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1、(10)申请公布号 CN 103901391 A (43)申请公布日 2014.07.02 CN 103901391 A (21)申请号 201410140033.6 (22)申请日 2014.04.09 G01R 35/04(2006.01) (71)申请人 国家电网公司 地址 100761 北京市西城区西长安街 86 号 申请人 江苏省电力公司 江苏省电力公司电力科学研究院 (72)发明人 穆小星 徐晴 段梅梅 张健 陈刚 龚丹 纪峰 鲍进 田正其 周超 (74)专利代理机构 南京纵横知识产权代理有限 公司 32224 代理人 董建林 许婉静 (54) 发明名称 具有数字化电能表检测功能的。
2、新型模拟标准 表及检测方法 (57) 摘要 本发明公开了一种具有数字化电能表检测 功能的新型模拟标准表， 其特征在于， 包括 A/D 模数转换器、 DSP 单元、 IEC61850 数据调制器、 IEC61850/FT3 数据解调器、 误差计算器、 显示及 人机交互单元、 微处理器和接口单元 ； A/D 模数转 换器、 DSP单元相连接用于模拟电能表的校验/标 准溯源 ； A/D 模数转换器与 IEC61850 数据调制器 相连接用于数字化电能表离线检测 ； IEC61850/ FT3 解调器与 DSP 单元相连接用于现场数字化电 能表在线核查比较。本发明既可对模拟信号进行 电能计量， 又可对。
3、数字信号进行计量， 通过模拟标 准表的计量， 对数字化电能表进行检测， 打破了模 拟数字化电能表的相互比较检测的方法， 准确度 高。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103901391 A CN 103901391 A 1/2 页 2 1. 一种具有数字化电能表检测功能的新型模拟标准表， 其特征在于， 包括 A/D 模数转 换器、 DSP 单元、 IEC61850 数据调制器、 IEC61850/FT3 数据解调器、 误差计算器 。
4、； 所述A/D模数转换器、 IEC61850数据调制器、 IEC61850/FT3数据解调器、 误差计算单元 均与DSP单元相连接 ； 所述DSP单元的脉冲输出接口、 待检测数字化电能表的脉冲输出接口 均与误差计算器的输入接口相连接 ； 所述 A/D 模数转换器、 DSP 单元相连接用于模拟电能表的校验 / 标准溯源 ； 所述 A/D 模数转换器与 IEC61850 数据调制器相连接用于数字化电能表离线检测 ； 所述IEC61850/FT3解调器与DSP单元相连接用于现场数字化电能表在线核查比较、 电 子式互感检验和 DSP 计量功能验证 ； 所述 DSP 单元的脉冲输出口为用于与被测数字化电。
5、能表做比较的标准脉冲输出口。 2. 根据权利要求 1 所述的具有数字化电能表检测功能的新型模拟标准表， 其特征在 于， 所述 DSP 单元包括信号分析模块、 电参数计算模块和电能计算模块， 所述信号分析模 块、 电参数计算模块与电能计算模块相连接 ； A/D 模数转换器、 DSP 单元、 IEC61850 数据调 制器、 IEC61850/FT3 数据解调器与信号分析模块相连接， 误差计算器与电能计算模块相连 接， 电参数计算模块和电能计算模块与微处理器相连接。 3. 根据权利要求 1 所述的具有数字化电能表检测功能的新型模拟标准表， 其特征在 于， 所述 A/D 模数转换器、 IEC6185。
