唐元

摘要：本文作者介绍了低压检测装置的技术方案，重点说明了两种检测方法的原理。

关键词：低压集抄；检测装置

Abstract: in this paper the author introduces the technical scheme of low pressure test device, focuses on the instructions of the principle of two detection methods.

Keywords: low voltage set copy; Detection device

中图分类号：TU71文献标识码：A 文章编号：

0 引 言

由于缺乏相应的软、硬件测试手段，无法模拟现场的各种工况，难以发现低压集抄系统的产品质量隐患，亟需研制一种面向低压集抄系统的检测装置，对低压集抄系统各组件的功能和性能进行一体化测试。

1 技术方案

1．1 检测装置的结构

采用一柜一挂表架的分体式结构，数字信号源、功率放大器、标准电能表装在柜中，其余部分不在挂表架中。挂表架采用两排结构，上排设置12个单相电能表表位，下排设置2个集中器位、2个采集器位、3个三相电能表表位。电流接线采用压接式，其余采用插座接线的方式。三相平衡设计。总体框图如图l所示。每个电能表位置提供1个电能表校验脉冲输入接

图1检测装置总体框图

口，1个时钟信号输入接口，2~RS485通信接口。配置各类专用的虚拟电能表，支持通过RS485和电力线载波接口与集中器和采集器的通讯，并且可根据用户需要，扩充支持微功耗无线和蓝牙方式。配置测试各种集中器所需的以太网、RS232接口、GPRS／CDMA调制解调器、PSTN调制解调器和PSTN换机。

1．2 检测装置具备的功能

检测装置不仅可按照集中器上行通信规约和电能表通信规约进行系统通信规约的检测，而且可以对集中器、采集器、用户电能表等设备实时走字，测试集抄系统运行工况。能对集中器、采集器、用户电能表进行时钟准确度测试。能依据GPS时钟对集中器、采集器、用户电能表进行授时。

采用数字化程控信号源，模拟出集抄系统运行环境，通过加快时钟节拍，利用虚拟电能表产生测试所需的电能表数据，配合可设置的测试策略，使得系统历史数据的测试时间大为缩短，提高测试效率。

2 硬件单元

检测系统主要由数字信号源、功率放大器、标准电能表、误差处理系统、虚拟多功能电能表、GPS时钟频率源、功耗测试仪、运行环境模拟电路、通信线路、IDE测试环境和PC机等组成。

2．1 分布式MCU控制系统

整个检测装置属于一个分布式控制系统，是多个MCU系统的集成，核心主控CPU由PC机承担，装置控制部分MCU的通信关系如图2所示。

图2 控制部分CPU通信关系图

DSP信号源的MCU为TMS320F2407A；控制及通信部分的MCU为P89LV51RB2，通过外扩四路UART接口分别连接输入脉冲切换电路、表位485接线切换电路、误差处理电路和标准表。电表485通信板的MCU为AT89S52。

以上各功能模块之间通过RS232C和CAN总线进行通信。

2．2 高精度数字信号源

采用高速DSP和高速D／A转换器实现直接波形输出，波形输出的工作过程完全由DSP程序和算法控制，当DSP收到需要调节输出量的指令后，重新计算和刷新该量的输出量波形表，采用AD587来保证参考电压的稳定。并根据l6位A／D转换器的高精度输入采样值进行分析调整，以实现闭环控制。利用DSP强大的实时运算能力，实现数字信号源的各种功能，包括谐波、升降控制、相控波形和波群控制、电压跌落和中断等功能。

2．3 功率放大器

采用成熟稳定的工频精密AB类功率放大器，它是专门为放大校验用电压、电流信号设计的电路，具有较窄的通频带(40Hz-lkHz)，输大的时间常数和输深的反馈量，适合放大稳态信号，具有很高的稳定性和准确度。

功放管采用的是10对安森美公司的MJ15024和MJ15025，主要通过精确设计和升流器(升压器)的匹配、继电器动作时序、末级输出管的过流保护、反电势吸收等来保证可靠性。若发生电压短路和电流开路，则输入波形和输出波形有较大的差值，反映在差值检测电路上，就能输出保护信号给CPU，CPU就能进行相应的操作实现保护。

