滿足ir46計量獨立性要求電能表數據接口及驗證方法
【專利摘要】本發明公開了一種滿足IR46計量獨立性要求的電能表數據接口，包括法制計量組件與非法制計量組件，非法制計量組件包括顯示模塊、通信模塊、存儲模塊和計算模塊；法制計量組件包括時鐘模塊、計量模塊和采樣模塊；并根據數據接口采集分鐘增量電能，并在此基礎上進行總電能、費率電能、需量的計算，將法制計量組件與非法制計量組件完全隔離，保證了電能表計量的獨立性。本發明同時提出了該接口方式下計量獨立性的驗證方法，可有效驗證裝置是否采用了分鐘增量電能的接口方法以及采用該接口后的精度是否滿足要求。對于提高電能表軟件的健壯性、設計滿足IR46計量獨立性要求的電能表及對電能表計量獨立性進行測試認證，具有很大的應用價值。
【專利說明】
滿足IR46計量獨立性要求電能表數據接口及驗證方法
技術領域
[0001]本發明涉及電能表領域，特別涉及一種滿足IR46計量獨立性要求的電能表數據接口，以及該接口的驗證方法。
【背景技術】
[0002]目前電能表基本上采用CPU+計量芯片的設計模式，也有少數高精度電能表采用CPU+DSP的模式，其中計量芯片、DSP用于采樣、計算，輸出上電后的總電能或上次讀取后的累加電能、實時測量數據給CPU，然后通過CPU來計算歷史總電能、各費率電能、需量等，并通過人機接口、通信來完成抄表以及其它數據呈現功能。不論哪種設計模式，CPU的各種功能都雜糅在一起、相互影響，導致程序的健壯性、可靠性變得很差，例如通信模塊設計上的錯誤或不穩定，可能會導致計量功能停止或局部計量數據缺失。
[0003]另外，電能表國際建議IR46也對電能表的設計提出了新的要求。IR46是國際法制計量組織OML起草的一個技術文件，為新設計生產的電能表的型式批準提出建議，是法制計量的組成部分，我國作為OML的一個成員國，需要執行OML相關建議。在2012年頒布的IR46技術文件中，明確提出計量獨立性的要求，概括來講，主要包括如下方面:
[0004]I)法制計量相關組件的獨立。要求無論是硬件還是軟件，應將法制計量相關組件與其它組件隔離開來，法制計量相關組件在未經授權情況下不應受其他組件的影響；
[0005]2)法制計量相關軟件模塊的分離。將軟件模塊分為法制計量相關軟件(legallyrelevant software)與非法制計量相關軟件(legally non-relevant software)，法制計量相關軟件與其它模塊的交互采用唯一的數據接口。
[0006]目前電能表所采用的CPU+計量芯片或CPU+DSP的設計模式，根據前面的分析，計量功能與其它通信、顯示功能雜糅在一起，無法做到獨立性。
[0007]因此，需要一種能滿足IR46計量獨立性要求的電能表數據接口以及基于該接口的數據處理方法。
【發明內容】
[0008]本發明的目的就是提供一種能滿足IR46計量獨立性要求的電能表數據接口以及基于該接口的數據處理方法。
[0009]本發明的目的是通過這樣的技術方案實現的:
[0010]本發明提供的滿足IR46計量獨立性要求的電能表數據接口，包括法制計量組件與非法制計量組件，所述非法制計量組件包括顯示模塊、通信模塊、存儲模塊和計算模塊;所述法制計量組件包括時鐘模塊、計量模塊和采樣模塊；
[0011]所述時鐘模塊連接外部RTC以獲取時鐘，并通過內部定時器分頻得到基本時間單元；
[0012]所述采樣模塊用于采集并將外部電壓、電流模擬信號轉換為數字信號；
[0013]所述計量模塊通過時鐘信號控制來計算分鐘增量電能累計和實時測量數據；
[0014]所述計算模塊讀取法制計量模塊的分鐘增量電能和實時測量數據，并使用分鐘增量電能來計算電能和需量，其中需量是指一段時間內的平均功率，通過一段時間內的總分鐘增量電能除以時間獲得；
[0015]所述存儲模塊將計算模塊計算后的數據進行存儲，并進行事件記錄、結算轉存、凍結、負荷記錄的處理及存儲；