6、0 数据调制器、 IEC61850/FT3 数据解调器与 DSP 单元通过 数据总线连接。 4. 根据权利要求 1 所述的具有数字化电能表检测功能的新型模拟标准表， 其特征在 于， 所述 A/D 模数转换器为 6 路， 分别接收三相电压、 三相电流模拟信号。 5. 一种具有数字化电能表检测功能的新型模拟标准表， 其特征在于， 还包括显示及人 机交互单元、 用于控制显示及人机交互单元的微处理器和接口单元 ； 所述显示及人机交互 单元、 接口单元与微处理器相连接 ； 所述微处理器与 DSP 单元相连接。 6. 根据权利要求 5 所述的具有数字化电能表检测功能的新型模拟标准表， 其特征在 于， 所述。
7、接口单元包括 USB 接口、 RS232 接口和以太网接口， 所述 USB 接口、 RS232 接口、 以 太网接口均与所述微处理器相连接。 7. 根据权利要求 1 所述的具有数字化电能表检测功能的新型模拟标准表， 其特征在 于， 所述显示及人机交互单元包括显示屏、 按键、 键盘和鼠标。 8. 一种具有数字化电能表检测功能的新型模拟标准表检测方法， 其特征在于， 包括以 下步骤 ： S01， 模拟电能表校验 / 标准溯源 ： A/D 模数转换器接收模拟信号并转换成数字量， 所述 数字量通过内部数据总线从 A/D 模数转换器传输至 DSP 单元， DSP 单元对接收到的数据进 行电参数计算和电能。
8、计算， 计算出相应的电压、 电流、 功率、 相位电工参数和累积的相应电 能， 并将电能脉冲信号发送给误差计算器及外部输出口 ； 同时， 被测模拟电能表 / 电能标准 接收模拟信号并将计量脉冲发送给误差计算器， 误差计算器计算 DSP 单元发出的电能脉冲 与所述被测模拟电能表 / 电能标准发出的电能脉冲的电能误差 ； 实现与被检模拟表 / 电能 标准脉冲比较， 从而实现模拟电能表校验 / 标准溯源 ； S02， 数字化电能表离线检测 ： A/D 模数转换器接收模拟信号转换成数字量后发送给 IEC61850 数据调制器和 DSP 单元， IEC61850 数据调制器接， 对所述数字量进行通讯协议转。
9、 权 利 要 求 书 CN 103901391 A 2 2/2 页 3 换， 即对数字量信号进行调制， 按时序发出所述数字量信号相应格式的数据报文， 所述数据 报文发送给待检测的离线数字化电能表， 离线数字化电能表将计量后的电能脉冲信号发送 给误差计算器， 同时， DSP 单元对接收到的数据进行电参数计算和电能计算并将电能脉冲信 号发送给误差计算器， 误差计算器比较所述离线数字化电能表输出的脉冲信号和 DSP 单元 计量输出的电能脉冲信号， 计算出电能误差， 实现对数字化电能表的离线检测 ； S03， 模拟电能表与数字化电能表同步校验 ： 误差计算器比较步骤 S01 模拟电能表计量 的电能脉冲。
10、信号与步骤 S02 数字化电能表的计量的电能脉冲信号， 实现模拟电能表与数字 化电能表同步校验和相互比较。 9. 根据权利要求 8 所述的一种具有数字化电能表检测功能的新型模拟标准表及检测 方法， 其特征在于， 还包括数字化电能表在线检测 ： 现场合并单元将电压、 电流数据报文发 送给 IEC61850/FT3 数据解调器和在线数字化电能表， IEC61850/FT3 数据解调器接收到 IEC61850 报文， 还原出原始信号采样值， 所述原始信号采样值通过 DSP 单元进行电能计算 后， 转换为脉冲信号， 发送给误差计算器， 同时， 在线数字化电能表接收现场合并单元发送 的电压、 电流数据报。
11、文后， 将计量后的电能脉冲信号发送给误差计算器， 误差计算器比较所 述线数字化电能表输出的脉冲信号和本步骤所述的 DSP 单元输出的脉冲信号， 进行电能误 差计算。 10. 根据权利要求 8 所述的一种具有数字化电能表检测功能的新型模拟标准表及检测 方法， 其特征在于， 还包括 DSP 单元计量性能验证， 虚拟标准源将 IEC61850/FT3 报文发送 至IEC61850/FT3数据解调器， IEC61850/FT3数据解调器接收到IEC61850/FT3报文， 还原出 原始信号采样值， 所述原始信号采样值通过 DSP 单元进行电能计量并发出相应电能脉冲给 误差计算器， 同时虚拟标准源输出标。
