一种智能电表的误差自监测方法与流程

1.本发明涉及智能电表领域，具体涉及智能电表的误差自监测方法。


背景技术：

2.随着信息技术和监测技术的迅猛发展，智能电表行业的发展也是日新月异。对于智能电表来说，计量的准确度一直是需要关注的性能，而计量的精度误差的校正也一直智能电表的研究课题。智能电表在出厂时会进行一次误差校正，在挂往前会再一次进行误差校正，确保误差的行业规定的误差范围内才被允许安装运行。但是，随着使用时间的推移，再加上现场复杂多变的环境，会导致电表的计量元器件或者计量电路发生老化和故障，有时甚至会发生认为修改计量电路和拆装电表的恶性时间，这些都会导致智能电表的计量准确性降低，计量误差变大。但是，因为智能电表已经安装在现场无法进行安装前的验表操作，因此需要一种误差自监测方法来知晓当前误差情况。


技术实现要素：

3.为了解决智能电表安装后的校验问题，本技术提供一种智能电表的误差自监测方法。
4.一种智能电表的误差自监测方法，包括以下步骤：
5.周期性输出若干不同通道的高频方波信号，经过计量外围电路和计量采样电路，得到所述高频方波信号的电流幅值和电压幅值；若干所述通道包括电流通道和电压通道；
6.计算各通道的所述高频方波信号周期内输出的平均电流幅值和平均电压幅值，计算各通道的所述平均电流幅值和电流标准值的电流误差值以及平均电压幅值和电压标准值的电压误差值；
7.根据所述电流误差值和所述电压误差值，计算得到功率误差值，比较所述功率误差值与误差阈值，当所述功率误差值大于等于所述误差阈值时，触发超差事件；
8.根据所述功率误差值的变化以及所述超差事件的持续时间，进行故障判断。
9.进一步地，所述通道还包括基准电压通道。
10.进一步地，还包括电流通道校准步骤，具体包括：
11.向电流通道输出高频信号，通过计量外围电路和计量采样电路，根据接收到的所述高频信号的幅值和相位，判断电流通道中的元器件是否故障。
12.进一步地，上述高频信号的基准电流为30ma-50ma。
13.进一步地，还包括电压通道校准步骤，具体包括：
14.向电压通道输出高频信号，通过计量外围电路和计量采样电路，根据接收到的所述高频信号的幅值和相位，判断电压通道中的元器件是否故障。
15.进一步地，上述高频信号的基准电流为350μa-450μa。
16.进一步地，还包括基准电压通道校准步骤，具体包括：
17.向电流通道输出基准电流为3μa-15μa的高频信号，通过计量外围电路和计量采样
电路，根据接收到的所述高频信号的幅值和相位，判断基准电压通道中的元器件是否故障。
18.进一步地，所述高频方波信号的频率包括：432hz、520hz、680hz或1232hz。
19.本发明还提供了一种计量系统，包括：
20.误差自监测单元，用于周期性地输出通过各通道高频方波信号；并接受来自计量单元的各通道的所述高频方波信号的电流幅值和输出电压幅值，计算各通道的功率误差值；
21.计量单元，接收从误差自监测单元发出的并经过计量外围电路和计量采样电路的各通道的高频方波信号，得到各通道高频方波信号的电流幅值和电压幅值。
22.一种智能电表，包括上述的计量系统。
23.本发明的有益效果为：
24.本发明利用了三种通道五路电流的发送对智能电表进行了全面的自监测，包括电流通道中的元器件的变化引起的精度变化，电压通道中的元器件的变化引起的精度变化以及基准电压通道中的计量芯自身的变化引起的精度变化。本发明对智能电表中的大部分的电路中的元器件和检测通道进行自监测，并且利用不同的电流大小监测不同的电路通道的硬件，具有较高的精度。通过不同通道的产生的不同的功率误差值可以精准地监测到每一通道的可能故障，方便检修工作人员的修理工作。根据上报的超差事件的持续时间和功率误差值的大小变化可以判断出不同的原因导致智能电表产生异常，有利于区分是元器件老化的产生的故障还是蓄意偷电的恶性事件，并能够有效率的解决问题。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1是本技术的工作示意图；
27.图2是本技术的另一工作示意图；
28.图3是实施例的基准电流校准示意图；
29.图4是另一基准电流校准示意图。
具体实施方式