[0016]所述通信模塊用于處理接口規約以及時間修改、校時后向法制計量模塊更新系統時間，其中規約數據內容從存儲模塊獲取；
[0017]所述顯示模塊用于響應按鍵請求并實現自動循環、按鍵循環、自檢的顯示處理，其中顯示內容從存儲模塊獲取。
[0018]進一步，所述計量模塊中分鐘增量電能的計算采用以下步驟:
[0019]通過精準秒脈沖中斷控制時間，當分鐘發生翻轉時，將該時刻作為前一個分鐘增量電能累計結束及下一個分鐘增量電能累計開始的時刻，將前一個分鐘增量電能存儲到RAM，并將下一個分鐘增量電能從零開始累計；
[0020]所述精準秒脈沖中斷及控制時間通過計量模塊連接實時時鐘控制器RTC來獲取。
[0021]進一步，所述計算模塊采用以下步驟來實現:
[0022]Sll:讀取處理每條分鐘增量電能；
[0023]S12:獲取分鐘增量電能對應的時標；
[0024]S13:比較下一條分鐘增量電能對應的時標，判斷時標順序是否連續，如果連續，則進入步驟SI 6;
[0025]S14:如果時標相對超前，則調整時段與分鐘增量電能時標一致，并進入步驟S6;
[0026]S15:如果時標相對滯后，則先根據時標順序依次讀取丟失的增量電能，再讀取最新增量電能，并進入步驟S6;
[0027]S16:根據時標計算總電能、費率電能和需量，返回步驟S I。
[0028]進一步，所述非法制計量組件采用以下方法來計算電能和需量:
[0029]讀取分鐘增量電能后，對每分鐘的總及分相的正向有功、反向有功、四象限無功增量電能進行累計得到總及分相的正向有功、反向有功、四象限無功電能；
[0030]根據有功組合、無功組合方式的配置字，計算得到總及分相的組合有功總電能、組合無功總電能；同時，根據分時計費的配置，分析該分鐘時間對應的費率號，將該分鐘增量電能累計到對應的費率電能數據中；
[0031]根據配置的需量計算周期、計算模式，使用需量計算周期內的總增量電能除以周期時間，得到周期內的總及分相的正向有功、反向有功、四象限無功、組合有功、組合無功需量。
[0032]本發明還提供了滿足IR46計量獨立性要求的電能表數據接口的驗證方法，包括以下步驟:
[0033]S1:將被測試電能表與標準電能表的電壓并接及電流串接；
[0034]S2:測試分鐘增量電能的準確度:將電流連續加量到參比電流，然后撤除施加電流量，讀取被測試電能表的若干條增量電能，計算其總和，與標準表進行比較，計算相對誤差。
[0035]進一步，還包括以下步驟:
[0036]S3:測試總電能計量獨立性:將電流連續加量到參比電流，然后通過硬件復位、或者對非法制計量組件軟件進行升級來單獨停止非法制計量組件的運行，按照預設時間停止，之后恢復非法制計量組件運行后，撤除施加電流量，讀取被測試電能表總電能，與標準表進行比較，計算相對誤差。
[0037]進一步，還包括以下步驟:
[0038]S4:測試費率電能計量獨立性:將電流連續加量到參比電流，在費率切換時刻前，單獨停止非法制計量組件的運行，等到費率切換時間到后，恢復非法制計量組件運行后，撤除施加電流量，讀取被測試電能表費率切換前后兩種費率的費率電能，與標準表進行比較，計算相對誤差。
[0039]由于采用了上述技術方案，本發明具有如下的優點:
[0040]本發明所提供的滿足IR46計量獨立性要求的電能表數據接口，基于該接口提出了一種采用分鐘增量電能為基礎進行總電能、費率電能、需量計算的方法，這種方法將法制計量組件與非法制計量組件完全隔離，保證了電能表計量的獨立性。本發明同時提出了該接口方式下計量獨立性的驗證方法，可以有效驗證裝置是否采用了分鐘增量電能的接口方法以及采用該接口后的精度是否滿足要求。上述接口及測試方法的實現，對于提高電能表軟件的健壯性、設計滿足IR46計量獨立性要求的電能表、以及對電能表計量獨立性進行測試認證，具有很大的應用價值。
[0041]本發明的其他優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發明的實踐中得到教導。本發明的目標和其他優點可以通過下面的說明書來實現和獲得。
