摘要：本文主要探讨电能表现场校验仪的核心技术原理和具体的设计方法，并分析了电路设计。常规而言，电能表现场校验仪在电能指标方面应该为0.05级，所具有的性能则是对谐波进行分析，对错误接线予以判断，显示向量图以及对系数计算予以更正等。除此以外，还要将测得的相关数据上传至PC机，作为管理的主要依据。所以说，在进行设计之时，要将ARM以及CP2102技术予以有效的应用。
关键词：电能表现场校验仪；测试智能系统；设计
1 ARM和CP2102技术原理
电能表现场校验仪中最为关键的组成部分是中央处理器ARM，其所采用的是三星公司的ARM9核的S3C2410。这个处理器有着一些突出的优势，即价格合理，功耗角度，性能优越，在很多便携设备中均能予以应用。另外，其当中还包括另外一些设备，有存储器管理单元MMU、16KB的指令缓冲器、16KB数据缓冲器、存储器控制器、NANDFlash和NORFlash控制器，LCD控制器、4通道的外部DMA请求控制器、3个串行口、SD存储卡读取接口、2个USB接口、5个脉宽调制定时器、看门狗定时器、117个通用I/O端口。这个仪器能够高效达成对系统的控制，还能够对通讯协议予以有效转换。
2 电能表现仪与智能系统
本系统是由以下三个部分组合而成，即主站管理软件模块，主站数据库模块，还有就是PDA现场校表模块。在进行校表之时，具体的流程主要为：（1）制定计划。即由主站软件来生成计划，在得到计量审核之后予以生效。（2）指派工作。也就是相关的外交班的班长来把计划具体分配到各个组之中。（3）任务下载。负责校表的相关人员要将具体的校表任务下载至PDA之中。（4）现场校表。从事校表工作的人员携带好校验仪、PDA在现场完成校表的相关工作。在此过程中发觉有问题存在，要使用PDA所拥有的无线通信功能来和主站的专家诊断系统相连接，多接线错误予以有效地化解。（5）上传结果。在校表工作结束之后，相关人员要使用无线或是串口通信等方式来将校验的结果传到主站。
3 系统硬件结构分析
3.1 电参量测量
对电参量展开测量之时，在经过精密电阻分压、电流互感器变换以及高性能程控增益量程的切换，三相电压和三相电流即被转换成满足 ADC 输入要求的交流信号；然后以精确的电序在倍频锁相电路、高带 DSP 和 FPGA 的控制下再转换为数字信号输送到 DSP 芯片中进行数字化交流信号的分析、计算，可得出电参量测量值，将其打印出来。
3.2 电能表校验
接受检测的电能表低频脉冲通过校验仪的输入接口，此时对电表常数以及转数予以设置，继而通过电能表输出电能脉冲的具体时间间隔来对点能量进行换算，将之和检测所得的点能量展开比对，如此就能获得电能表误差百分比。
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3.3 电能脉冲输出
三相电能表现场校验仪的DSP芯片具有速度快的特点，将之和相关的软件整合起来，则可使得电能表瞬间功率得到提高，此时点能治就会持续累加，同时将高频脉冲输出，而通过对高频脉冲的分频可得到低频脉冲，输出标准高低频电能脉冲为fH＝100kHz或10kHz，fL＝1Hz。
4 核心部件工作原理与电路设计
4.1 倍频锁相电路
在对倍频锁相电路予以设计之时，要对采样速率与测量频率的倍数关系有切实的把握，依据DFT频谱分析达到误差消除的相关理论来展开电路设计，如此就真正达成对A/D转换器进行有效控制，得到同步正周期以及跟踪滤波的采样数据。
此仪器的中倍频锁相电路主芯片为74HC4046A。因为电路有着实时跟踪的特性，就算是接受检测的信号频率出现了变化，倍频锁相电路仍旧能够在较短的时间中将被测信号锁定住，同时确保其切实满足采样速率和测量频率间的整倍数关系，如此就可使得一周之中对多点展开同步间隔采样切实达成。
4.2 AD73360及其与DSP的接口
4.2.1 A/D转换器的选择
从电参量运行公式的角度来说，其对电压、电流提出了同一时间对应值这个要求，因而说必须要在同时展开电压、电流取样。而可以达成这个工作的具体方法有两种。①将一片单通道告诉A/D转换器、多片采样保持器以及多路模拟开关予以组合，而后对6路信号进行采用，再将信号传输到A/D转换器完成转换。这个方法在电力布置以及编程方面的要求较高。②采用多通道高速A/D转换器进行信号采集。目前，一种由AD公司推出的具有编程16位Σ-ΔA/D转换器AD73360虽然存在速度较低的问题，但是由于其采样率达到了64K且抗干扰能力强、量化噪声小、分辨率高和线性度好等优点，足以满足高精度仪表的采样要求，因此选定AD73360为三相电能表现场校验仪的A/D转换器。
4.2.2 TMS320LF2407与AD73360接口电路设计
TMS320LF2407与AD73360都拥有16位的同步串行口。
这一点满足了校验仪的设计要求，但是TMS320LF2407的4总线结构不符合AD73360的6总线结构的通信标准。为满足设计要求，必须进行对TMS320LF2407接口的总线扩展工作，以使其能与AD73360实现结构串行口的相连，从而满足对数据的同步传输工作。
根据不同总线结构同步串行口的工作原理和时序分析，将TMS320LF2407的SPISTE接地，IOPE5与AD73360的RESET和CE相连接，控制AD73360的复位和串行口；AD73360的2个帧同步信号接成帧同步返回环方式，即输出帧同步SDOFS作为输入帧同步SDIFS，同时连接DSP的XINT1输入端，作为DSP的收/发数据的帧同步信号，再通过软件设计使DSP与AD73360实现有效的数据通信。
5 结束语
由上可知，电能表现场校验仪所采用的是PDA以及GPRS技术，其有着较为明显的优势，能够使得电力校表的智能化程度有大幅的提升，校表的工作更为简便，测得的数据也能够得到有效维护，事故出现的几率大为降低。此系统在福建省柘荣县供电公司已得到了应用，效果较为显著，可以预见，其将来的发展前景会更加美好，也必然会带来更高的经济效益。
参考文献：
[1]马文广.关于电能表现场校验仪准确计量的探讨[J].工程技术(引文版),2015(12)：208-208.
[2]张明.浅析提高智能电能表现场校验率的措施[J].工程技术(文摘版),2016(10)：261-261.
论文作者:刘先进,张辉虎
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第17期
论文发表时间:2017/11/22
标签：三星论文; 电能表论文; 现场论文; 校验仪论文; 信号论文; 脉冲论文; 转换器论文; 《建筑学研究前沿》2017年第17期论文;