电压纹波检测装置、系统及其检测方法
阅读：766发布：2020-05-14
专利汇可以提供电压纹波检测装置、系统及其检测方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 电压 纹波检测装置、系统及其检测方法，相关操作人员可通过上位机和无线通信模 块 间的通信向处理器下发检测指令，处理器根据检测指令控制负载切换单元切入纯阻性负载。表计电源 接口 连接至 电能 表， 数据采集 单元通过负载切换单元获取 电能表 的电压值和纹波值，以使处理器可根据电压值获得电压测试数据和纹波测试数据。同时，处理器通过 无线通信模块 上传电压测试数据和纹波测试数据至上位机，以使相关操作人员可了解检测数据。基于此，实现对电能表的电压纹波批量自动化检测，提高了检测效率和精确度。，下面是电压纹波检测装置、系统及其检测方法专利的具体信息内容。
1.一种电压纹波检测装置，其特征在于，包括纹波测试模块和无线通信模块；其中，所述纹波测试模块包括处理器、表计电源接口、负载切换单元和数据采集单元；
所述处理器分别连接所述无线通信模块、所述负载切换单元和所述数据采集单元；其中，所述处理器用于通过所述无线通信模块与上位机通信；
所述表计电源接口连接所述负载切换单元，并用于连接电能表；
所述负载切换单元连接所述数据采集单元。
2.根据权利要求1所述的电压纹波检测装置，其特征在于，所述纹波测试模块还包括噪声处理单元；
所述负载切换单元通过所述噪声处理单元连接所述数据采集单元。
3.根据权利要求1所述的电压纹波检测装置，其特征在于，所述纹波测试模块还包括充放电储能单元；
所述充放电储能单元分别连接所述处理器和所述表计电源接口。
4.根据权利要求3所述的电压纹波检测装置，其特征在于，所述纹波测试模块还包括电源管理单元；
所述充放电储能单元通过所述电源管理单元连接所述处理器。
5.根据权利要求4所述的电压纹波检测装置，其特征在于，所述纹波测试模块还包括供电控制单元；
所述供电控制单元分别连接所述表计电源接口、所述处理器、所述充放电储能单元和所述电源管理单元。
6.根据权利要求5所述的电压纹波检测装置，其特征在于，所述纹波测试模块还包括电压检测单元；
所述电压检测单元分别连接所述处理器和所述充放电储能单元。
7.一种电压纹波检测系统，其特征在于，包括上位机以及如权利要求1至6任意一项所述的电压纹波检测装置。
8.一种电压纹波检测装置的检测方法，其特征在于，包括步骤：
在获取上位机发送的检测指令时控制负载切换单元切入纯阻性负载；
通过数据采集单元获取纯阻性负载条件下电能表的电压测试数据和纹波测试数据；
根据所述电压测试数据和所述纹波测试数据获得电压纹波检测装置的检测数据。
9.根据权利要求8所述的电压纹波检测装置的检测方法，其特征在于，所述在获取上位机发送的检测指令时控制负载切换单元切入纯阻性负载的过程，包括步骤：
判断所述检测指令与预设地址信息是否匹配；
若是，控制负载切换单元切入纯阻性负载。
10.根据权利要求8所述的电压纹波检测装置的检测方法，其特征在于，所述根据所述电压测试数据和所述纹波测试数据获得电压纹波检测装置的检测数据的过程，包括步骤：
将所述电压测试数据和所述纹波测试数据解析为数据帧，以获得所述检测数据。
电压纹波检测装置、系统及其检测方法
技术领域
背景技术
[0002] 电能表是用来测量电能的仪表，又称电度表，火表，千瓦小时表，指测量各种电学量的仪表。在电力行业应用中，为了检测电能表对于通讯模块的带载能力以及供电纹波的大小，要求三相电能表对于电力通讯模块的供电电源需要在400mA的纯阻性负载条件下，满足电压12V±1V的范围要求，电源纹波Vp-p小于千分之一的范围要求。
[0003] 而在电力行业，传统的对于智能电能表通讯模块部分供电电源的纹波测试主要是通过人工用示波器测试来完成的，一方面不能实现全自动化的智能测试，效率低下；另一方面人工测试繁杂，很有可能会引入人为误差。