【附圖說明】
[0042]本發明的【附圖說明】如下。
[0043]圖1為本發明的滿足IR46計量獨立性要求的電能表數據接口示意圖。
[0044]圖2為本發明的法制計量模塊流程。
[0045]圖3為本發明的非法制計量模塊流程。
【具體實施方式】
[0046]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0047]實施例1
[0048]如圖所示，本實施例提供的滿足IR46計量獨立性要求的電能表數據接口，其特征在于:包括法制計量組件與非法制計量組件，所述非法制計量組件包括顯示模塊、通信模塊、存儲模塊和計算模塊;所述法制計量組件包括時鐘模塊、計量模塊和采樣模塊；
[0049]所述時鐘模塊連接外部RTC以獲取時鐘，并通過內部定時器分頻得到基本時間單元；
[0050]所述采樣模塊用于采集并將外部電壓、電流模擬信號轉換為數字信號；
[0051]所述計量模塊通過時鐘信號控制來計算分鐘增量電能累計和實時測量數據；
[0052]所述計算模塊讀取法制計量模塊的分鐘增量電能和實時測量數據，并使用分鐘增量電能來計算電能和需量，其中需量是指一段時間內的平均功率，通過一段時間內的總分鐘增量電能除以時間獲得；
[0053]所述存儲模塊將計算模塊計算后的數據進行存儲，并進行事件記錄、結算轉存、凍結、負荷記錄的處理及存儲；
[0054]所述通信模塊用于處理接口規約以及時間修改、校時后向法制計量模塊更新系統時間，其中規約數據內容從存儲模塊獲取；
[0055]所述顯示模塊用于響應按鍵請求并實現自動循環、按鍵循環、自檢的顯示處理，其中顯示內容從存儲模塊獲取。
[0056]所述計量模塊中分鐘增量電能的計算采用以下步驟:
[0057]通過精準秒脈沖中斷控制時間，當分鐘發生翻轉時，將該時刻作為前一個分鐘增量電能累計結束及下一個分鐘增量電能累計開始的時刻，將前一個分鐘增量電能存儲到RAM，并將下一個分鐘增量電能從零開始累計；
[0058]所述精準秒脈沖中斷及控制時間通過計量模塊連接實時時鐘控制器RTC來獲取。
[0059]所述計算模塊采用以下步驟來實現:
[0060]Sll:讀取處理每條分鐘增量電能；
[0061 ] SI 2:獲取分鐘增量電能對應的時標；
[0062]S13:比較下一條分鐘增量電能對應的時標，判斷時標順序是否連續，如果連續，則進入步驟SI 6;
[0063]S14:如果時標相對超前，則調整時段與分鐘增量電能時標一致，并進入步驟S6;
[0064]S15:如果時標相對滯后，則先根據時標順序依次讀取丟失的增量電能，再讀取最新增量電能，并進入步驟S6;
[0065]S16:根據時標計算總電能、費率電能和需量，返回步驟S 10
[0066]所述非法制計量組件采用以下方法來計算電能和需量:
[0067]讀取分鐘增量電能后，對每分鐘的總及分相的正向有功、反向有功、四象限無功增量電能進行累計得到總及分相的正向有功、反向有功、四象限無功電能；
[0068]根據有功組合、無功組合方式的配置字，計算得到總及分相的組合有功總電能、組合無功總電能；同時，根據分時計費的配置，分析該分鐘時間對應的費率號，將該分鐘增量電能累計到對應的費率電能數據中；
[0069]根據配置的需量計算周期、計算模式，使用需量計算周期內的總增量電能除以周期時間，得到周期內的總及分相的正向有功、反向有功、四象限無功、組合有功、組合無功需量。
[0070]本實施例還提供了一種滿足IR46計量獨立性要求的電能表數據接口的驗證方法，包括以下步驟:
[0071]S1:將被測試電能表與標準電能表的電壓并接及電流串接；
[0072]S2:測試分鐘增量電能的準確度:將電流連續加量到參比電流，然后撤除施加電流量，讀取被測試電能表的若干條增量電能，計算其總和，與標準表進行比較，計算相對誤差。
