用于電能表測試的射頻試驗測試系統的制作方法
【專利摘要】用于電能表測試的射頻試驗測試系統，屬于電力應用領域，其結構包括控制測試系統運行的測試主機和為被檢電能表提供測試環境的電波暗室，所述測試主機的網口與路由器相連，所述路由器的網口分別與信號發生器、EMI測試接收機和電能表檢定裝置的網口相連；在所述電波暗室內設有天線，所述天線包括發射天線和接收天線，所述信號發生器與所述發射天線相連接實現信號輸出，所述EMI測試接收機與所述接收天線相連接實現對接收信號的分析；所述電能表檢定裝置為被檢電能表提供工作參比條件并實現電能表性能測試。本實用新型能實時收集并分析監測數據，測試功能方便快捷，大幅降低了運檢成本和檢測時間，數值的精確程度得到有效保障。
【專利說明】
用于電能表測試的射頻試驗測試系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及智能化電能表的射頻電磁場試驗測試，具體地說是一種用于電能表測試的射頻試驗測試系統，屬于電力應用領域。
【背景技術】
[0002]電力系統中供電網絡密集，電磁環境復雜，開關操作、強電場、運行方式、工頻磁場和雷電沖擊乃至故障等外界因素都會促使整個系統產生大量的電磁干擾現象，導致電力系統供電網絡中的儀器儀表精度、性能等指標受到影響而不能正常運作，如微機繼電保護裝置誤動作、電能表失壓、測控裝置傳送數據錯誤和勵磁調節器失控事故等。
[0003]在電能表全性能和抽樣驗收試驗中電能表射頻試驗，如射頻電磁場抗擾度試驗和無線電干擾抑制試驗是考核電能表質量的關鍵測試項目。電能表射頻電磁場抗擾度試驗和無線電干擾抑制試驗測試中的抗擾度測試是考核電能表在電磁干擾作用下誤差是否能符合標準規定的要求及電能表電量在強電磁場作用下是否會發生改變的情況。但是，目前的輻射電磁場試驗和電能表檢定裝置是兩套單獨系統，從系統構架來說，現有射頻電磁場試驗系統和電能表檢定系統兩者獨立且射頻電磁場抗擾度是掃頻試驗，操作人員無法手動準確的同時記錄頻點和誤差數據。而且其測試功能單一，一旦出現錯誤全部試驗必須重新開始，嚴重降低效率。還存在天線及被測電能表的方向不便調節，電波暗室閑置時不便拆除、導致資源浪費等問題。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于克服上述現有技術的缺陷，提供一種多功能、實時、可靠的適用于電能表射頻電磁場抗擾度試驗和無線電干擾抑制試驗的射頻試驗測試系統，該系統充分利用電能表檢定裝置的多功能性，可完成電能表多種不同狀態下的試驗項目。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采取的技術方案是:用于電能表測試的射頻試驗測試系統，包括控制測試系統運行的測試主機和為被檢電能表提供測試環境的電波暗室，所述測試主機的網口與路由器相連，所述路由器的網口分別與信號發生器、EMI測試接收機和電能表檢定裝置的網口相連;所述的電波暗室包括屏蔽室和吸波材料，所述屏蔽室包括屏蔽殼體和屏蔽門，所述屏蔽殼體為拼裝式結構;在所述電波暗室內設有天線，所述天線包括發射天線和接收天線，所述信號發生器與所述發射天線相連接實現信號輸出，所述EMI測試接收機與所述接收天線相連接實現對接收信號的分析;所述電能表檢定裝置為被檢電能表提供工作參比條件并實現電能表性能測試。
[0006]為便于調整天線和被檢電能表的方向，進一步的技術方案為:所述的電波暗室內設有用于安裝天線的天線塔和用于承載被檢電能表的轉臺，所述的天線塔設有轉動部，所述天線安裝在所述轉動部，所述轉臺的上表面設有電能表固定裝置;所述天線塔和所述轉臺均通過轉臺天線塔控制器進行控制，所述轉臺天線塔控制器的網口與所述路由器的網口相連。
[0007]所述的天線塔包括一底座，底座內設有驅動裝置，所述驅動裝置的輸出軸連接所述轉動部。