2．4 测试方式切换电路

由于既具有电力线载波集抄测试功能，又具有电能表误差测试功能。因而检测装置须对单相电能表校表状态、三相电能表校表状态、集抄系统测试状态进行切换。同时依照集中器、采集器、电能表之间的接线和从属关系，也经由切换电路进行设置。运行环境模拟切换电路主要分两部分，如图3所示。

图3 测试方式切换电路框图

2．4．1 电压、电流接线方式切换

通过四常开四常闭的220V接触器切换电路实现：

(1)抄表系统测试时所有电压接通，使载波通道可以建立物理连接；

(2)校表状态时，隔离电压互感器接入，电流回路串联，实现高精度误差测试。

2．4．2 小信号切换

通过小信号继电器切换电路，选择用户电能表或虚拟电能表的RS485接口与选定的集中器、采集器相连。

2．5 时钟频率源

GPS卫星上都安装有铯原子钟，因而具有很高的频率准确度和时间准确度，本装置的GPS接收模块采用RS232与PC机相联， 通讯协议是标准的NMEA-0183。对GPS接收模块送出的内容进行解码，就可以得到所需的时钟信息，可以用于对外接设备进行授时和比对，授时精度<50ns。检测装置具有内置时间基准，可以采用比较法测试集中器、采集器和分时电能表的日计时误差。内置时间基准使用恒温晶体振荡器，额定参数为5MHz的嘣出电平，稳定度优于l0 -7。

2．6 通信电路

由两块8口的MOXA工业级多串口卡、RS232-RS485转换电路、PSTN交换机、PSTN调制解调器、GPRS调制解调器、以太网交换机等组成。

3 测试原理

测试方法有实际运行方式与虚拟运行方式两种。

3．1 实际运行方式

检测装置提供了12只单相电能表位置和3只三相电能表位置，并提供2只采集器位置和2只集中器位置，通过不同的连接线配置测试所需的应用环境，通过软件控制信号源的电压、电流、相位，测试软件通过GPRS无线公网对集中器抄读电能表运行数据，完成集抄系统实际运行方式的测试。

3．2 虚拟运行方式

检测装置用软件模拟现场运行的电能表，通过集中器、采集器与虚拟电能表进行通信，虚拟电能表的数据通信协议遵循DL／T645规约。完成集抄系统虚拟运行方式的测试。

虚拟电能表硬件部分，通过共6个串行口与外部进行数据交换。其中2个串行口转换成RS485接口用于模拟台区总表，接人到集中器台区总表接口；2个串行口转换成RS485接口用于模拟用户RS485电能表，接入到采集器的RS485口；另2个串行口分别通过青岛东软的PRO-II型抄控器和北京晓程的DEMO-PL3201调试器转换成两种不同的载波接口，用于模拟用户载波电能表，接入到集中器的电源线。

用虚拟电能表软件包模拟l至n块电能表，通过当前调置的电压电流和相位值，缩放比率，起始时间等参数自动进行走字。

试验时发送消息，调用计电量子程序，计时终止时，再发送消息，关闭计电量子程序，如果是运行期间跳过某个阶段，只需再加送一次结束时间，虚拟电能表会自动计算跳过的某个阶段的电量，并实现电量的累加，使得在现场需运行很长时间，在虚拟电能表模块可以在较短的时间内完成。还可以通过时钟加速运转方法进行加速走字，加速的电量自动计算更新。

4 结束语

检测装置提供集中器上行通信、集中器下行通信的通信方式。

參考文献：

1丹梅 ；自动抄表系统帧中继技术及其实现 [期刊论文] -仪表技术2002(01)

2杨磊；金燕华；佰华东； 基于力控的智能型低压断路器控制器自动检测系统设计 [期刊论文] -工业控制计算机2009(06)

3仲跻高；颜庭乔；徐伟 ；通用自动抄表模块 [期刊论文] -电测与仪表2004(06)