30.为使得本技术的申请目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
31.下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
32.实施例1
33.本实施例提供一种智能电表的误差自监测方法，如图1所示，包括以下步骤：
34.周期性输出若干不同通道的高频方波信号，经过计量外围电路和计量采样电路，
得到所述高频方波信号的电流幅值和电压幅值。
35.若干通道包括电流通道、电压通道以及基准电压通道。
36.其中，电流通道包括一路信号，为edt_ch_i的高频方波信号；电压通道包括两路信号，分别为edt_ch_vbias_u_p、edt_ch_vbias_u_n的高频方波信号；基准电压通道包括两路信号，分别为edt_ch_uref_p、edt_ch_uref_n的高频方波信号。基准电压为计量系统内部的adc基准电压模块。
37.其中，edt指误差自监测单元，ch指通道，i指电流，u指电压，p指火线端，n指零线端，uref指在计量芯中的基准电压。
38.计算上述各通道的高频方波信号周期内输出的平均电流幅值和平均电压幅值，计算各通道的平均电流幅值和电流标准值的电流误差值以及平均电压幅值和电压标准值的电压误差值。
39.根据电流误差值和所述电压误差值，计算得到功率误差值，比较功率误差值与误差阈值，当所述功率误差值大于等于所述误差阈值时，触发超差事件。
40.误差阈值为事先设定的合理的误差值，当超过合理误差值时，则表示被测试的智能电表出现了故障。
41.根据所述功率误差值的变化以及所述超差事件的持续时间，进行故障判断。
42.以小时为单位将超差时间与功率误差值进行上报到后台主站，后台以时间为标签，存储功率误差值。更具体、更优选的，还能够上报并记录超差事件发生时间、超差事件结束时间以及超差时间发生次数，为主站分析超差时间提供更具体的数据。
43.故障判断的具体方法举例如下：
44.如果有一通道的功率误差值呈现同方向上的缓慢的线性趋势，则判断在该通道中有某一元器件或某些元器件具有老化趋势，此时需要更换电表；如果突然产生较大的功率误差值，且这一较大的功率误差值一直持续，可能是元器件的不正常损坏或者认为有偷电窃电行为。
45.实施例2
46.提供一种智能电表的误差自监测方法，比实施例1中多了在监测步骤前的校正步骤，如图2所示。
47.进行电流通道校准，具体包括：
48.向电流通道输出基准电流为30ma-50ma的高频信号，本实施例中选择40ma的信号，通过计量外围电路和计量采样电路，根据接收到的所述高频信号的幅值和相位，判断电流通道中的元器件是否故障。
49.如图3所示，40ma基准电流通过电流通道中的ct、抗混叠电阻电容、计量芯等，可以判断出ct、ct断线、抗混叠电阻电容以及计量芯是否影响了电流和电压的幅值，本实施例中以0.4％为测量精度偏移值，当幅值偏移0.4％以上，则说明上述的元器件可能出现故障。
50.进行电压通道校准，具体包括：
51.向电压通道输出基准电流为350μa-450μa的高频信号，本实施例中选择400μa的信号，通过计量外围电路和计量采样电路，根据接收到的所述高频信号的幅值和相位，判断电压通道中的元器件是否故障。
52.进行基准电压通道校准，具体包括：
53.向电流通道输出基准电流为3μa-15μa的高频信号，本实施例中选择10μa的信号通过计量外围电路和计量采样电路，根据接收到的所述高频信号的幅值和相位，判断基准电压通道中的元器件是否故障。
54.如图4所示，其中一条支路通过10μa基准电流，对计量芯内部的电压通道以及外部的采样容阻的硬件进行校准，可以判断出采样阻容r1/c1、采样adc、采样adc的基准电压以及adc的外围电容是否影响了电流和电压的幅值，本实施例中以0.4％为测量精度偏移值，当幅值偏移0.4％以上，则说明上述的元器件可能出现故障。
55.另一条支路通过400μa基准电流，可以判断出采样电路中的r0的分压电阻列是否影响了电流和电压的幅值，本实施例中以0.4％为测量精度偏移值，当幅值偏移0.4％以上，则说明上述的元器件可能出现故障。
56.在上述校准完成后，进行下面的高频方波信号的发送和接收。