[0073]S3:測試總電能計量獨立性:將電流連續加量到參比電流，然后通過硬件復位、或者對非法制計量組件軟件進行升級來單獨停止非法制計量組件的運行，按照預設時間停止，之后恢復非法制計量組件運行后，撤除施加電流量，讀取被測試電能表總電能，與標準表進行比較，計算相對誤差。
[0074]S4:測試費率電能計量獨立性:將電流連續加量到參比電流，在費率切換時刻前，單獨停止非法制計量組件的運行，等到費率切換時間到后，恢復非法制計量組件運行后，撤除施加電流量，讀取被測試電能表費率切換前后兩種費率的費率電能，與標準表進行比較，計算相對誤差。
[0075]實施例2
[0076]本實施例提供的滿足IR46計量獨立性要求的電能表數據接口，將電能表分為法制計量組件與非法制計量組件，兩個組件之間通過配置精度校準參數、更新系統時間、讀取分鐘增量電能、讀取當前總電能、讀取當前實時數據幾個接口來交換數據；
[0077]所述配置精度校準參數接口，僅在電能表出廠前使用，用于電能表生產廠家校準電能表精度，電能表設定為出廠狀態后該接口自動禁止。該接口內容為非法制計量組件向法制計量組件寫入校準后的參數，包括電壓、電流的角差、比差調整系數；
[0078]所述更新系統時間接口，用于電能表運行期間，非法制計量組件通過通信廣播校時、修改時間后，將時間更新到法制計量組件，時間格式為精確到秒的年月日時分秒；
[0079]所述讀取分鐘增量電能接口，用于非法制計量組件讀取法制計量組件的分鐘增量電能及其時標數據，使用該數據計算得到總電能、費率電能、需量;分為兩種類型，一個是讀取最新的分鐘增量電能，由非法制計量組件直接讀取法制計量組件對應地址數據即可；一個是讀取歷史分鐘增量電能，由非法制計量組件向法制計量組件寫入要讀取的分鐘增量電能的時標，格式為年月日時分，然后法制計量組件檢索對應分鐘增量電能并存放到固定地址，再由非法制計量組件讀取該地址數據;法制計量組件的檢索順序是，從最新分鐘增量電能時標開始向前檢索，直到檢索到對應時標為止，如遍歷所有緩存均檢索不到，則返回數據值為O的增量電能；
[0080]所述讀取當前總電能接口，用于非法制計量組件讀取法制計量組件的總電能數據，使用該數據對分鐘增量電能的完整性進行校驗；
[0081 ]所述讀取前實時數據接口，用于非法制計量組件讀取法制計量組件的實時測量數據，包括當前電壓、電流、功率、功率因數等；
[0082]上述數據接口中，分鐘增量電能是指以分鐘為基本單位，累計計算到的該分鐘內的基本電能累計增量值，包括總及分相的正向有功、反向有功、四象限無功增量電能。
[0083]基于上述接口的電能、需量計算，全部以分鐘增量電能作為基本數據單元，由法制計量組件計算得到分鐘增量電能，并緩存起來，然后由非法制計量組件讀取分鐘增量電能，計算電能、需量，具體方法如下:
[0084]法制計量組件計算分鐘增量電能的方法是，通過精準秒脈沖中斷控制時間，當分鐘發生翻轉，即時鐘的秒、毫秒數均為零時，將該時刻作為前一個分鐘增量電能累計結束及下一個分鐘增量電能累計開始的時刻，此時將前一個分鐘增量電能存儲到RAM，并將下一個分鐘增量電能從零開始累計;為了保證精度，精準秒脈沖中斷及時間由法制計量組件通過直接連接RTC(實時時鐘控制器)來獲取;為了降低分鐘增量電能在分鐘翻轉時帶來的電能累計誤差，法制計量組件內部采用精度為Ims的時鐘來控制電能的累計；
[0085]法制計量組件緩存分鐘增量電能的方法是，法制計量組件內部自帶RAM、或外接RAM芯片，將計算好的每一條分鐘增量電能按計算順序緩存在RAM中，采用循環緩存方式，每一條增量電能數據包括精確到分鐘的年月日時分時間，該分鐘的總及分相的正向有功、反向有功、四象限無功增量電能，具體緩存的最大數量由RAM的容量大小而定；
[0086]由于上電與掉電的時刻是隨機的，法制計量組件需要針對上電后第一條與掉電前最后一條增量電能進行特殊處理。上電后的第一條增量電能，不等待分鐘翻轉，而是在上電后便立即啟動累計，對應時標通過對當前時刻按分鐘取整得到；掉電前的最后一條增量電能，為了避免因掉電而無法保存，當檢測到三相失壓后便立即保存該分鐘增量電能；
