便攜式電能表參數(shù)核查裝置設(shè)計(jì)

摘要：本文就一種電力系統(tǒng)智能電能表的設(shè)備參數(shù)核查裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)采用逆變電源及快速接觸卡座的設(shè)計(jì)，通過(guò)485通訊接口，快速使電能表在非工作狀態(tài)下能夠通過(guò)該設(shè)備讀出表內(nèi)預(yù)置的電價(jià)、時(shí)段、費(fèi)率、走碼等相關(guān)電氣參數(shù)，便于在設(shè)備出入庫(kù)、安裝前、拆回分揀等場(chǎng)景進(jìn)行設(shè)備參數(shù)核查及讀取，確保設(shè)備流轉(zhuǎn)準(zhǔn)確性及參數(shù)讀取的準(zhǔn)確和操作的安全性。

關(guān)鍵詞：電能表;參數(shù)核查;設(shè)計(jì)

引言

在電力系統(tǒng)單、三相電能表在出入庫(kù)及安裝前、拆除后均需要對(duì)設(shè)備的電氣參數(shù)進(jìn)行讀取和核查，以確保出入庫(kù)設(shè)備準(zhǔn)確以及安裝拆除設(shè)備的參數(shù)一致性和拆除設(shè)備的相關(guān)電氣記錄。由于設(shè)備不帶電或者表內(nèi)電池耗盡，不能完成非鍵顯參數(shù)的讀取核查，而接臨時(shí)電源讀取存在較大安全隱患，并因此發(fā)生過(guò)人身觸電死亡事故?，F(xiàn)有做法是是重新上檢驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行設(shè)置，但效率極低。本設(shè)計(jì)利用現(xiàn)有設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用卡扣式接觸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，無(wú)需接線即可完成供電及485接口的接線，采用逆變電源或市電兩種方式為設(shè)備供電，設(shè)備帶電后通過(guò)485接口對(duì)參數(shù)進(jìn)行讀取，可實(shí)現(xiàn)預(yù)置參數(shù)的方式將讀取結(jié)果與之比對(duì)，所有操作一鍵完成，采用可擴(kuò)展無(wú)線通訊模塊完對(duì)加密機(jī)的訪問(wèn)設(shè)計(jì)，還可實(shí)施對(duì)計(jì)量設(shè)備的參數(shù)設(shè)置。

1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為便于現(xiàn)場(chǎng)操作使用，本設(shè)計(jì)采用一體設(shè)計(jì)，內(nèi)置電源逆變、讀取裝置、顯示、表座四個(gè)部分構(gòu)成;設(shè)備采用表座可分離設(shè)計(jì)便于更換單相、三相電表，在電表放入表座后，電壓探針與485探針壓接接入，類(lèi)似電能表檢驗(yàn)臺(tái)的表座，一鍵手動(dòng)送電并讀出全量或者自定義數(shù)據(jù)項(xiàng)，便與現(xiàn)場(chǎng)操作節(jié)約核查時(shí)間。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖2所示為本系統(tǒng)電能表參數(shù)核查裝置系統(tǒng)原理圖，本系統(tǒng)主要由電源開(kāi)關(guān)、電源及充放電模塊、通路控制模塊、逆變升壓模塊、核查裝置軟件等部分組成，其中被測(cè)設(shè)備為電能表。

系統(tǒng)工作原理如圖所示，電池及充放電模塊可以實(shí)現(xiàn)充電及放電功能，可輸出12V直流電。通路控制模塊通過(guò)感知電源開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及被測(cè)電表插入狀態(tài)，判斷是否輸出12V直流電源，當(dāng)電源開(kāi)關(guān)狀態(tài)為打開(kāi)以及電表以及在插入狀態(tài)，則輸出12V直流電源。逆變升壓模塊將通路控制模塊輸出的12V升壓為220V的交流電，提供給被測(cè)電表供電，同時(shí)設(shè)備可直接外接220V電源供電。通過(guò)RS485接口或者紅外接口于被測(cè)電表按照DL/T645-2007《多功能電能表通訊協(xié)議》進(jìn)行通信。

3 硬件電氣設(shè)計(jì)

3.1 電池及充放電模塊

電池組由六節(jié)進(jìn)口18650電芯電池組成，最大可提供5600mA容量，輸出電壓為9-12.6V，充放電模塊可持續(xù)提供9A的電流，過(guò)流保護(hù)值為18A，12V輸出功率最大在110W以?xún)?nèi)。充放電模塊由4個(gè)NIO大功率MOS管控制，具備過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)、抵壓保護(hù)、過(guò)充保護(hù)等功能。

3.2 通路控制模塊

通過(guò)控制模塊主要由電源開(kāi)關(guān)進(jìn)行上電控制，在接通電源后，通過(guò)檢測(cè)電表插入檢測(cè)狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)12V通過(guò)的通斷。通路控制模塊主要由MOS管電源控制電路組成。最大通路電流為18A。

3.3 逆變升壓模塊

逆變升壓模塊主要為了實(shí)現(xiàn)將12V直流電源逆變升壓為220V的交流電電源的功能，在本裝置中通過(guò)將電池輸出的12V電源升壓為220V交流電源提供被測(cè)電表模塊供電。逆變升壓模塊具備反接保護(hù)、短路保護(hù)、高壓保護(hù)、低壓保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、沖擊保護(hù)等功能。輸入電壓為12V，輸出電壓頻率為AC220V＼50HZ，最大輸出功率110W，過(guò)熱保護(hù)85-100攝氏度，過(guò)流保護(hù)電流為2.8A，過(guò)載保護(hù)為200W。

