CN110568397B - 一种基于mcu软件的电能表校正方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于MCU软件的电能表校正方法及系统，其中，本发明涉及的一种基于MCU软件的电能表校正方法，包括步骤：S11.获取电能表的校表数据；S12.根据所述获取到的校表数据，使MCU软件对测量得到的整个电流的误差曲线进行分段形成数个相位补偿区域，并对每个相位补偿区域进行误差校正处理，生成处理结果；S13.根据所述误差校正处理结果生成每个相位补偿区域对应的校表参数；S14.将所述校表参数写入计量芯片以完成校正。

Description

一种基于MCU软件的电能表校正方法及系统

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种基于MCU软件的电能表校正方法及系统。

背景技术

近年来，我国智能电网建设已经全面展开，智能电能表在全国范围内广泛应用，各种电能表在入网计量之前都需要对其电能误差进行校准，这种校准的方法很多。

目前，国网电能表计量芯片校表的方法是对各相电流增益、电压增益、功率增益、相位进行补偿，功率增益是不建议分段的，而相位校正则是根据电能表精度的要求考虑进行分段，而分段是通过计量芯片的寄存器按电流的大小来分的，其分段数量固定且有限，最多可以5段，如果对精度要求不高，也可不分段。

相位校正主要是受电流互感器的角差与采样电路的参数不对称引起的，具体操作是用软件对计量芯片内的相位补偿区域设置寄存器进行设置(≤4个)，根据设置的相位补偿区域选择合适的校正点的电流，使得在这个区域上能得到满意的功率精度，如果不分段，就将区域0至区域4相位校正寄存器值写同样的校正值。分段按电流大小设置，从相位补偿区域设置4开始设置，电流最小分段点写入相位补偿区域设置4。

现有的计量芯片校表的实现方法是相位补偿区域(≤4)与相位校正值(≤ 5)存储在EEPROM中，电能表一上电即将EEPROM中的相位补偿区域(≤ 4)与相位校正值(≤5)写入到计量芯片中的相位补偿区域设置寄存器与相位校正寄存器中，计量芯片就按对应区域内的相位校正寄存器中的校正值进行校正，实现合格误差范围内的校表。

现有技术的缺陷：电流互感器的误差特性曲线在其电流范围内的线性度不宽的话，且计量芯片的寄存器分段数量固定(≤5)且少，相应地其误差校正值最多只有5个，则校表时势必会偏离一定的误差，影响了校表的精度。同时分段点的跨度大但该跨度内的线性度不宽也会影响校表的精度。若需提高误差校正精度，分段尽可能多的小线性度区域，并设置误差校正值，就存在局限性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于MCU软件的电能表校正方法及系统，本发明多段线性的选取提高了误差补偿的精度，从而在实际运行中提高了计量的精准度。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于MCU软件的电能表校正方法，包括步骤：

