测量结果之间的大小关系，然后再输出至减法器中进行减法运算。

本实施例中，测量单元41具体包括：

电压测量子单元411，用于测量电压基准信号；

电流测量子单元412，用于测量电流基准信号；

测量结果输出单元413，用于分别接收电压测量子单元411测量的电压基准信号，以及电流测量子单元412测量的电流基准信号，输出得到的测量结果。

本实施例通过设置电压测量子单元411作为直流电压间接测量通道，以使用测量电路间接测量电压基准信号，电流测量子单元412则作为直流电流间接测量通道，以使用测量电路间接测量电流基准信号，测量得到的电压电流基准信号，经测量结果输出单元413输出最终的测量结果。

如图3所示，本实施例中电压测量子单元411具体包括用于进行电压转换为的V/V变换电路4111以及用于进行电压信号采样的第一采样电路4112，V/V变换电路4111的输入端连接电压测量子单元411，输出端通过第一采样电路4112连接至测量结果输出单元413。V/V变换电路4111接收基准信号产生模块2输出的电压基准信号，经过电压转换后，输出给第一采样电路4112，由第一采样电路4112进行信号采样，输出采样得到的电压信号。

本实施例中V/V变换电路4111采用交直流电压分压器电路实现，具体采用精密交直流电压分压器以进行V/V变换，得到直流小电压后，输出给第一采样电路4112，第一采样电路4112具体采用3458A数字多用表以进行数据采样，第一采样电路4112再将电压采样信号输出给测量结果输出单元413。

精密交直流电压分压器是采用高精度电阻的组合实现分压，如图4所示，精密交直流电压分压器具有输入电流与取样电压的相位移极小的特点，本实施例通过采用精密交直流电压分压器进行直流电压间接测量，可以实现非正弦波的交流分流测量，且工作带宽较宽，可达100kHz，从而可确保直流纹波的高精度测量。

在具体应用实施例中，V/V变换电路4111采用0.001级的精密交直流电压分压器，进行V/V变换，将10mV-1150V的直流大电压转换成1V的直流电压，再通过3458A数字多用表进行采样，3458A数字多用表测量电压的整体准确度等于分压器的比例精度加上3458A的1V档测量精度，即10ppm加上约4.5ppm，优于传统的测量精度。

如图3所示，本实施例中电流测量子单元412具体包括用于进行电流至电压转换的I/V变换电路4121、用于进行电流至电流变换的I/I变换电路4122以及用于进行电流信号采样的第二采样电路4123333，I/V变换电路4121、I/I变换电路4122分别通过第二采样电路4123333与测量结果输出单元413连接。

本实施例中，I/V变换电路4121具体采用交直流同轴分流器电路，I/I变换电路4122具体采用直流电源比例标准电路。本实施例在精密电压和电流采样中，对大电流进行了分段处理，即分成2个子通道，采用精密交直流同轴分流器进行I/V变换，作为直流电流间接测量通道的0.1mA-100A子通道，将直流大电流转换成直流小电压后输出给第二采样电路4123333，由第二采样电路412333再输出给测量结果输出单元413；以及采用直流比例标准进行I/I变换，作为直流电流间接测量通道的100A-600A子通道，将直流大电流转换成直流小电压(具体将直流大电流转换成1V的直流电压)后输出给第二采样电路4123333，由第二采样电路4123333再输出给测量结果输出单元413。

上述第二采样电路4123333采用3458A数字多用表测量100A-600A电流，整体准确度等于直流比例标准的比例精度加上1Ω的精密电阻的精度，要明显优于传统的直流测量精度。

本实施例基准信号产生模块2中还包括产生时间基准信号输出，测量单元41还包括用于测量时间基准信号的时间测量子单元414，时间测量子单元414的输入端与基准信号产生模块2连接，输出端与测量结果输出单元413连接。通过进一步设置时间测量子单元414，可以实现对时间信号的校准与溯源，时间测量子单元414具体可采用标准计时器，以对被检电能脉冲进行计时。将时间基准产生的脉冲信号直接送入测量结果输出单元413，测量结果输出单元413所输出的电能计量结果包含了时间信息。

本实施例中，还包括分别与误差校准模块3、标准电能溯源模块4连接的充电机电能计量误差溯源模块，用于将被检充电机电能表的计量误差与标准电能表的计量误差进行比较，得到最终的被检充电机电能表的计量误差。由误差校准模块3对被检充电机电能表的计量误差进行了校准，得到的被检充电机电能表的计量误差，由标准电能溯源模块4得到了标准电能表的计量误差，则进一步通过设置充电机电能计量误差溯源模块将被检充电机电能表的计量误差与标准电能表的计量误差进行比较，即可得到最终的被检充电机电能表的计量误差，实现被检充电机电能表的计量误差溯源。