发明内容
[0004] 基于此，有必要针对传统的对于智能电能表通讯模块部分供电电源的纹波测试主要是通过人工用示波器测试来完成的，一方面不能实现全自动化的智能测试，效率低下；另一方面人工测试繁杂，很有可能会引入人为误差等缺陷，提供一种电压纹波检测装置、系统及其检测方法。
[0006] 所述处理器分别连接所述无线通信模块、所述负载切换单元和所述数据采集单元；其中，所述处理器用于通过所述无线通信模块与上位机通信；
[0007] 所述表计电源接口连接所述负载切换单元，并用于连接电能表；
[0008] 所述负载切换单元连接所述数据采集单元。
[0009] 上述电压纹波检测装置，相关操作人员可通过上位机和无线通信模块间的通信向处理器下发检测指令，处理器根据检测指令控制负载切换单元切入纯阻性负载。表计电源接口连接至电能表，数据采集单元通过负载切换单元获取电能表的电压值和纹波值，以使处理器可根据电压值获得电压测试数据和纹波测试数据。同时，处理器通过无线通信模块上传电压测试数据和纹波测试数据至上位机，以使相关操作人员可了解检测数据。基于此，实现对电能表的电压纹波批量自动化检测，提高了检测效率和精确度。
[0010] 在其中一个实施例中，所述纹波测试模块还包括噪声处理单元；
[0011] 所述负载切换单元通过所述噪声处理单元连接所述数据采集单元。
[0012] 在其中一个实施例中，所述纹波测试模块还包括充放电储能单元；
[0013] 所述充放电储能单元分别连接所述处理器和所述表计电源接口。
[0014] 在其中一个实施例中，所述纹波测试模块还包括电源管理单元；
[0015] 所述充放电储能单元通过所述电源管理单元连接所述处理器。
[0016] 在其中一个实施例中，所述纹波测试模块还包括供电控制单元；
[0017] 所述供电控制单元分别连接所述表计电源接口、所述处理器、所述充放电储能单元和所述电源管理单元。
[0018] 在其中一个实施例中，所述纹波测试模块还包括电压检测单元；
[0019] 所述电压检测单元分别连接所述处理器和所述充放电储能单元。
[0020] 在其中一个实施例中，所述纹波测试模块还包括数据存储单元；
[0021] 所述数据存储单元连接所述处理器。
[0022] 在其中一个实施例中，所述无线通信模块包括Zigbee通信单元、微功率无线通信单元或蓝牙通信单元。
[0023] 在其中一个实施例中，所述处理器包括单片机。
[0024] 一种电压纹波检测系统，包括上位机以及上述任一实施例的电压纹波检测装置。
[0025] 上述电压纹波检测系统，相关操作人员可通过上位机和无线通信模块间的通信向处理器下发检测指令，处理器根据检测指令控制负载切换单元切入纯阻性负载。表计电源接口连接至电能表，数据采集单元通过负载切换单元获取电能表的电压值和纹波值，以使处理器可根据电压值获得电压测试数据和纹波测试数据。同时，处理器通过无线通信模块上传电压测试数据和纹波测试数据至上位机，以使相关操作人员可了解检测数据。基于此，实现对电能表的电压纹波批量自动化检测，提高了检测效率和精确度。
[0026] 一种电压纹波检测装置的检测方法，包括步骤：
[0027] 在获取上位机发送的检测指令时控制负载切换单元切入纯阻性负载；
[0028] 通过数据采集单元获取纯阻性负载条件下电能表的电压测试数据和纹波测试数据；
[0029] 根据所述电压测试数据和所述纹波测试数据获得电压纹波检测装置的检测数据。
[0030] 上述电压纹波检测装置的检测方法，在获取上位机发送的检测指令时控制负载切换单元切入纯阻性负载，通过数据采集单元获取纯阻性负载条件下电能表的电压测试数据和纹波测试数据，并根据根据所述电压测试数据和所述纹波测试数据获得电压纹波检测装置的检测数据。基于此，实现对电能表的电压纹波批量自动化检测，提高了检测效率和精确度。附图说明
[0031] 图1为一实施方式的电压纹波检测装置模块结构图；
