一种电压监测仪现场校验装置的制作方法

1.本发明涉及电压监测仪技术领域，更具体地说，它涉及一种电压监测仪现场校验装置。


背景技术：

2.随着智能电网建设的快速发展，围绕双碳目标的推进，越来越多新能源逐步替换火力发电，且在电力系统中大功率的高压直流输电、可控硅整流、新能源电动汽车等应用日益增多，电网电压和频率的稳定性越来越明显的受到电网中负荷变化的影响，这使得三相电压的不对称性、谐波污染和电压波动对电网电压的影响日益严重，以致影响到电网的无功功率，对无功功率的控制体现了供电电压的合格与否。
3.目前，电力部门对供电电压是否合格的一个重要参考指标是电压的合格率，并且电压的合格率也是体现电能质量优劣的一个重要指标，而电压监测仪的作用则是用来完成对电网电压合格率的统计，并对电网电压合格率进行记录并存储，便于电力相关部门进行统计分析。
4.据此，电网中需要大量的电压监测仪用来进行对电网电压的日常监测，以－个市级的供电局为例，就需要几千台甚至上万台电压监测仪用于对辖区内的电压监测，采用传统校验方式需将安装在现场的电压监测仪拆下后，送回实验室校验，这种校验模式工作量大，拆装人工成本高。
5.电压监测仪现场校验装置是标定和校验电压监测仪必不可少的设备，专门用于提供电压、时钟标准，以便对单相电压监测仪进行电压、时钟校验，同时具有模拟现场电压输出信号的一套装置。
6.传统的校验台，需要人工改变负荷、记录调整后的误差值，效率低、自动化程度低而且人为因素占有很大的成份，且电压监测仪的校验一般采用表、源分开的形式，并且不是专门对电压监测仪现场校验而设计，很多功能实验不能方便地进行，存在校验精度低、效率低等缺点，且现场需要外部供电、体积大，重量重，现场携带不便，不能满足现场校验需求。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种电压监测仪现场校验装置。
8.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种电压监测仪现场校验装置，包括硬件结构和软件系统；
9.所述硬件结构包括：
10.主控模块，用于完成人机交互、模块控制、通信功能，且主控模块通过rs232接口与电压检测仪进行本地数据通信，并接收电压检测仪的时钟脉冲信号；
11.信号控制模块，与主控模块相连接，用于输出可调电压信号、输出电压过载检测和测量端电压；
12.所述信号控制模块通过da数模转换器和电压功率放大器，输出一路电压和频率可调的电压标准信号，且信号控制模块通过ad数模转换器和电压采集单元，实现对端电压的高精度测量；
13.电源电池管理模块，为各个硬件结构中的各个模块提供电源，并进行电源过压、过流和短路保护；
14.所述电源电池管理模块对主控模块采用5v供电；
15.电源适配器，输入端与电压监测仪的工作电源连接，输出端与电源电池管理模块和电压功率放大器连接，并采用工作电源对电压检测仪现场校验装置进行供电；
16.所述软件系统包括：
17.自动校验模块，基于规范要求，周期性的对电压监测仪进行自动校验试验，包括时钟准确度试验、电压测量误差试验、整定电压值基本误差、综合测量误差检验；
18.校验计划查询和导入模块，通过pc机或u盘导入电压监测仪台账信息，需要校验的电压监测仪可在线查询，方便操作人员查找电压监测仪安装信息；
19.校验记录查询和导出模块，在自动校验试验结束后，自动保存检验报告，通过关键字查询检验结果记录，并将检验结果通过pc通信和u盘导出报告。
20.进一步的，所述电源电池管理模块包括电池管理单元、锂电池和电源管理单元；
21.所述电池管理单元与电源电池管理单元和锂电池相连接，在现场取电困难时，通过锂电池进行供电。
22.进一步的，所述主控模块包括芯片单元和硬件单元，所述芯片单元通过串口与rs232相连接；
23.所述rs232接口将时钟脉冲信号传输至芯片单元；
24.串口与时钟脉冲信号输入通过硬件进行隔离，提高设备抗干扰能力。