如图2、3所示，本实施例上述装置实现充电机电能计量误差校准与溯源时，由电压、电流基准产生相应的信号，分别送至被检的直流充电机电能表和直流标准电能表，误差校准模块3分别接收被检直流充电机电能表和直流标准电能表输出的电能脉冲，并计算电能计量误差，实现直流充电机电能计量误差校准；以及将电压基准产生的信号分别送入直流电压间接测量通道和直流标准电能表，将电流基准产生的信号分别送入直流电流间接测量通道和直流标准电能表，其中在直流电流间接测量通道分两个子通道，分别对应0.1mA-100A和100A-600A两个输入范围，0.1mA-100A子通道采用精密交直流同轴分流器，100A-600A子通道采用直流比例标准，将时间基准产生的脉冲信号直接送入测量结果输出单元413，输出对基准信号的测量结果；测量结果输出单元413分别接收测量结果和直流标准电能表输出的电能脉冲的计量数据，并计算电能计量误差，实现直流标准电能表的溯源，从而最终间接实现直流充电机电能表的溯源。

上述只是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种充电机电能计量误差校准与溯源装置，包括标准电能表(1)，其特征在于，还包括：

基准信号产生模块(2)，用于产生电压、电流的基准信号；

误差校准模块(3)，用于分别接收被检充电机电能表与所述标准电能表(1)对所述基准信号的计量数据进行比较，得到被检充电机电能表的计量误差输出；

标准电能溯源模块(4)，用于测量所述基准信号，并将测量结果与所述标准电能表(1)对所述基准信号的计量数据进行比较，得到所述标准电能表的计量误差。

2.根据权利要求1所述的充电机电能计量误差校准与溯源装置，其特征在于，所述误差校准模块(3)包括：

第一接收单元(31)，用于分别接收被检充电机电能表、所述标准电能表(1)对所述基准信号的计量数据；

第一比较单元(32)，用于将所述第一接收单元(31)接收到的计量数据进行比较，得到所述被检充电机电能表的计量误差。

3.根据权利要求1所述的充电机电能计量误差校准与溯源装置，其特征在于，所述标准电能溯源模块(4)包括：

测量单元(41)，用于测量所述基准信号，输出得到的测量结果；

第二接收单元(42)，用于接收所述标准电能表(1)对所述基准信号的计量数据；

第二比较单元(43)，用于将所述测量单元(41)输出的测量结果与所述第二接收单元(42)接收到的计量数据进行比较，得到所述标准电能表(1)的计量误差。

4.根据权利要求3所述的充电机电能计量误差校准与溯源装置，其特征在于，所述测量单元(41)包括：

电压测量子单元(411)，用于测量电压基准信号；

电流测量子单元(412)，用于测量电流基准信号；

测量结果输出单元(413)，用于分别接收所述电压测量子单元(411)测量的所述电压基准信号，以及所述电流测量子单元(412)测量的所述电流基准信号，输出得到的测量结果。

5.根据权利要求4所述的充电机电能计量误差校准与溯源装置，其特征在于，所述电压测量子单元(411)包括用于进行电压转换为的V/V变换电路(4111)以及用于进行电压信号采样的第一采样电路(4112)，所述V/V变换电路(4111)的输入端连接所述电压测量子单元(411)，输出端通过所述第一采样电路(4112)连接至所述测量结果输出单元(413)。

6.根据权利要求5所述的充电机电能计量误差校准与溯源装置，其特征在于，所述V/V变换电路(4111)为交直流电压分压器电路。

7.根据权利要求4或5或6所述的充电机电能计量误差校准与溯源装置，其特征在于，所述电流测量子单元(412)包括用于进行电流至电压转换的I/V变换电路(4121)、用于进行电流至电流变换的I/I变换电路(4122)以及用于进行电流信号采样的第二采样电路(4123)，所述I/V变换电路(4121)、I/I变换电路(4122)分别通过所述第二采样电路(4123)与所述测量结果输出单元(413)连接。

8.根据权利要求7所述的充电机电能计量误差校准与溯源装置，其特征在于，所述I/V变换电路(4121)为交直流同轴分流器电路，所述I/I变换电路(4122)为直流电源比例标准电路。

9.根据权利要求4或5或6所述的充电机电能计量误差校准与溯源装置，其特征在于，所述基准信号产生模块(2)中还包括产生时间基准信号输出，所述测量单元(41)还包括用于测量所述时间基准信号的时间测量子单元(414)，所述时间测量子单元(414)的输入端与所述基准信号产生模块(2)连接，输出端与所述测量结果输出单元(413)连接。

10.根据权利要求1～6中任意一项所述的充电机电能计量误差校准与溯源装置，其特征在于，还包括分别与所述误差校准模块(3)、标准电能溯源模块(4)连接的充电机电能计量误差溯源模块，用于将所述被检充电机电能表的计量误差与所述标准电能表(1)的计量误差进行比较，得到最终的被检充电机电能表的计量误差。

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