[0032] 图2为另一实施方式的电压纹波检测装置模块结构图；
[0033] 图3为一实施方式的电压纹波检测系统模块结构图；
[0034] 图4为一实施方式的电压纹波检测装置的检测方法流程图。
具体实施方式
[0036] 本发明实施例提供一种电压纹波检测装置。
[0037] 图1为一实施方式的电压纹波检测装置模块结构图，如图1所示，一实施方式的电压纹波检测装置包括纹波测试模块100和无线通信模块101；其中，所述纹波测试模块100包括处理器1001、表计电源接口1002、负载切换单元1003和数据采集单元1004；
[0038] 所述处理器1001分别连接所述无线通信模块101、所述负载切换单元1003和所述数据采集单元1004；其中，所述处理器1001用于通过所述无线通信模块101与上位机通信；
[0039] 所述表计电源接口1002连接所述负载切换单元1003，并用于连接电能表；
[0040] 所述负载切换单元1003连接所述数据采集单元1004。
[0041] 其中，表计电源接口1002通过电能表的弱电接口与电能表建立连接。在其中一个实施例中，表计电源接口1002用于连接三相四线费控智能电能表的GPRS模块弱电接口；或，表计电源接口1002用于连接三相智能电能表电力通信模块的弱电接口。作为一个较优的实施方式，表计电源接口1002包括RCA接头或BNC接头。
[0042] 其中，在表计电源接口1002连接到电能表，可获取电能表中通信模块的电压值和纹波值。数据采集单元1004用于获取电压值和纹波值，并将其转换为数字信号。在其中一个实施例中，数据采集单元1004包括模数转换芯片或模数转换电路。数据采集单元1004将电压值和纹波值对应的数字信号传输至处理器1001。
[0043] 同时，数据采集单元1004获取的电压值和纹波值，需要经负载切换单元1003的负载切入。对电能表进行电压纹波测试，需要在纯阻性负载的条件下进行，即在电能表与数据采集单元1004间的通路中切入纯阻性负载。其中，处理器1001在接收到上位机下发的检测指令时，控制负载切换单元1003在电能表与数据采集单元1004间的通路中切入纯阻性负载。在检测完成后，终止纯阻性负载的切入，以降低功耗和发热。在其中一个实施例中，负载切换单元1003包括纯阻性负载和受控开关。其中，纯阻性负载与受控开关串联连接在电能表与数据采集单元1004间的通路中。处理器1001通过控制受控开关的闭合，完成纯阻性负载在电能表与数据采集单元1004间的通路中的切入。作为一个较优的实施方式，纯阻性负载包括400mA阻性负载。
[0044] 最后，处理器1001通过无线通信模块101上传电压测试数据和纹波测试数据至上位机，以使相关操作人员可了解检测数据。在其中一个实施例中，无线通信模块101包括Zigbee通信单元、微功率无线通信单元或蓝牙通信单元。
[0045] 在其中一个实施例中，处理器1001可选用DSP处理器1001或单片机。作为一个较优的实施方式，处理器1001选用单片机，单片机通过写入常规的数据传输程序完成检测指令、电压测试数据和纹波测试数据的传输处理，同时通过写入常规的开关控制程序以控制负载切换单元1003的纯阻性负载切入与否。
[0046] 在其中一个实施例中，图2为另一实施方式的电压纹波检测装置模块结构图，如图2所示，所述纹波测试模块100还包括噪声处理单元2001；
[0047] 所述负载切换单元1003通过所述噪声处理单元2001连接所述数据采集单元1004。
[0048] 其中，噪声处理单元2001用于滤除掉电能表与数据采集单元1004间的通路的高频噪声，噪声处理单元2001包括低通滤波器。作为一个较优的实施方式，噪声处理单元2001选用20MHz低通滤波器，以滤除掉20MHz以上的高频噪声。
[0049] 在其中一个实施例中，如图2所示，纹波测试模块100还包括充放电储能单元2002；