25.进一步的，所述硬件单元包括：
26.usb uart，通过micro-usb接口与pc实现通信；
27.usb host接口，通过usb-a接口读写u盘；
28.蓝牙模块，与pc、手机或智能终端进行无线通信；
29.gps/北斗，于电压监测仪授时使用。
30.进一步的，所述电压功率放大器和电压采集单元采用电磁隔离设计，以提高设备的抗干扰能力。
31.进一步的，所述电源适配器输入电压范围为ac 45v-500v，额定频率为50hz
±
5％，并对电压功率放大器输出dc48v。
32.进一步的，电压检测仪现场校验装置的精度高于电压监测仪的精度。
33.进一步的，该电压检测仪现场校验装置包括储存模块，所述储存模块测量并储存不少于5000组电压检测仪的校验信息。
34.与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
35.本发明可用于电网侧电压监测仪校验，逐步将实验室电压监测仪校验改为现场校验，解决供电公司电压监测仪校验拆装难题，提升服务质量；
36.并且主机可以分离，并且重量不大于1.2kg，使用轻便，便于操作人员操作、查看和导出校验报告；同时也防止操作人员在操作设备时，接触高压，产生危险；
37.进一步，手持式、随身携带本装置至现场进行精度校验与校准工作；可在现场一次性完成电压监测仪校准/校验工作，无需拆表，并且能为校准期间的电压监测仪供应工作电源；同时一次性满足电压监测仪校准需求；80％～120％宽量程输出，校验过程符合相应技术规范，并且自动形成精度校验报告；
38.另一方面，本装置具备与电压监测仪及上位机的通讯功能，即通过通讯线路，可读取电压监测仪的实时测量数据，并可与上位机进行通讯，将测试数据上传，并且装置可依据给定值与实时获取的测量值，实时判断测试电压监测仪的精度偏差，并自动计算检验结果；
39.并且本发明可显著地提高现场电压监测仪检验设备的智能化水平，保证电压监测仪得到及时的检验，使其高效的工作在高精度电压监测状态下，使电压监测仪对电压的监测作用发挥最大化。同时这套电压监测仪现场校验装置可以缩短检验周期，节省大量的人工成本、管理成本、交通成本等，及时检验出有问题的仪表，提高供电电压的质量。
附图说明
40.图1为一种电压监测仪现场校验装置的装置硬件结构图。
具体实施方式
41.实施例1
42.参照图1所示，一种电压监测仪现场校验装置，包括硬件结构和软件系统；
43.硬件结构包括：
44.主控模块，用于完成人机交互、模块控制、通信功能，且主控模块通过rs232接口与电压检测仪进行本地数据通信，并接收电压检测仪的时钟脉冲信号；
45.信号控制模块，与主控模块相连接，用于输出可调电压信号、输出电压过载检测和测量端电压；
46.信号控制模块通过da数模转换器和电压功率放大器，输出一路电压和频率可调的电压标准信号，最大可输出电压500v，满足电压监测仪要求的45v-494v的监测范围。
47.且信号控制模块通过ad数模转换器和电压采集单元，实现对端电压的高精度测量，通过硬件闭环和软件控制算法，实现高精度、高稳定的标准电压信号的输出。
48.电源电池管理模块，为各个硬件结构中的各个模块提供电源，并进行电源过压、过流和短路保护；
49.电源电池管理模块对主控模块采用5v供电；
50.电源适配器，输入端与电压监测仪的工作电源连接，输出端与电源电池管理模块和电压功率放大器连接，并采用工作电源对电压检测仪现场校验装置进行供电；
51.软件系统包括：
52.自动校验模块，基于规范要求，周期性的对电压监测仪进行自动校验试验，包括时钟准确度试验、电压测量误差试验、整定电压值基本误差、综合测量误差检验；
53.且自动校验模块根据要求准确接线后，选择要校验的电压监测仪的id和需要检验的项目后，一键启动，随后电压检测仪现场校验装置会按照检验规范要求，全自动按规定顺序完成检验过程，并生成检验报告。