12、准电能脉冲至误差计算器， 误差计算器比较所述 DSP 单元计量的电能脉冲和来自虚拟标准源的标准电能脉冲， 对 DSP 电能计算模块精度进行验 证。 权 利 要 求 书 CN 103901391 A 3 1/5 页 4 具有数字化电能表检测功能的新型模拟标准表及检测方法 技术领域 0001 本发明涉及电能表计量及测试领域， 具体是具有数字化电能表检测功能的新型模 拟标准表及检测方法。 背景技术 0002 随着 IEC61850 智能化变电站数字化标准的问世及相应技术的发展， 数字化、 网络 化电能表随之诞生。 因此如何确立其检测规范、 如何检测数字化电能表、 如何对其检测标准 进行溯源等也就成了。
13、广大计量人员关心的问题。然而电能表检测标准 / 装置都属于模拟量 领域， 对数字化电能表没有相应标准， 在技术及计量溯源方面存在难以解决的问题， 因此无 法对数字化电能表实现垂直计量、 溯源。 0003 现有技术中， 目前对于数字化电能表检测只能采用同类数表 “表表” 比对模式， 所谓的标准数字化电能表也是自说自话， 其标准性难以有效验证， 因此比对的结果缺乏科 学性、 法律效力。 0004 专利 CN201607526 公开了一种用于测试数字化电能表装置， 实现数字功率源输 出， 使用了标准脉冲板作为标准比较， 仍旧使用的是 “表表” 比对模式， 其标准性难以有效 验证。 0005 专利 C。
14、N103048638 公开了一种电能数字量信号多功能检验装置， 包括数字功率源 和脉冲单元， 实现数字式信号发送输出、 检测外部连接的被检信号源的标准值计算， 但是不 具备实时信号源功能和模拟功率源。 0006 模拟电能表计量检测体系则是非常成熟、 规范的体系， 如果能够利用模拟计量体 系实现数字电能表检测， 则可以实现一标二用、 节省计量成本又可实现数字化电能表的检 测。 发明内容 0007 为解决现有技术问题， 实现数字化电能表模拟标准检测方法， 本发明提供了一种 具有数字化电能表检测功能的新型模拟标准表及检测方法。 0008 本发明的技术方案为 ： 一种具有数字化电能表检测功能的新型模拟。
15、标准表， 包括 A/D模数转换器、 DSP单元、 IEC61850数据调制器、 IEC61850/FT3数据解调器、 误差计算器。 较优地， 还包括显示及人机交互单元、 用于控制显示及人机交互单元的微处理器和接口单 元。 0009 A/D 模数转换器、 IEC61850 数据调制器、 IEC61850/FT3 数据解调器、 微处理器、 误 差计算单元均与 DSP 单元相连接， 显示及人机交互单元、 接口单元与微处理器相连接 ； DSP 单元的脉冲输出接口、 待检测数字化电能表的脉冲输出接口均与误差计算器的输入接口相 连接。 0010 A/D 模数转换器、 DSP 单元相连接用于模拟电能表的校验。
16、 / 标准溯源 ； A/D 模数转 换器与 IEC61850 数据调制器相连接用于数字化电能表离线检测 ； IEC61850/FT3 解调器与 说 明 书 CN 103901391 A 4 2/5 页 5 DSP 单元相连接用于现场数字化电能表在线核查比较、 电子式互感检验和 DSP 计算功能验 证。通过 IEC61850 输入 / 输出口、 电能脉冲输入 / 输出口、 模拟信号通道可组成计量溯源 / 传递、 核查系统， 完成数表标准溯源体系 / 量值传递网络体系。 0011 DSP 单元包括信号分析模块、 电参数计算模块和电能计算模块， 信号分析模块、 电 参数计算模块与电能计算模块相连接 。