[0050] 所述充放电储能单元2002分别连接所述处理器1001和所述表计电源接口1002。
[0051] 其中，充放电储能单元2002通过与表计电源接口1002的连接，从电能表获取充电，根据充电获得电能储能。同时，充放电储能单元2002通过放电，为处理器1001供电。作为其中一个较优的实施方式，充放电储能单元2002还可为电压纹波检测装置中各需要供电的模块或单元供电。在其中一个实施例中，充放电储能单元2002包括铅蓄电池或锂电池。
[0052] 在其中一个实施例中，如图2所示，所述纹波测试模块100还包括电源管理单元2003；
[0053] 所述充放电储能单元2002通过所述电源管理单元2003连接所述处理器1001。
[0054] 其中，电源管理单元2003用于将充放电储能单元2002的放电转换为符合处理器1001供电需求的电流。在其中一个实施例中，电源管理单元2003包括开关电源芯片或稳压芯片。作为一个较优的实施方式，电源管理单元2003选用具有降压功能的稳压芯片，用于为充放电储能单元2002的放电降压。在其中一个实施例中，电源管理单元2003还用于将转换后的电流为电压纹波检测装置中各需要供电的模块或单元供电。
[0055] 在其中一个实施例中，如图2所示，所述纹波测试模块100还包括供电控制单元2004；
[0056] 所述供电控制单元2004分别连接所述表计电源接口1002、所述处理器1001、所述充放电储能单元2002和所述电源管理单元2003。
[0057] 其中，当处理器1001接收到上位机的检测命令时，数据采集单元1004需要采集电压纹波时，处理器1001控制供电控制单元2004断开电能表对电源管理单元2003的供电和充放电储能单元2002的充电。在采集完电压值和纹波值后，处理器1001控制供电控制单导通对电能表对电源管理单元2003后的供电回路和充放电储能单元2002。其中，在电能表通过供电控制单元2004对电源管理单元2003的供电时，电源管理单元2003无需充放电储能单元2002的供电即可对处理器1001或其它所需供电的模块或单元供电。
[0058] 在其中一个实施例中，供电控制单元2004选用电源管理芯片或电源管理电路。
[0059] 在其中一个实施例中，如图2所示，所述纹波测试模块100还包括电压检测单元2005；
[0060] 所述电压检测单元2005分别连接所述处理器1001和所述充放电储能单元2002。
[0061] 其中，电压检测单元2005用于检测充放电储能单元2002是否欠压，如果充放电储能单元2002欠压，由处理器1001控制断开充放电储能单元2002对电源管理单元2003的供电，并且控制供电控制单元2004开启对电池/充放电模块的充电。
[0062] 在其中一个实施例中，电压检测单元2005选用电源管理芯片或电源管理电路。
[0063] 在其中一个实施例中，如图2所示，所述纹波测试模块100还包括数据存储单元2006；
[0064] 所述数据存储单元2006连接所述处理器1001。
[0065] 其中，数据存储单元2006用于存储预设地址信息，并用于保存测量的不同纯阻性负载情况下的电压检测数据与纹波检测数据。在其中一个实施例中，数据存储单元2006包括EPROM、FRAM或FLASH存储器。
[0066] 上述任一实施例的电压纹波检测装置，相关操作人员可通过上位机和无线通信模块101间的通信向处理器1001下发检测指令，处理器1001根据检测指令控制负载切换单元1003切入纯阻性负载。表计电源接口1002连接至电能表，数据采集单元1004通过负载切换单元1003获取电能表的电压值和纹波值，以使处理器1001可根据电压值获得电压测试数据和纹波测试数据。同时，处理器1001通过无线通信模块101上传电压测试数据和纹波测试数据至上位机，以使相关操作人员可了解检测数据。基于此，实现对电能表的电压纹波批量自动化检测，提高了检测效率和精确度。