54.校验计划查询和导入模块，通过pc机或u盘导入电压监测仪台账信息，需要校验的
电压监测仪可在线查询，方便操作人员查找电压监测仪安装信息；
55.校验记录查询和导出模块，在自动校验试验结束后，自动保存检验报告，通过关键字查询检验结果记录，并将检验结果通过pc通信和u盘导出报告；
56.并且所有菜单均为中文显示界面，支持汉字输入。
57.所述电源电池管理模块包括电池管理单元、锂电池和电源管理单元；
58.所述电池管理单元与电源电池管理单元和锂电池相连接，在现场取电困难时，通过锂电池进行供电。
59.主控模块包括芯片单元和硬件单元，芯片单元通过串口与rs232相连接；
60.芯片单元采用xilinx可编程soc芯片xc7z010；
61.芯片单元集成了cortex-a9双核cpu以及可编程逻辑单元fpga，同时具备硬件编程和软件编程功能，并搭载4gbit ddr3 ram，64mbyte spi flash，8gbyte emmc flash，运算和控制性能优异；
62.rs232接口将时钟脉冲信号传输至芯片单元；
63.串口与时钟脉冲信号输入通过硬件进行隔离，提高设备抗干扰能力。
64.硬件单元包括：
65.lcd，采用5.6寸彩色tft液晶显示屏，背部光亮可调节；
66.usb uart，通过micro-usb接口与pc实现通信；
67.usb host接口，通过usb-a接口读写u盘；
68.蓝牙模块，与pc、手机或智能终端进行无线通信，读取电压监测仪的实时测量数据，将测试数据上传。
69.gps/北斗，于电压监测仪授时使用。
70.电压功率放大器和电压采集单元采用电磁隔离设计，以提高设备的抗干扰能力。
71.电源适配器输入电压范围为ac 45v-500v，额定频率为50hz
±
5％，输出dc24v。
72.电压检测仪现场校验装置的精度高于电压监测仪的精度两个等级。
73.并且该电压检测仪现场校验装置包括储存模块，储存模块测量并储存5000组电压检测仪的校验信息。
74.该实施例用于现场带电校验：运用取电夹电压监测仪表尾端子取电，运用数据线电压监测仪检验装置连接电压检测仪，操作电压监测仪检验装置自动化校验；
75.装置可在为电压监测仪提供工作电源的情况下，为电压监测仪输出标准的220v/380v标准电压校准信号，电压监测仪可基于此标准电压信号进行校准操作；
76.装置可输出标称电压0.8-1.2标准值的五档校验电压，并读取电压监测仪相应的测量值，进行精度校验操作。
77.电压检测仪现场校验装置的技术指标包括：
78.(1)交流电压量程等级：57.7v、100v、220v、380v；
79.电压输出范围：0～130％(量程等级额定值)，包括80％、90％、100％、110％、120％；
80.输出精度：0.05％/rg；
81.分辨率：0.001v；
82.(2)时钟精度：优于0.05s/d；
83.(3)输出负载：25va；
84.(4)频率输出调节范围：45hz～55hz；
85.分辨率：0.001hz；
86.准确度：0.002hz；
87.(5)故障保护：
88.装置具有交流输出过载保护功能；
89.当电压输出短路，或发生输出过载时，装置自动保护并告警显示故障位置；
90.(6)通讯接口：
91.rs232、usb串口、蓝牙、u盘接口；
92.(7)环境条件：
93.工作电源：内置锂电池，工作时长大于4小时；
94.环境温度：-10℃～40℃；
95.相对湿度：≤85％；
96.主机重量：2kg。
97.实施例2
98.该实施例用于现场不带电校验：电压监测仪校检验装置通过取电夹给电压监测仪供电，运用数据线电压监测仪检验装置连接电压检测仪，操作电压监测仪检验装置自动化校验。
99.并且在现场取电困难，因此本实施例采用电池管理模块替代电源适配器，电池管理模块与电源电池管理模块相连接；
100.并且电池管理模块包括锂电池、锂电池充放电管理单元、锂电池电压过放保护单元、锂电池放电过流保护单元和温度监测单元，防止锂电池出现过放电、过充电、过温等异常状况，并显示电池状态。
