摘要：在供电企业中，电能表全自动柔性检定系统关系着整个供电企业的供电质量。针对供电企业电能表检定过程中存在的系列问题，结合互联网 + 计量、物联网、大数据等技术，提出了电能表全自动柔性检定系统的设计方案，对系统的架构、各工作单元的功能、系统工作流程等进行了深入研究和设计。本文中主要对电能表全自动柔性检定系统关键技术进行了研究。
关键词：电能表；全自动；柔性检定系统；关键技术
引言
近几年随着智能电网建设步伐的快速推进及新能源汽车的推广，我国开始逐渐关注直流电能的计量工作，并着手制定相应的规程和标准，其中之一国家检定规程《静止式直流电能表检定规程》正在起草当中。我国在直流电能计量领域的基础依然薄弱，没有建立直流电能计量溯源体系，而且国内针对直流电能表的计量及检定研究较少，不能满足日益增长的检定的要求，因此完全有必要开展直流电能计量技术的研究、标准体系的建立以及相关检定装置的研制。
1.系统总体设计方案概述
电能表全自动智能检定流水线系统是由仓储接驳单元、自动上下料单元、系统输送单元、系统控制单元、自动识别单元、自动接拆线单元、自动耐压单元、功耗检测单元、外观检查单元、多功能检定单元、自动加封单元、自动贴标单元、自动分拣单元等部分组成的复杂的自动化系统，运用先进的集成化检定理念，将互联网、物联网与大数据分析应用于自动检定流水线，实现检定过程的智能化、信息化、自动化、标准化。
2.检定概述
期间核查是指“根据规定程序，为了确定计量标准、标准物质或其他测量仪器是否保持其原有状态而进行的操作”，其目的是保持对设备校准状态（标准物质或其他测量仪器校准状态）的可信度。在两次校准（或检定）的时间间隔期内进行核查，即期间核查，通过期间核查可以保证检测数据的准确可靠，也可以增强实验室的信心及权威性。为了保证检定量值的溯源性，需要对检定设备进行定期检定或校准，以及必要的维护和保养。然而在日常使用过程中，特别是使用频率高、易损坏、性能不稳定的仪器，由于操作方法、环境条件（电磁干扰、辐射、灰尘、温度、湿度）以及移动、振动等因素的影响，检定或校准状态的持续可信度难免下降，直接影响设备出具的数据的有效性。
3.电能表全自动柔性检定系统关键技术
为满足多表位自动检定装置各项参数要求，在装置的设计上应该着重从功能性和准确度上考虑设计要素，具体设计要求如下。（1）所采用的高精度直流电压直流电流源的输出波形能够满足本文所提出的参数要求，并且应当具备可编程功能，方便动态直流电压电流的模拟和测量；同时高精度电压电流源还应具有通信接口，满足自动检定装置对于波形编辑、收集、记录的功能，提高检定装置的自动化程度。（2）检定装置所采用的实时数据处理模块应采用高速数字处理器的方案，同时配备必要的高速存储单元，用于快速准确的完成数据采样、波形编辑、误差计算等功能。存储模块中将常用的波形和参数配置为不同的检定方案，减少每次检定时的工作量，提高检定装置的自动化程度。（3）检定装置具有专门的数据采集模块和脉冲输入输出接口，可实现直接接入式及分流器接入式的被检表脉冲信息高速准确的采集。（4）检定装置应具有完备的人机交互模块，将检定系统的各项参数实时、准确的反映出来，并应当具备对检定数据的调整、调试、统计、分析等功能，方便对被检表出具检定证书、检测报告等统计报表，支持多种格式的文档保存和打印。（5）标准表采用高精度电能计量模块，实现对高精度直流电压源、直流电流源输出电能信号的准确计量，计量精度等级为 0.05 级，可直接输出所有测量参数，所测参数通过内置算法直接进行运算，充分保证了参数的准确度与可靠性。（6）通信模块完成与人机交互模块的实时数据传输。本文所设计的检定装置硬件结构图如图 1 所示，检定装置由以下模块构成：实时数据处理模块、通信模块、高精度电压电流源、标准表电能计量模块、3 个直接接入式被检表位、3 个分流器接入式被检表位、数据采集模块、人机交互模块以及数据存储模块。其中实时数据处理单元采用 STM32F103；标准表电能计量模块采用 ADI 生产的 24 位同步采样ADC 芯片 AD7768−4；功能管理 CPU 采用美国微芯科技公司生产的 PIC16F688；高精度电压电流源采用万瑞达电气生产的 RA−100020 和 RA−50600；数据采集模块 A、B 采用 STM32F103。整个检定装置的数据通信均基于 Modbus 通信协议的 RS 485 通信。
图 1 硬件结构图
4.装置软件设计
检定装置软件流程设计关系着检定结果的准确性，影响整体系统的易用性等多个方面，检定装置的硬件工作流程及系统初始化步骤等大体类似，在此不再赘述，仅对本检定装置的中断程序进行具体说明。中断程序包含了标准表法检定的主要步骤，在装置完成初始化状态之后，装置自动转入中断程序：首先对高精度电压源、电流源的输出波形进行提取，波形可以由用户临时设置，也可由从内置存储器中直接读取；其次，导入主程序中设置好的C0、Cx、M变量，并对算定脉冲数 N 0 进行预计算；再次，清零脉冲计数器并将脉冲接收标志位置位，读取缓冲区数据，待收集脉冲数达到 M+1 时停止计数、标志出清零、计算被检表的误差 δ；最后，将计算结果输出至人机交互界面，并保存至数据存储模块。
5.比对
（1）比对的含义：“在规定条件下，对相同准确度等级或指定不确定度范围的同种测量仪器复现的量值之间比较的过程。”比对是指两个或两个以上实验室，在一定时间范围内，按照预先规定的条件，测量同一个性能稳定的传递标准器，通过分析测量结果的量值，确定量值的一致程度，确定该实验室的测量结果是否在规定的范围内，从而判断该实验室量值传递的准确性的活动。（2）比对方法：采用传递比较法，即用本实验室计量标准装置测量一稳定的被测电能表，然后将该被测电能表送另一个实验室的计量标准装置进行测量。（3）比对结果的评价：用比对判据E n 值进行评价，E n 值又称为“归一化偏差”，为各实验室比对结果与参考值的差值与该差值的不确定度之比。
6.结束语
本文立足于日益增长的分布式直流电源、直流负荷及直流电能检定需求的现状，设计了一种多表位直流电能表自动检定装置，该装置可同时对 6 台直流电能表进行自动检定，兼容直接接入式和分流器接入式被检直流电能表。该装置已通过中国计量科学研究院测试，电能计量准确性和稳定性均达到设计要求，具有广泛的应用前景。
参考文献：
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论文作者:王丹春
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/14
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