[0087]非法制計量組件在讀取處理每一條分鐘增量電能后，均記憶該分鐘增量電能對應的時標，在處理下一條分鐘增量電能時，如發現時標順序不連續，分兩種情況分別特殊處理:如時標相對超前，說明中途系統時間修改，需調整時段與分鐘增量電能時標一致，再進行電能、需量的計算；如時標相對滯后，說明中途丟失了增量電能，此時先根據時標順序依次讀取丟失的增量電能，再讀取最新增量電能，并用這些增量電能進行電能、需量的計算；
[0088]非法制計量組件計算電能、需量的方法是，讀取分鐘增量電能后，對每一分鐘的總及分相的正向有功、反向有功、四象限無功增量電能進行累計得到總及分相的正向有功、反向有功、四象限無功電能，根據有功組合、無功組合方式的配置字，計算得到總及分相的組合有功總電能、組合無功總電能；同時，根據分時計費的配置，分析該分鐘時間對應的費率號，將該分鐘增量電能累計到對應的費率電能數據中；另外，根據配置的需量計算周期、計算模式，使用需量計算周期內的總增量電能除以周期時間，即可得到該周期內的總及分相的正向有功、反向有功、四象限無功、組合有功、組合無功需量；
[0089]為了便于檢驗，非法制計量組件的通信模塊中緩存了最近100條分鐘增量電能數據，可以通過DL/T645規約讀取。
[0090]采用上述接口及該接口的電能、需量計算方法，通過法制計量相關組件獨立運行及獨立存儲，確保即便非法制計量模塊暫時失效，也可以在其恢復后通過讀取緩存的歷史分鐘增量電能數據來恢復失效期間的總電能、分時計費電能、需量。
[0091]要驗證采用上述接口后是否滿足IR46計量獨立性要求，本發明設計了一種測試方法，測試前將被測試電能表與標準電能表的電壓并接、電流串接，然后采用如下測試步驟:
[0092]第一，測試分鐘增量電能的準確度。其方法是，將電流從O加到參比電流，連續加量
I小時，然后撤除施加電流量，通過DL/T645規約讀取被測試電能表的最近60條增量電能，計算其總和，與標準表進行比較，計算相對誤差；
[0093]第二，測試總電能計量獨立性。其方法是，將電流從O加到參比電流，然后通過硬件復位、或者對非法制計量組件軟件進行升級來單獨停止非法制計量組件的運行，停止時間為I分鐘，之后恢復非法制計量組件運行，再等待I分鐘后，撤除施加電流量，讀取被測試電能表總電能，與標準表進行比較，計算相對誤差；
[0094]第三，測試費率電能計量獨立性。其方法是，將電流從O加到參比電流，在費率切換時刻前，單獨停止非法制計量組件的運行，等到費率切換時間到后，恢復非法制計量組件運行，再等待I分鐘后，撤除施加電流量，讀取被測試電能表費率切換前后兩種費率的費率電能，與標準表進行比較，計算相對誤差。
[0095]采用上述測試方法，首先驗證電能表內部存在分鐘增量電能，其次通過測試總電能、費率電能，驗證了分鐘增量電能是由法制計量組件計算生成的，證實了不論非法制計量組件是否運行，分鐘增量電能的計算與存儲都不會受到影響，從而驗證了法制計量組件的獨立性。
[0096]實施例3
[0097]參見圖1，本發明提供的滿足IR46計量獨立性要求的電能表數據接口，將電能表分為法制計量組件與非法制計量組件，兩個組件之間通過配置精度校準參數、更新系統時間、讀取分鐘增量電能、讀取當前總電能、讀取當前實時數據幾個接口來交換數據。由于需要定義新的電能數據接口，現有的計量芯片無法滿足要求，因此采用了CPU+DSP的實現方式，以CPU為核心構成非法制計量組件，以DSP為核心構成法制計量組件。其中，DSP外部直接連接RTC芯片8025，并擴展32KB的FRAM(鐵電存儲器，存儲后掉電不丟失)用來緩存分鐘增量電能。DSP與ARM之間通過I2C總線連接，其中ARM為主機，DSP為從機，本發明的各種接口均采用ARM向DSP寫入命令，然后從DSP讀取對應結果數據的數據交換模式，具體實現方式如下:
[0098]配置精度校準參數接口，僅在出廠前通過精度校準軟件使用，具體方法是，精度校準軟件計算好電壓、電流的角差、比差調整系數并寫入到非法制計量組件，由非法制計量組件向法制計量組件寫入角差、比差調整系數，然后法制計量組件根據最新的調整系數計算電能，并將結果反饋給非法制計量組件，再反饋給精度校準軟件，直到達到預期精度為止。為了避免電能表出廠后精度系數遭到破壞，電能表內部設置一個出廠狀態控制字，出廠前將該狀態字置I，禁止出廠后精度系數的修改；
[0099]更新系統時間接口，當非法制計量組件通信模塊收到廣播校時、修改時間命令后，將新的時間寫入到法制計量組件，時間格式為精確到秒的年月日時分秒；
[0100]讀取分鐘增量電能接口，采用兩種方式，一個是讀取最新的分鐘增量電能，由非法制計量組件直接讀取法制計量組件對應地址數據即可;一個是讀取歷史分鐘增量電能，由非法制計量組件向法制計量組件寫入要讀取的分鐘增量電能的時標，格式為年月日時分，然后法制計量組件檢索對應分鐘增量電能并存放到固定地址，再由非法制計量組件讀取該地址數據;法制計量組件的檢索順序是，從最新分鐘增量電能時標開始向前檢索，直到檢索到對應時標為止，如遍歷所有緩存均檢索不到，則返回數據值為O的增量電能；
[0101]讀取當前總電能接口，由非法制計量組件直接讀取法制計量組件各總電能對應地址數據即可；
[0102]讀取前實時數據接口由非法制計量組件直接讀取法制計量組件各實時測量對應地址數據即可。
[0103]上述數據接口中，分鐘增量電能是指以分鐘為基本單位，累計計算到的該分鐘內的基本電能累計增量值，包括總及分相的正向有功、反向有功、四象限無功增量電能。
[0104]本實施例提供的法制計量組件與非法制計量組件的內部功能模塊實現方法說明如下:
[0105]法制計量組件分為時鐘模塊、采樣模塊、計量模塊。時鐘模塊連接外部RTC以獲取時鐘，并通過內部定時器分頻得到基本時間單元;采樣模塊通過AD將外部電壓、電流模擬信號轉換為數字信號;計量模塊使用采樣數字信號，通過時鐘信號控制，進行分鐘增量電能累計、實時測量數據的計算。
[0106]非法制計量組件分為計算模塊、存儲模塊、通信模塊、顯示模塊。計算模塊讀取法制計量模塊的分鐘增量電能、實時測量數據，并使用分鐘增量電能計算電能、需量;存儲模塊將計算模塊計算后的數據進行存儲，并進行事件記錄、結算轉存、凍結、負荷記錄的處理及存儲;通信模塊完成對RS-485、紅外接口的響應及DL/T645規約的處理，以及時間修改、校時后向法制計量模塊更新系統時間；顯示模塊完成按鍵響應，實現自動循環、按鍵循環、自檢的顯示處理。
[0107]參見圖2和圖3，對以分鐘增量電能作為基本數據單元計算電能、需量的方法進行了說明，其中，圖2為本發明的法制計量模塊流程，圖3為本發明的非法制計量模塊流程，具體流程如下:
[0108]法制計量組件計算分鐘增量電能的步驟:以Ims為最小時間單位累計電能，并通過外部RTC來控制時鐘，通過接受RTC芯片的秒中斷，當收到中斷后發現分鐘發生翻轉，即時鐘的秒、毫秒數均為零時，將該時刻作為前一個分鐘增量電能累計結束及下一個分鐘增量電能累計開始的時刻，此時將前一個分鐘增量電能存儲到RAM，并將下一個分鐘增量電能從零開始累計；
[0109]法制計量組件緩存分鐘增量電能的方法是，法制計量組件外部擴展了32KB的FRAM，將計算好的每一條分鐘增量電能按計算順序緩存在FRAM中，采用循環緩存方式，每一條增量電能數據包括精確到分鐘的年月日時分時間，該分鐘的總及分相的正向有功、反向有功、四象限無功增量電能，由于每一條分鐘增量電能的存儲大小為25字節，考慮到預留，本發明實施時分鐘增量電能緩存容量為1200條，即連續20小時的數據；
[0110]非法制計量組件在讀取處理每一條分鐘增量電能后，均記憶該分鐘增量電能對應的時標，在處理下一條分鐘增量電能時，如發現時標順序不連續，分兩種情況分別特殊處理:如時標相對超前，說明中途系統時間修改，調整時段與分鐘增量電能時標一致，再進行電能、需量的計算；如時標相對滯后，說明中途丟失了增量電能，此時先根據時標順序依次讀取丟失的增量電能，再讀取最新增量電能，并用這些增量電能進行電能、需量的計算；