101.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本模板的保护范围。

技术特征：
1.一种电压监测仪现场校验装置，包括硬件结构和软件系统，其特征在于：所述硬件结构包括：主控模块，通过rs232接口与电压检测仪进行本地数据通信，并接收电压检测仪的时钟脉冲信号；信号控制模块，与主控模块相连接，用于输出可调电压信号、输出电压过载检测和测量端电压；所述信号控制模块通过da数模转换器和电压功率放大器，输出一路电压和频率可调的电压标准信号，且信号控制模块通过ad数模转换器和电压采集单元，对端电压测量；电源电池管理模块，为各个硬件结构中的各个模块提供电源，并进行电源过压、过流和短路保护；所述电源电池管理模块对主控模块采用5v供电；电源适配器，输入端与电压监测仪的工作电源连接，且输出端与电源电池管理模块和电压功率放大器连接，并采用工作电源对电压检测仪现场校验装置进行供电；所述软件系统包括：自动校验模块，周期性的对电压监测仪进行自动校验试验；校验计划查询和导入模块，通过pc机或u盘导入电压监测仪台账信息；校验记录查询和导出模块，在自动校验试验结束后，自动保存检验报告，通过关键字查询检验结果记录，并将检验结果导出。2.根据权利要求1所述的一种电压监测仪现场校验装置，其特征在于，自动校验试验包括时钟准确度试验、电压测量误差试验、整定电压值基本误差、综合测量误差检验。3.根据权利要求1所述的一种电压监测仪现场校验装置，其特征在于，所述电源电池管理模块包括电池管理单元、锂电池和电源管理单元；所述电池管理单元与电源电池管理单元和锂电池相连接，在现场取电困难时，锂电池进行供电。4.根据权利要求1所述的一种电压监测仪现场校验装置，其特征在于，所述主控模块包括芯片单元和硬件单元，所述芯片单元通过串口与rs232相连接；所述rs232接口将时钟脉冲信号传输至芯片单元；串口与时钟脉冲信号输入通过硬件进行隔离。5.根据权利要求4所述的一种电压监测仪现场校验装置，其特征在于，所述硬件单元包括：usb uart，通过micro-usb接口与pc实现通信；usb host接口，通过usb-a接口读写u盘；蓝牙模块，与pc、手机或智能终端进行无线通信；gps/北斗，于电压监测仪授时使用。6.根据权利要求1所述的一种电压监测仪现场校验装置，其特征在于，所述电压功率放大器和电压采集单元采用电磁隔离设计。7.根据权利要求1所述的一种电压监测仪现场校验装置，其特征在于，所述电源适配器输入电压范围为ac 45v-500v，额定频率为50hz
±
5％，并对电压功率放大器输出dc48v。8.根据权利要求1所述的一种电压监测仪现场校验装置，其特征在于，电压检测仪现场
校验装置的精度高于电压监测仪的精度。9.根据权利要求1所述的一种电压监测仪现场校验装置，其特征在于，该电压检测仪现场校验装置包括储存模块，所述储存模块测量并储存不少于5000组电压检测仪的校验信息。

技术总结
本发明公开了一种电压监测仪现场校验装置，涉及电压监测仪技术领域，包括硬件结构和软件系统，所述硬件结构包括：主控模块，通过RS232接口与电压检测仪进行本地数据通信，并接收电压检测仪的时钟脉冲信号；信号控制模块，与主控模块相连接，用于输出可调电压信号、输出电压过载检测和测量端电压；所述信号控制模块通过DA数模转换器和电压功率放大器，输出一路电压和频率可调的电压标准信号，且信号控制模块通过AD数模转换器和电压采集单元，实现对端电压的高精度测量。本发明可显著地提高现场电压监测仪检验设备的智能化水平，保证电压监测仪得到及时的检验，使其高效的工作在高精度电压监测状态下，使电压监测仪对电压的监测作用发挥最大化。作用发挥最大化。作用发挥最大化。


技术研发人员：陈铁民
受保护的技术使用者：南京鹏宇电力科技有限公司
技术研发日：2023.08.22
技术公布日：2023/10/11