S1.获取电能表的校表数据；

S2.根据所述获取到的校表数据，使MCU软件对测量得到的整个电流的误差曲线进行分段形成数个相位补偿区域，并对每个相位补偿区域进行误差校正处理，生成处理结果；

S3.根据所述误差校正处理结果生成每个相位补偿区域对应的校表参数；

S4.将所述校表参数写入计量芯片以完成校正。

进一步的，所述步骤S4之前还包括：

MCU软件将所述校表参数存储于存储器中。

进一步的，所述步骤S4之前还包括：

MCU软件实时读取电能表的电流值；

MCU软件根据所述读取到的电流值判断所述电流值对应的电流所处的相位补偿区域；

MCU软件读取存储器中所述相位补偿区域对应的校表参数。

进一步的，所述步骤S2中的误差校正是通过MCU软件在同段相位补偿区域内选择合适的校正点电流的相位校正值作为所述相位补偿区域的校正值。

进一步的，所述合适的校正点电流是所述相位补偿区域中点的电流。

进一步的，其特征在于，所述步骤S1之前还包括：

S0.初始化所述计量芯片中的相位补偿区域。

进一步的，所述步骤S1中校表数据包括功率增益值、相位校正值；所述步骤S1具体包括设置功率增益值至各相应相的校表寄存器；设置相位校正值至各相应相的校表寄存器。

相应的，还提供一种基于MCU软件的电能表校正系统，包括：

获取模块，用于获取电能表的校表数据；

分段模块，用于根据所述获取到的校表数据，使MCU软件对测量得到的整个电流的误差曲线进行分段形成数个相位补偿区域；

处理模块，用于通过MCU软件对每个相位补偿区域进行误差校正处理，生成处理结果；

生成模块，用于通过MCU软件对所述误差校正处理结果生成每个相位补偿区域对应的校表参数；

校正模块，用于通过MCU软件将所述校表参数写入计量芯片以完成校正。

进一步的，还包括：

存储模块，用于通过MCU软件将所述校表参数存储于存储器中。

进一步的，还包括：

第一读取模块，用于通过MCU软件实时读取电能表的电流值；

判断模块，用于通过MCU软件根据所述读取到的电流值判断所述电流值对应的电流所处的相位补偿区域；

第二读取模块，用于通过MCU软件读取存储器中所述相位补偿区域对应的校表参数。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、多段线性的选取提高了误差补偿的精度，从而在实际运行中提高了计量的精准度。

2、按不同精度要求对电流互感器的实际误差特性曲线根据电流值可以更多段地进行分段，对精度要求更高的0.5S或0.2S级别的三相电能表均可以应用此校表实现方法。

3、可以实时地根据读取到的电流判断电流选取补偿值，写入到计量芯片中。增强了实时性，提高了精度。

4、灵活地根据实际情况让MCU软件来实现分段，且可在EEPROM中更改校表参数。

附图说明

图1是实施例一提供的一种基于MCU软件的电能表校正方法流程图；

图2是实施例一、二提供的电流互感器误差曲线电流分段示意图；

图3是实施例二提供的一种基于MCU软件的电能表校正系统结构图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于MCU软件的电能表校正方法及系统。

实施例一

本实施例的一种基于MCU软件的电能表校正方法，如图1所示，包括步骤：

S11、获取电能表的校表数据；

S12、根据所述获取到的校表数据，使MCU软件对测量得到的整个电流的误差曲线进行分段形成数个相位补偿区域，并对每个相位补偿区域进行误差校正处理，生成处理结果；

S13、根据所述误差校正处理结果生成每个相位补偿区域对应的校表参数；

S14、将所述校表参数写入计量芯片以完成校正。

在本实施例中，步骤S11之前还包括：

S10、初始化所述计量芯片中的相位补偿区域。

具体为，将计量芯片中的相位补偿区域设置值为0，即不分段，而区域0 至区域4的相位校正寄存器值写同样的校正值。

通过初始化操作可以使电能表计量芯片的寄存器中的电压计量参数、电流计量参数和功率计量参数恢复至初始值，其中，电压计量参数和电流计量参数的初始值均为0。

计量芯片为电能表的核心器件，关系着电能表计量精准度和工作可靠性、稳定性等产品品质。

在步骤S11中，获取电能表的校表数据。

在完成上述初始化操作后，获取电能表的校表数据，其中，校表数据包括功率增益值、相位校正值；本实施例设置功率增益值至各相应相的校表寄存器，设置相位校正值至各相应相的校表寄存器。

在步骤S12中，根据所述获取到的校表数据，使MCU软件对测量得到的整个电流的误差曲线进行分段形成数个相位补偿区域，并对每个相位补偿区域进行误差校正处理，生成处理结果。

其中，对整个电流进行分段是通过MCU软件实现的；对每个相位补偿区域进行误差校正处理是通过MCU软件处理的。

误差校正是通过MCU软件在同段相位补偿区域内选择合适的校正点电流的相位校正值作为相位补偿区域的校正值。

在每段误差相位补偿区域内选择合适的校正点电流的相位校正值作为该区域段内的校正值中，其合适的校正点的电流指的是该相位补偿区域中点的电流，校正点远离分段点，避免误差跳动。