17、； A/D 模数转换器、 DSP 单元、 IEC61850 数据调制器、 IEC61850/FT3 数据解调器与信号分析模块相连接， 误差计算器与电能计算模块相连接， 电 参数计算模块和电能计算模块与微处理器相连接。通过 DSP 单元的信号分析及 IEC61850/ FT3 数据解调器， 可以实现数字输出电子互感器检验功能， 同时， DSP 单元和显示及人机交 互单元实现了三相电气参数电压、 电流、 频率、 相位、 功率等参数测量及同步显示功能。 0012 A/D 模数转换器、 IEC61850 数据调制器、 IEC61850 数据解调器与 DSP 单元通过数 据总线连接， 数据传输速度快。较。
18、优地， 显示及人机交互单元、 接口单元与微处理器通过数 据总线连接， DSP 单元与微处理器之间通过数据总线连接。 0013 A/D 模数转换器为 6 路， 分别接收三相电压、 三相电流模拟信号， 实现了三相电压、 电流模拟信号输入接口。 0014 接口单元包括 USB 接口、 RS232 接口和以太网接口， USB 接口、 RS232 接口、 以太网 接口均与微处理器相连接， 通过接口单元， 本发明能够与外接设备进行数据传输。 显示及人 机交互单元包括显示屏、 按键、 键盘和鼠标， 方便数字化电能表的检测。 0015 一种具有数字化电能表检测功能的新型模拟标准表可以实现的检测包括以下步 骤 。
19、： 检测方法， 包括以下步骤 ： S01， 模拟电能表校验 / 标准溯源 ； S02， 数字化电能表离线检 测 ； S03， 模拟电能表与数字化电能表同步校验。下面是对本发明的具有数字化电能表检测 功能的新型模拟标准表检测方法具体描述。 0016 一种具有数字化电能表检测功能的新型模拟标准表检测方法， 包括以下步骤 ： S01， 模拟电能表校验 / 标准溯源 ： A/D 模数转换器接收模拟信号并转换成数字量， 所述 数字量通过内部数据总线从 A/D 模数转换器传输至 DSP 单元， DSP 单元对接收到的数据进 行电参数计算和电能计算， 计算出相应的电压、 电流、 功率、 相位电工参数和累积的。
20、相应电 能， 并将电能脉冲信号发送给误差计算器及外部输出口 ； 同时， 被测模拟电能表 / 电能标准 接收模拟信号并将计量脉冲发送给误差计算器， 误差计算器计算 DSP 单元发出的电能脉冲 与所述被测模拟电能表 / 电能标准发出的电能脉冲的电能误差 ； 实现与被检模拟表 / 电能 标准脉冲比较， 从而实现模拟电能表校验 / 标准溯源 ； S02， 数字化电能表离线检测 ： A/D 模数转换器接收模拟信号转换成数字量后发送给 IEC61850 数据调制器和 DSP 单元， IEC61850 数据调制器接， 对所述数字量进行通讯协议转 换， 即对数字量信号进行调制， 按时序发出所述数字量信号相应格。
21、式的数据报文， 所述数据 报文发送给待检测的离线数字化电能表， 离线数字化电能表将计量后的电能脉冲信号发送 给误差计算器， 同时， DSP 单元对接收到的数据进行电参数计算和电能计算并将电能脉冲信 号发送给误差计算器， 误差计算器比较所述离线数字化电能表输出的脉冲信号和 DSP 单元 计量输出的电能脉冲信号， 计算出电能误差， 实现对数字化电能表的离线检测 ； S03， 模拟电能表与数字化电能表同步校验 ： 误差计算器比较步骤 S01 模拟电能表计量 的电能脉冲信号与步骤 S02 数字化电能表的计量的电能脉冲信号， 实现模拟电能表与数字 化电能表校验和相互比较。 说 明 书 CN 103901。
22、391 A 5 3/5 页 6 0017 本发明还包括数字化电能表在线检测 ： 现场合并单元将电压、 电流数据报文发 送给 IEC61850/FT3 数据解调器和在线数字化电能表， IEC61850/FT3 数据解调器接收到 IEC61850 报文， 还原出原始信号采样值， 所述原始信号采样值通过 DSP 单元进行电能计算 后， 转换为脉冲信号， 发送给误差计算器， 同时， 在线数字化电能表接收现场合并单元发送 的电压、 电流数据报文后， 将计量后的电能脉冲信号发送给误差计算器， 误差计算器比较所 述线数字化电能表输出的脉冲信号和本步骤所述的 DSP 单元输出的脉冲信号， 进行电能误 差计算。。