[0067] 本发明实施例还提供一种电压纹波检测系统。
[0068] 图3为一实施方式的电压纹波检测系统模块结构图，如图3所示，一实施方式的电压纹波检测系统包括上位机3000以及上述任一实施例的电压纹波检测装置。
[0069] 上述任一实施例的电压纹波检测系统，相关操作人员可通过上位机3000和无线通信模块101间的通信向处理器1001下发检测指令，处理器1001根据检测指令控制负载切换单元1003切入纯阻性负载。表计电源接口1002连接至电能表，数据采集单元1004通过负载切换单元1003获取电能表的电压值和纹波值，以使处理器1001可根据电压值获得电压测试数据和纹波测试数据。同时，处理器1001通过无线通信模块101上传电压测试数据和纹波测试数据至上位机3000，以使相关操作人员可了解检测数据。基于此，实现对电能表的电压纹波批量自动化检测，提高了检测效率和精确度。
[0070] 本发明实施例还提供一种电压纹波检测装置的检测方法。
[0071] 图4为一实施方式的电压纹波检测装置的检测方法流程图，如图4所示，包括步骤S100至S102：
[0072] S100，在获取上位机发送的检测指令时控制负载切换单元切入纯阻性负载；
[0073] S101，通过数据采集单元获取纯阻性负载条件下电能表的电压测试数据和纹波测试数据；
[0074] S102，根据所述电压测试数据和所述纹波测试数据获得电压纹波检测装置的检测数据。
[0075] 在其中一个实施例中，所述在获取上位机发送的检测指令时控制负载切换单元切入纯阻性负载的过程，包括步骤：
[0076] 判断所述检测指令与预设地址信息是否匹配；
[0077] 若是，控制负载切换单元切入纯阻性负载。
[0078] 在其中一个实施例中，所述根据所述电压测试数据和所述纹波测试数据获得电压纹波检测装置的检测数据的过程，包括步骤：
[0080] 以下以一具体应用例来解释电压纹波检测装置的检测方法的实施方式，包括第1步至第9步。
[0081] 第1步：上位机通过无线通信模块发送带有模块地址的检测指令给处理器。
[0082] 检测指令为：68 XX 68 55 16和68 XX 68 AA 16。
[0083] 其中XX代表处理器地址，范围为0-255；55代表抄读的数据为电压范围测试；AA代表抄读的数据为纹波大小的测试。
[0084] 第2步：处理器解析收到的数据帧与自身的预设地址信息是否匹配。如果匹配执行第三步，如果不匹配执行第9步。
[0085] 第3步：解析接收到的检测指令是否为电压范围测试，如果是则执行第4步，否则执行第5步。
[0086] 第4步：纹波检测模块进行电压范围测试，进行数据组帧，数据帧为：68XX(模块地址)68CC XX XX(电压最大值)CC XX XX(电压最小值)16(结束符)。然后执行第7步。
[0087] 第5步：解析接收到的数据是否为纹波大小的测试，如果是则执行第6步，否则执行第9步。
[0088] 第6步：纹波检测模块进行纹波大小的测试，进行数据组帧，数据帧为：68XX(模块地址)68DD XX XX(纹波值)16(结束符)。然后执行第7步。
[0090] 第8步：上位机应用软件将接受到的数据帧解析后显示出来。
[0091] 第9步：结束。
[0092] 上述电压纹波检测装置的检测方法，在获取上位机发送的检测指令时控制负载切换单元切入纯阻性负载，通过数据采集单元获取纯阻性负载条件下电能表的电压测试数据和纹波测试数据，并根据根据所述电压测试数据和所述纹波测试数据获得电压纹波检测装置的检测数据。基于此，实现对电能表的电压纹波批量自动化检测，提高了检测效率和精确度。
[0093] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
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