3.4 集成一體PDA

PDA為高通安卓平臺(tái)智能掌機(jī)，主頻1.1GHz，內(nèi)存容量為2+16GB，具備4G全網(wǎng)通、藍(lán)牙、WIFI、RS485接口等功能?？商峁┖瞬檠b置軟件硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)與被測(cè)電表進(jìn)行RS485抄讀，此處把PDA集成到核查裝置內(nèi)，通過(guò)按鍵控制讀取與顯示

4 裝置功能設(shè)計(jì)

4.1 考慮到單相電能表、三相電能表型式不同，需要分別對(duì)底座進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化尺寸設(shè)計(jì)，并使電能表插入時(shí)能夠可靠與探針接觸，并能快速插拔;

4.2 設(shè)計(jì)圖像記錄和條形碼識(shí)別功能，在識(shí)別前對(duì)電能表?xiàng)l形碼或者銘牌進(jìn)行拍照識(shí)別記錄，之后生成的核查結(jié)果與之對(duì)應(yīng)儲(chǔ)存，便于后期追溯;

4.3 設(shè)計(jì)能夠接受其他系統(tǒng)預(yù)制的參數(shù)，與讀出的數(shù)據(jù)進(jìn)行核查并自動(dòng)記錄，采用聲光反饋模式快速判斷參數(shù)正確性;

4.4 能夠自定義預(yù)制1-3種讀出數(shù)據(jù)項(xiàng)組合方案，能夠?qū)⒆x出的參數(shù)與預(yù)知的參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)比對(duì);

4.5 設(shè)備能夠廣泛應(yīng)用于各種作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)也能夠安裝在出入庫(kù)流水線上作為核查設(shè)備;

4.6 設(shè)備開(kāi)機(jī)后，對(duì)電能表上電及讀取采用一鍵完成的設(shè)計(jì)，減少電源消耗提升效率。

5 軟件功能設(shè)計(jì)

5.1 軟件功能設(shè)計(jì)流程設(shè)計(jì)為導(dǎo)入表計(jì)檔案 ->選擇確認(rèn)抄表模板 ->? 抄讀數(shù)據(jù) -> 導(dǎo)出數(shù)據(jù) -> 數(shù)據(jù)對(duì)比 ->結(jié)果顯示記錄。

5.2 首先是電能表檔案識(shí)別建立，以電能表?xiàng)l形碼為主鍵索引、日期時(shí)間為次索、抄表模板、參數(shù)設(shè)置、抄回結(jié)果、操作人員等字段建立核查記錄檔案。

5.3 電能表模板可預(yù)置也可直接由其它系統(tǒng)導(dǎo)入，文件名為《抄表模板.txt》，由抄表數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)（4個(gè)字節(jié)）+空格+抄表標(biāo)識(shí)名稱(chēng)+換行標(biāo)識(shí)組成。

5.4 自定義模板：電能表參數(shù)核查裝置系統(tǒng)軟件自定義模板添加界面設(shè)計(jì)如圖4，可對(duì)導(dǎo)入或者自定義的數(shù)據(jù)項(xiàng)自定義數(shù)值。

5.5 系統(tǒng)抄讀數(shù)據(jù)后，與抄讀項(xiàng)預(yù)置參數(shù)進(jìn)行比對(duì)自動(dòng)判斷，預(yù)置參數(shù)為空的自動(dòng)判斷為合格，之后顯示比對(duì)結(jié)果在屏幕上，并記錄在對(duì)應(yīng)的檔案下，完成核查過(guò)程。

6 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前設(shè)計(jì)的電能表參數(shù)核查裝置主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面的場(chǎng)景：

6.1 電能表出入庫(kù)時(shí)，用以確認(rèn)出入庫(kù)設(shè)備的參數(shù)與應(yīng)出入庫(kù)參數(shù)一致性檢查，避免出入庫(kù)設(shè)備參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤，并作為建檔參數(shù)核查，以防止到貨設(shè)備與建檔參數(shù)不一致的情況;

6.2 電能表領(lǐng)用及安裝前，對(duì)電能表參數(shù)進(jìn)行上電前檢查，以確保安裝設(shè)備的參數(shù)負(fù)荷要求;

6.3 在庫(kù)電能表盤(pán)點(diǎn)及參數(shù)核查;

6.4 已拆除電能表核查參數(shù)、底碼讀取;

6.5 需要電能表上電的其它場(chǎng)景;

本設(shè)計(jì)可擴(kuò)展應(yīng)用于采集終端、集中器等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的參數(shù)核查及設(shè)置。同時(shí)本設(shè)計(jì)還可擴(kuò)展增加針對(duì)國(guó)家電網(wǎng)智能電能表的加密機(jī)訪問(wèn)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能表非工作狀態(tài)下的參數(shù)設(shè)置，可配合政府調(diào)價(jià)要求廣泛應(yīng)用于在庫(kù)電能表參數(shù)更改設(shè)置，因此具有極為廣泛的推廣應(yīng)用前景。

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作者簡(jiǎn)介：劉文忠，1973年7月，男，漢族，四川，本科，高級(jí)技師/工程師，從事電能計(jì)量技術(shù)、高壓試驗(yàn)技術(shù)、用電信息采集技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)研究.