23、 0018 本发明还包括 DSP 单元计量性能验证， 虚拟标准源将 IEC61850/FT3 报文发送至 IEC61850/FT3 数据解调器， IEC61850/FT3 数据解调器接收到 IEC61850/FT3 报文， 还原出 原始信号采样值， 所述原始信号采样值通过 DSP 单元进行电能计量并发出相应电能脉冲给 误差计算器， 同时虚拟标准源输出标准电能脉冲至误差计算器， 误差计算器比较所述 DSP 单元计量的电能脉冲和来自虚拟标准源的标准电能脉冲， 对 DSP 电能计算模块精度进行验 证。 0019 本发明有益效果包括， 本发明具备标准模拟、 数字电能表功能， 实现模拟电能表与 数字化电。
24、能表同步校验， 通过模拟标准表的计量方法， 对数字化电能表进行检测， 打破了数 字化电能表的相互比较的方法， 科学合理， 可靠性及准确度比较高。 0020 进一步地， 本发明既可离线校验电能表， 又可在线检验电能表， 能够被广泛运用实 验室和现场环境。 0021 进一步地， 本发明既满足了溯源计量管理要求又避免了设置数字化标准问题， 完 全采用模拟标准表溯源 / 传递模式， 是一种优化的技术方案， 内部 DSP 作为模拟、 数字共同 标准， 极大简化了系统结构， 硬件最少， 成本最低。 附图说明 0022 图 1 为本发明具有数字化电能表检测功能的新型模拟标准表的结构示意图 ； 图 2 为本发。
25、明具有数字化电能表检测功能的新型模拟标准表与被测电能表连接示意 图， 虚线框中的结构为本发明具有数字化电能表检测功能的新型模拟标准表。 具体实施方式 0023 下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述， 以使本领 域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施， 但所举实施例不作为对本发明的限 定。 0024 如图1所示， 一种具有数字化电能表检测功能的新型模拟标准表， 包括A/D模数转 换器、 DSP 单元、 IEC61850 数据调制器、 IEC61850/FT3 数据解调器、 误差计算器、 显示及人 机交互单元、 用于控制显示及人机交互单元的微处理器和接口单元。 002。
26、5 A/D 模数转换器、 IEC61850 数据调制器、 IEC61850/FT3 数据解调器、 微处理器、 误 差计算单元均与 DSP 单元相连接， 显示及人机交互单元、 接口单元与微处理器相连接 ； DSP 单元的脉冲输出接口、 待检测数字化电能表的脉冲输出接口均与误差计算器的输入接口相 连接。 0026 A/D 模数转换器、 DSP 单元相连接用于模拟电能表的校验 / 标准溯源 ； A/D 模数转 说 明 书 CN 103901391 A 6 4/5 页 7 换器与 IEC61850 数据调制器相连接用于数字化电能表离线检测 ； IEC61850/FT3 解调器与 DSP 单元相连接用于。
27、现场数字化电能表在线核查比较、 电子式互感检验和 DSP 计算功能验 证。 0027 DSP 单元包括信号分析模块、 电参数计算模块和电能计算模块， 信号分析模块、 电 参数计算模块与电能计算模块相连接 ； A/D 模数转换器、 DSP 单元、 IEC61850 数据调制器、 IEC61850/FT3 数据解调器与信号分析模块相连接， 误差计算器与电能计算模块相连接， 电 参数计算模块和电能计算模块与微处理器相连接。 0028 A/D 模数转换器、 IEC61850 数据调制器、 IEC61850 数据解调器与 DSP 单元通过数 据总线连接。 0029 A/D 模数转换器为 6 路， 分别接。