具体为，如图2所示，按照电流互感器的实际误差特性曲线(误差－电流，电流范围为0.2In—Imax)，对曲线进行多段线性分段处理，以形成数个相位补偿区域，在同段误差相位补偿区域内选择合适的校正点的电流的相位校正值作为该相位补偿区域内的校正值，该分段机制与校正值均是在MCU软件中分析、处理实现的。

电流互感器用于保护、测量等回路，其作用是将电力设备中强电信号转换成二次使用的弱电流信号。10％误差曲线作为重要的特征参数，能够直观的反映出一次电流和二次负载的制约关系。

本实施例通过MCU软件实现对电流互感器特性曲线中多段线性的选取进行校表，提高了计量精准度。

在步骤S13中，根据所述误差校正处理结果生成每个相位补偿区域的校表参数。

当通过误差校正处理后，即通过MCU软件在同段误差相位补偿区域内选择合适的校正点电流的相位校正值作为该相位补偿区域内的校正值，本实施例中各个相位补偿区域都需要通过误差校正处理，以生成各个相位补偿区域的校表参数。

在本实施例中，校表参数指的是相位补偿区域及该相位补偿区域内的相位校准值。

在步骤S14之前还包括步骤：

MCU软件将所述校表参数存储于存储器中。

其中，存储器为EEPROM。

具体为，将上述得到的各个相位补偿区域的校表参数存放于EEPROM中。

在步骤S14之前还包括步骤：

MCU软件实时读取电能表的电流值；

具体为，当电能表上电后，电能表开始运行，此时MCU软件实时读取电能表的电流值。

MCU软件根据所述读取到的电流值判断所述电流值对应的电流所处的相位补偿区域；

具体为，MCU软件根据上述读取到的电流值，先判断该电流值对应的电流处于哪一个区域，确定其所处的相位补偿区域。

MCU软件读取存储器中所述相位补偿区域对应的校表参数。

具体为，当确定了读取到电能表的电流值所对应的相位补偿区域后，将存放于EEPROM中该相位补偿区域所对应的校表参数读取出来。

本实施例计量芯片中相位校正的不分段，更灵活地让MCU软件来实现分段，且可在EEPROM中更改校表参数。

在步骤S14中，将所述校表参数写入计量芯片以完成校正。

具体为，将从EEPROM中读取的当前相位补偿区域所对应的校表参数写入到计量芯片中，已完成对电能表的校正。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、多段线性的选取提高了误差补偿的精度，从而在实际运行中提高了计量的精准度。

2、按不同精度要求对电流互感器的实际误差特性曲线根据电流值可以更多段地进行分段，对精度要求更高的0.5S或0.2S级别的三相电能表均可以应用此校表实现方法。

3、可以实时地根据读取到的电流判断电流选取补偿值，写入到计量芯片中。增强了实时性，提高了精度。

4、灵活地根据实际情况让MCU软件来实现分段，且可在EEPROM中更改校表参数。

实施例二

本实施例的一种基于MCU软件的电能表校正系统，如图3所示，包括：

获取模块11，用于获取电能表的校表数据；

分段模块12，用于根据所述获取到的校表数据，使MCU软件对测量得到的整个电流的误差曲线进行分段形成数个相位补偿区域；

处理模块13，用于通过MCU软件对每个相位补偿区域进行误差校正处理，生成处理结果；

生成模块14，用于通过MCU软件对所述误差校正处理结果生成每个相位补偿区域对应的校表参数；

校正模块15，用于通过MCU软件将所述校表参数写入计量芯片以完成校正。

在本实施例中，还包括：初始化模块，用于初始化所述计量芯片中的相位补偿区域。

具体为，将计量芯片中的相位补偿区域设置值为0，即不分段，而区域0 至区域4的相位校正寄存器值写同样的校正值。

通过初始化操作可以使电能表计量芯片的寄存器中的电压计量参数、电流计量参数和功率计量参数恢复至初始值，其中，电压计量参数和电流计量参数的初始值均为0。

计量芯片为电能表的核心器件，关系着电能表计量精准度和工作可靠性、稳定性等产品品质。

在获取模块11中，获取电能表的校表数据。

在完成上述初始化操作后，获取电能表的校表数据，其中，校表数据包括功率增益值、相位校正值；本实施例设置功率增益值至各相应相的校表寄存器，设置相位校正值至各相应相的校表寄存器。