[0111]非法制計量組件計算電能、需量的方法是，讀取分鐘增量電能后，對每一分鐘的總及分相的正向有功、反向有功、四象限無功增量電能進行累計得到總及分相的正向有功、反向有功、四象限無功電能，根據有功組合、無功組合方式的配置字，計算得到總及分相的組合有功總電能、組合無功總電能；同時，根據分時計費的配置，分析該分鐘時間對應的費率號，將該分鐘增量電能累計到對應的費率電能數據中；另外，根據配置的需量計算周期、計算模式，使用需量計算周期內的總增量電能除以周期時間，即可得到該周期內的總及分相的正向有功、反向有功、四象限無功、組合有功、組合無功需量，例如需量計算周期為5分鐘，計算模式為滑差式，滑差時間I分鐘，累計到的最近5分鐘的總正向有功增量電能為
0.015kWh，則本周期內總正向有功需量計算結果為0.015kWh/5min = 0.18kW;
[0112]為了便于檢驗，非法制計量組件的通信模塊中具備最近100條分鐘增量電能數據，可以通過DL/T645規約讀取。為此，DL/T645規約中擴展了 DI3為07的分鐘增量電能數據標識編碼表，每一個標識對應一組分鐘增量電能數據，包括精確到分的時標，以及總及分相的正向有功、反向有功、四象限無功增量電能。
[0113]由于上電與掉電的時刻是隨機的，法制計量組件需要針對上電后第一條與掉電前最后一條增量電能進行特殊處理。上電后的第一條增量電能，不等待分鐘翻轉，而是在上電后便立即啟動累計，對應時標通過對當前時刻按分鐘取整得到；掉電前的最后一條增量電能，為了避免因掉電而無法保存，當檢測到三相失壓后便立即保存該分鐘增量電能。
[0114]為了驗證采用上述接口后是否滿足IR46計量獨立性要求，采用校表臺進行實測，由于校表臺內部已經將被測試電表的接線端子與標準電能表的電壓并接、電流串接，因此測試時將被測試電能表直接接入即可，具體測試步驟如下:
[0115]第一，測試分鐘增量電能的準確度。其方法是，將電流從O加到參比電流(由廠家標定，如0.3A、1.5A)，連續加量I小時，然后撤除施加電流量，通過DL/T645規約讀取被測試電能表的最近100條增量電能，計算其總和，與標準表進行比較，計算相對誤差；
[0116]第二，測試總電能計量獨立性。其方法是，將電流從O加到參比電流，然后通過硬件復位、或者對非法制計量組件軟件進行升級來單獨停止非法制計量組件的運行，停止時間為I分鐘，之后恢復非法制計量組件運行，再等待I分鐘后，撤除施加電流量，讀取被測試電能表總電能，與標準表進行比較，計算相對誤差；
[0117]第三，測試費率電能計量獨立性。其方法是，將電流從O加到參比電流，在費率切換時刻前，單獨停止非法制計量組件的運行，等到費率切換時間到后，恢復非法制計量組件運行，再等待I分鐘后，撤除施加電流量，讀取被測試電能表費率切換前后兩種費率的費率電能，與標準表進行比較，計算相對誤差。
[0118]采用上述方法對所研制的電能表進行檢驗，將該結果與采用常規電能計算方法的電能表進行對比，結果表明，采用本發明的電能表并未帶來額外的誤差。
[0119]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.滿足IR46計量獨立性要求電能表數據接口，其特征在于:包括法制計量組件與非法制計量組件，所述非法制計量組件包括顯示模塊、通信模塊、存儲模塊和計算模塊;所述法制計量組件包括時鐘模塊、計量模塊和采樣模塊； 所述時鐘模塊連接外部RTC以獲取時鐘，并通過內部定時器分頻得到基本時間單元； 所述采樣模塊用于采集并將外部電壓、電流模擬信號轉換為數字信號； 所述計量模塊通過時鐘信號控制來計算分鐘增量電能累計和實時測量數據； 所述計算模塊讀取法制計量模塊的分鐘增量電能和實時測量數據，并使用分鐘增量電能來計算電能和需量，其中需量是指一段時間內的平均功率，通過一段時間內的總分鐘增量電能除以時間獲得； 所述存儲模塊將計算模塊計算后的數據進行存儲，并進行事件記錄、結算轉存、凍結、負荷記錄的處理及存儲； 所述通信模塊用于處理接口規約以及時間修改、校時后向法制計量模塊更新系統時間，其中規約數據內容從存儲模塊獲取； 所述顯示模塊用于響應按鍵請求并實現自動循環、按鍵循環、自檢的顯示處理，其中顯示內容從存儲模塊獲取。