28、收三相电压、 三相电流模拟信号。 0030 接口单元包括 USB 接口、 RS232 接口和以太网接口， USB 接口、 RS232 接口、 以太网 接口均与微处理器相连接。 0031 显示及人机交互单元包括显示屏、 按键、 键盘和鼠标。 0032 如图 2 所示， 一种具有数字化电能表检测功能的新型模拟标准表检测方法， 包括 以下步骤 ： S01， 模拟电能表校验 / 标准溯源 ： A/D 模数转换器接收模拟信号并转换成数字量， 所述 数字量通过内部数据总线从 A/D 模数转换器传输至 DSP 单元， DSP 单元对接收到的数据进 行电参数计算和电能计算， 计算出相应的电压、 电流、 功率、。
29、 相位电工参数和累积的相应电 能， 并将电能脉冲信号发送给误差计算器及外部输出口 ； 同时， 被测模拟电能表 / 电能标准 接收模拟信号并将计量脉冲发送给误差计算器， 误差计算器计算 DSP 单元发出的电能脉冲 与所述被测模拟电能表 / 电能标准发出的电能脉冲的电能误差 ； 实现与被检模拟表 / 电能 标准脉冲比较， 从而实现模拟电能表校验 / 标准溯源 ； S02， 数字化电能表离线检测 ： A/D 模数转换器接收模拟信号转换成数字量后发送给 IEC61850 数据调制器和 DSP 单元， IEC61850 数据调制器接， 对所述数字量进行通讯协议转 换， 即对数字量信号进行调制， 按时序发。
30、出所述数字量信号相应格式的数据报文， 所述数据 报文发送给待检测的离线数字化电能表， 离线数字化电能表将计量后的电能脉冲信号发送 给误差计算器， 同时， DSP 单元对接收到的数据进行电参数计算和电能计算并将电能脉冲信 号发送给误差计算器， 误差计算器比较所述离线数字化电能表输出的脉冲信号和 DSP 单元 计量输出的电能脉冲信号， 计算出电能误差， 实现对数字化电能表的离线检测 ； S03， 模拟电能表与数字化电能表同步校验 ： 误差计算器比较步骤 S01 模拟电能表计量 的电能脉冲信号与步骤 S02 数字化电能表的计量的电能脉冲信号， 实现模拟电能表与数字 化电能表校验和相互比较。 0033。
31、 本发明还包括数字化电能表在线检测 ： 现场合并单元将电压、 电流数据报文发 送给 IEC61850/FT3 数据解调器和在线数字化电能表， IEC61850/FT3 数据解调器接收到 IEC61850 报文， 还原出原始信号采样值， 所述原始信号采样值通过 DSP 单元进行电能计算 后， 转换为脉冲信号， 发送给误差计算器， 同时， 在线数字化电能表接收现场合并单元发送 的电压、 电流数据报文后， 将计量后的电能脉冲信号发送给误差计算器， 误差计算器比较所 述线数字化电能表输出的脉冲信号和本步骤所述的 DSP 单元输出的脉冲信号， 进行电能误 差计算。 说 明 书 CN 103901391 。
32、A 7 5/5 页 8 0034 本发明还包括 DSP 单元计量性能验证， 虚拟标准源将 IEC61850/FT3 报文发送至 IEC61850/FT3 数据解调器， IEC61850/FT3 数据解调器接收到 IEC61850/FT3 报文， 还原出 原始信号采样值， 所述原始信号采样值通过 DSP 单元进行电能计量并发出相应电能脉冲给 误差计算器， 同时虚拟标准源输出标准电能脉冲至误差计算器， 误差计算器比较所述 DSP 单元计量的电能脉冲和来自虚拟标准源的标准电能脉冲， 对 DSP 电能计算模块精度进行验 证。 0035 以上仅是本发明的优选实施方式， 应当指出 ： 对于本技术领域的普通技术人员来 说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应视为 本发明的保护范围。 说 明 书 CN 103901391 A 8 1/1 页 9 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103901391 A 9 。