在分段模块12中，根据所述获取到的校表数据，使MCU软件对测量得到的整个电流的误差曲线进行分段形成数个相位补偿区域。

其中，对整个电流进行分段是通过MCU软件实现的。

具体为，如图2所示，按照电流互感器的实际误差特性曲线(误差－电流，电流范围为0.2In—Imax)，对曲线进行多段线性分段处理，以形成数个相位补偿区域。该分段机制是在MCU软件中分析、处理实现的。

电流互感器用于保护、测量等回路，其作用是将电力设备中强电信号转换成二次使用的弱电流信号。10％误差曲线作为重要的特征参数，能够直观的反映出一次电流和二次负载的制约关系。

本实施例通过MCU软件实现对电流互感器特性曲线中多段线性的选取进行校表，提高了计量精准度。

在处理模块13中，通过MCU软件对每个相位补偿区域进行误差校正处理，生成处理结果。

其中，对每个相位补偿区域进行误差校正处理是通过MCU软件处理的。

误差校正是通过MCU软件在同段相位补偿区域内选择合适的校正点电流的相位校正值作为相位补偿区域的校正值。

在每段误差相位补偿区域内选择合适的校正点电流的相位校正值作为该区域段内的校正值中，其合适的校正点的电流指的是该相位补偿区域中点的电流，校正点远离分段点，避免误差跳动。

具体为，根据生成的数个相位补偿区域，在同段误差相位补偿区域内选择合适的校正点的电流的相位校正值作为该相位补偿区域内的校正值，该校正值是在MCU软件中分析、处理实现的。

在生成模块14中，通过MCU软件对所述误差校正处理结果生成每个相位补偿区域对应的校表参数。

当通过误差校正处理后，即通过MCU软件在同段误差相位补偿区域内选择合适的校正点电流的相位校正值作为该相位补偿区域内的校正值，本实施例中每个相位补偿区域都需要通过误差校正处理，以生成各个相位补偿区域的校表参数。

在本实施例中，校表参数指的是相位补偿区域及该相位补偿区域内的相位校准值。

在本实施例中，还包括存储模块15，用于通过MCU软件将所述校表参数存储于存储器中。

其中，存储器为EEPROM。

具体为，将上述得到的各个相位补偿区域的校表参数存放于EEPROM中。

在本实施例中，还包括第一读取模块，用于通过MCU软件实时读取电能表的电流值；

具体为，当电能表上电后，电能表开始运行，此时MCU软件实时读取电能表的电流值。

判断模块，用于通过MCU软件根据所述读取到的电流值判断所述电流值对应的电流所处的相位补偿区域；

具体为，MCU软件根据上述读取到的电流值，先判断该电流值对应的电流处于哪一个区域，确定其所处的相位补偿区域。

第二读取模块，用于MCU软件读取存储器中所述相位补偿区域对应的校表参数。

具体为，当确定了读取到电能表的电流值所对应的相位补偿区域后，将存放于EEPROM中该相位补偿区域所对应的校表参数读取出来。

本实施例计量芯片中相位校正的不分段，更灵活地让MCU软件来实现分段，且可在EEPROM中更改校表参数。

在校正模块15中，MCU软件将所述校表参数写入计量芯片以完成校正。

具体为，将从EEPROM中读取的当前相位补偿区域所对应的校表参数写入到计量芯片中，已完成对电能表的校正。

本实施例的一种基于MCU软件的电能表校正系统具体实施方式为：

按照电流互感器的实际误差特性曲线，对曲线进行多段线性分段处理，得到数个相位补偿区域，在同段误差相位补偿区域内的选择合适的校正点的电流的相位校正值作为该相位补偿区域内的校正值，各个相位补偿区域均通过误差校正后形成与各个相位补偿区域相对应的校表参数，该分段机制与校正值均是在MCU软件中分析、处理与实现，将各个相位补偿区域相对应的校表参数全部存放于EEPROM中。当电表运行时，MCU软件实时读取电能表的电流值，当读取到电流之后，先判断该电流值对应的电流处于哪一个相位补偿区域，然后再将该相位补偿区域对应的校表参数从EEPROM中读取出来，并写入到计量芯片中，以实现电能表的校正。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、多段线性的选取提高了误差补偿的精度，从而在实际运行中提高了计量的精准度。