2.如權利要求1所述的滿足IR46計量獨立性要求電能表數據接口，其特征在于:所述計量模塊中分鐘增量電能的計算采用以下步驟: 通過精準秒脈沖中斷控制時間，當分鐘發生翻轉時，將該時刻作為前一個分鐘增量電能累計結束及下一個分鐘增量電能累計開始的時刻，將前一個分鐘增量電能存儲到RAM，并將下一個分鐘增量電能從零開始累計； 所述精準秒脈沖中斷及控制時間通過計量模塊連接實時時鐘控制器RTC來獲取。3.如權利要求1所述的滿足IR46計量獨立性要求電能表數據接口，其特征在于:所述計算模塊采用以下步驟來實現: SII:讀取處理每條分鐘增量電能； S12:獲取分鐘增量電能對應的時標； S13:比較下一條分鐘增量電能對應的時標，判斷時標順序是否連續，如果連續，則進入步驟SI 6; S14:如果時標相對超前，則調整時段與分鐘增量電能時標一致，并進入步驟S6; S15:如果時標相對滯后，則先根據時標順序依次讀取丟失的增量電能，再讀取最新增量電能，并進入步驟S6; S16:根據時標計算總電能、費率電能和需量，返回步驟S I。4.如權利要求1所述的滿足IR46計量獨立性要求電能表數據接口，其特征在于:所述非法制計量組件采用以下方法來計算電能和需量: 讀取分鐘增量電能后，對每分鐘的總及分相的正向有功、反向有功、四象限無功增量電能進行累計得到總及分相的正向有功、反向有功、四象限無功電能； 根據有功組合、無功組合方式的配置字，計算得到總及分相的組合有功總電能、組合無功總電能；同時，根據分時計費的配置，分析該分鐘時間對應的費率號，將該分鐘增量電能累計到對應的費率電能數據中； 根據配置的需量計算周期、計算模式，使用需量計算周期內的總增量電能除以周期時間，得到周期內的總及分相的正向有功、反向有功、四象限無功、組合有功、組合無功需量。5.滿足IR46計量獨立性要求電能表數據接口驗證方法，其特征在于:包括以下步驟: S1:將被測試電能表與標準電能表的電壓并接及電流串接； S2:測試分鐘增量電能的準確度:將電流連續加量到參比電流，然后撤除施加電流量，讀取被測試電能表的若干條增量電能，計算其總和，與標準表進行比較，計算相對誤差。6.如權利要求5所述的滿足IR46計量獨立性要求電能表數據接口驗證方法，其特征在于:還包括以下步驟: S 3:測試總電能計量獨立性:將電流連續加量到參比電流，然后通過硬件復位、或者對非法制計量組件軟件進行升級來單獨停止非法制計量組件的運行，按照預設時間停止，之后恢復非法制計量組件運行后，撤除施加電流量，讀取被測試電能表總電能，與標準表進行比較，計算相對誤差。7.如權利要求5所述的滿足IR46計量獨立性要求電能表數據接口驗證方法，其特征在于:還包括以下步驟: S4:測試費率電能計量獨立性:將電流連續加量到參比電流，在費率切換時刻前，單獨停止非法制計量組件的運行，等到費率切換時間到后，恢復非法制計量組件運行后，撤除施加電流量，讀取被測試電能表費率切換前后兩種費率的費率電能，與標準表進行比較，計算相對誤差。
【文檔編號】G01R22/06GK105974192SQ201610294887
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月5日
【發明人】歐習洋, 侯興哲, 曾幼松, 王新華, 周孔均, 周全, 李享友, 張進, 吉暢, 朱英, 楊慧, 陳堅, 占子飛
【申請人】國網重慶市電力公司電力科學研究院, 國家電網公司, 深圳市中電電力技術股份有限公司