57.周期性输出若干不同通道的高频方波信号，经过计量外围电路和计量采样电路，得到所述高频方波信号的电流幅值和电压幅值。
58.若干通道包括电流通道、电压通道以及基准电压通道。
59.其中，电流通道包括一路信号，为edt_ch_i的高频方波信号；电压通道包括两路信号，分别为edt_ch_vbias_u_p、edt_ch_vbias_u_n的高频方波信号；基准电压通道包括两路信号，分别为edt_ch_uref_p、edt_ch_uref_n的高频方波信号。基准电压为计量系统内部的adc基准电压模块。
60.其中，edt指误差自监测单元，ch指通道，i指电流，u指电压，p指火线端，n指零线端，uref指在计量芯中的基准电压。
61.可以看出，edt_ch_i的高频方波信号与40ma的基准电流为同一通道的测试信号，edt_ch_vbias_u_p、edt_ch_vbias_u_n的高频方波信号与400μa的基准电流为同一通道的测试信号，edt_ch_uref_p、edt_ch_uref_n高频方波信号与10μa的基准电流为同一通道的测试信号。
62.高频方波信号的频率包括432hz、520hz、680hz或1232hz。在本实施例中采取1232hz频率的高频方波信号。
63.计算上述各通道的高频方波信号周期内输出的平均电流幅值和平均电压幅值，计算各通道的平均电流幅值和电流标准值的电流误差值以及平均电压幅值和电压标准值的电压误差值。
64.在采集电流幅值和电压幅值来计算平均电流幅值和平均电压幅值时注意删除异常数值，比如，当某一通道单次采集的数据与前次采集的数据相比跳动过大，则认为这一数据为异常数据，将其删除，并重新采集数据用来计算。
65.根据电流误差值和所述电压误差值，计算得到功率误差值，比较功率误差值与误差阈值，当所述功率误差值大于等于所述误差阈值时，触发超差事件。
66.误差阈值为事先设定的合理的误差值，当超过合理误差值时，则表示被测试的智能电表出现了故障。
67.根据所述功率误差值的变化以及所述超差事件的持续时间，进行故障判断。
68.以小时为单位将超差时间与功率误差值进行上报到后台主站，后台以时间为标签，存储功率误差值。更具体、更优选的，还能够上报并记录超差事件发生时间、超差事件结
束时间以及超差时间发生次数，为主站分析超差时间提供更具体的数据。
69.故障判断的具体方法举例如下：
70.如果有一通道的功率误差值呈现同方向上的缓慢的线性趋势，则判断在该通道中有某一元器件或某些元器件具有老化趋势，此时需要更换电表；如果突然产生较大的功率误差值，且这一较大的功率误差值一直持续，可能是元器件的不正常损坏或者认为有偷电窃电行为。
71.实施例3
72.本实施例提供一种计量系统，如图1和图2其中的计量芯，具体包括：
73.误差自监测单元，发送40ma、10μa以及400μa的基准电流，用来检测计量外围电路、计量采样电路和计量芯自身的基准电压的硬件故障；
74.并且，周期性地输出通过各通道高频方波信号；并接受来自计量单元的各通道的所述高频方波信号的电流幅值和输出电压幅值，计算各通道的功率误差值。
75.误差自监测单元还具有上报功能，将功率误差值和超差事件进行上报。
76.计量单元，接收从误差自监测单元发出的并经过计量外围电路和计量采样电路的各通道的高频方波信号，得到各通道高频方波信号的电流幅值和电压幅值。
77.实施例4
78.本实施例提供一种智能电表，包括实施例3中所述的计量系统。
79.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
80.所述单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
81.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
82.特别地，根据本发明公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。
83.附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执
行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。