2、按不同精度要求对电流互感器的实际误差特性曲线根据电流值可以更多段地进行分段，对精度要求更高的0.5S或0.2S级别的三相电能表均可以应用此校表实现方法。

3、可以实时地根据读取到的电流判断电流选取补偿值，写入到计量芯片中。增强了实时性，提高了精度。

4、灵活地根据实际情况让MCU软件来实现分段，且可在EEPROM中更改校表参数。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种基于MCU软件的电能表校正方法，其特征在于，包括步骤：

S1.获取电能表的校表数据；

S2.根据所述获取到的校表数据，使MCU软件对测量得到的整个电流的误差曲线进行分段形成数个相位补偿区域，并对每个相位补偿区域进行误差校正处理，生成处理结果；

S3.根据所述误差校正处理结果生成每个相位补偿区域对应的校表参数；

S4.将所述校表参数写入计量芯片以完成校正；

所述步骤S2中的误差校正是通过MCU软件在同段相位补偿区域内选择合适的校正点电流的相位校正值作为所述相位补偿区域的校正值；

所述步骤S4之前还包括：

MCU软件实时读取电能表的电流值；

MCU软件根据所述读取到的电流值判断所述电流值对应的电流所处的相位补偿区域；

MCU软件读取存储器中所述相位补偿区域对应的校表参数；

所述合适的校正点电流是所述相位补偿区域中点的电流；

按照电流互感器的实际误差特性曲线，对曲线进行多段线性分段处理，以形成数个相位补偿区域，在同段误差相位补偿区域内选择合适的校正点的电流的相位校正值作为相位补偿区域内的校正值，分段机制与校正值均是在MCU软件中分析、处理实现的。

2.根据权利要求1所述的一种基于MCU软件的电能表校正方法，其特征在于，所述步骤S4之前还包括：

MCU软件将所述校表参数存储于存储器中。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于MCU软件的电能表校正方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括：

S0.初始化所述计量芯片中的相位补偿区域。

4.根据权利要求1所述的一种基于MCU软件的电能表校正方法，其特征在于，所述步骤S1中校表数据包括功率增益值、相位校正值；所述步骤S1具体包括设置功率增益值至各相应相的校表寄存器；设置相位校正值至各相应相的校表寄存器。

5.一种基于MCU软件的电能表校正系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取电能表的校表数据；

分段模块，用于根据所述获取到的校表数据，使MCU软件对测量得到的整个电流的误差曲线进行分段形成数个相位补偿区域；

处理模块，用于通过MCU软件对每个相位补偿区域进行误差校正处理，生成处理结果；

生成模块，用于通过MCU软件对所述误差校正处理结果生成每个相位补偿区域对应的校表参数；

校正模块，用于通过MCU软件将所述校表参数写入计量芯片以完成校正；

误差校正是通过MCU软件在同段相位补偿区域内选择合适的校正点电流的相位校正值作为所述相位补偿区域的校正值；

还包括：

第一读取模块，用于通过MCU软件实时读取电能表的电流值；

判断模块，用于通过MCU软件根据所述读取到的电流值判断所述电流值对应的电流所处的相位补偿区域；

第二读取模块，用于通过MCU软件读取存储器中所述相位补偿区域对应的校表参数；

合适的校正点电流是所述相位补偿区域中点的电流；

按照电流互感器的实际误差特性曲线，对曲线进行多段线性分段处理，以形成数个相位补偿区域，在同段误差相位补偿区域内选择合适的校正点的电流的相位校正值作为相位补偿区域内的校正值，分段机制与校正值均是在MCU软件中分析、处理实现的。

6.根据权利要求5所述的一种基于MCU软件的电能表校正系统，其特征在于，还包括：

存储模块，用于通过MCU软件将所述校表参数存储于存储器中。

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