[0008]為提高天線發射的電磁信號的場強，進一步的技術方案為:在所述信號發生器和所述天線之間設有射頻開關和功率放大器，所述射頻開關的網口與所述路由器的網口相連，所述信號發生器的輸出端口與所述射頻開關相連，所述射頻開關由所述測試主機進行控制并將所述信號發生器的輸出信號送入所述功率放大器，所述功率放大器的輸出端口連接所述發射天線實現信號輸出。
[0009]為了保證進入EMI測試接收機的信號的有效性，進一步的技術方案為:在所述EMI測試接收機和所述天線之間設有射頻開關及阻帶濾波器，所述射頻開關及阻帶濾波器的網口與所述路由器的網口相連，所述接收天線接收到的信號經過所述射頻開關及阻帶濾波器輸入給所述EMI測試接收機。
[0010]進一步的技術方案為:所述電能表檢定裝置上連接有濾波器，所述電能表檢定裝置通過所述濾波器連接被檢電能表。濾波器能夠把不需要的波濾除，便于電能表檢定裝置對被檢電能表提供工作參比條件并實現智能電能表相關性能測試。
[0011]為使測試系統的結構更加緊湊，進一步的技術方案為:所述的天線為將發射天線和接收天線集成在一起的收發天線。
[0012]為便于人們實時了解場強是否滿足試驗要求，進一步的技術方案為:所述的電波暗室內設有場強探頭實時檢測場強大小。
[0013]進一步的技術方案為:所述的測試主機為電腦。
[0014]進一步的技術方案為:所述的電能表固定裝置為彈性夾片、移動夾板、壓片或者壓板。
[0015]本實用新型利用網絡通信及接口技術，包括但不限于以太網、RS232接口、GPIB總線、CAN總線、RS485接口、USB接口，通過所述路由器實現所述測試主機、電能表檢定裝置及射頻電磁場試驗測試裝置之間的數據交互及協議轉換，通過所述測試主機完成測試及數據交互控制。
[0016]本實用新型的有益效果是:
[0017]1、通過路由器實現信號發生器、EMI測試接收機等試驗裝置和電能表檢定裝置之間的數據通信，自動化程度高，能夠自動完成電能表在射頻電磁場抗擾度試驗和無線電干擾抑制試驗中的測試，降低工作人員的工作量。
[0018]2、可配合現有電能表檢定裝置，實現了射頻電磁場抗擾度試驗測試與電能表檢定的功能集成，完成電能表射頻電磁場抗擾度試驗的自動化測試，實現了掃頻與誤差的同步記錄，解決人工集成操作存在的諸多問題，提高了測試結果的精確度與可信度，降低了運檢成本，大幅節約了檢測及問題定位的時間，提高了工作效率。
[0019]3、電波暗室的屏蔽殼體為拼裝式結構，使用時能夠快速的裝配，閑置時可以拆除，裝拆方便，使用靈活。
[0020]4、該系統能構建無線公網并搭建有載波通信系統，在電波暗室內可實現對無線模塊電能表在無線通信狀態下無線電騷擾限值的試驗測試，能對載波電能表在抄表狀態下的無線電騷擾限值進行測試。
[0021]5、天線塔和轉臺的設置使得天線和被檢電能表方向的調節十分方便，實現自動化調節，轉臺上設置的電能表固定裝置能固定被檢電能表的位置，增加被檢電能表的穩定性， 提高測試結果的準確度。【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型實施例的結構示意圖；[〇〇23]圖2為本實用新型實施例的工作原理圖；[〇〇24]圖3為本實用新型進行試驗時的工作原理框圖；
[0025]圖4為本實用新型射頻電磁場抗擾度10V/m的測試原理圖。
[0026]圖中:1_測試主機，2-路由器，3-信號發生器，4-EMI測試接收機，5-轉臺天線塔控制器，6-電能表檢定裝置，7-被檢電能表，8-天線，9-電波暗室，10-轉臺，11-天線塔，12-射頻開關，13-射頻開關及阻帶濾波器，14-功率放大器，15-濾波器。【具體實施方式】
[0027]下面結合說明書附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的描述:
[0028]如圖1所示，用于電能表測試的射頻試驗測試系統，包括測試主機1、電能表檢定裝置6、電能表射頻電磁場抗擾度和無線電干擾抑制試驗裝置以及實現上述三者之間數據通信的路由器2,還包括為被檢電能表提供測試環境的電波暗室9。所述的電波暗室9包括屏蔽室和吸波材料，所述屏蔽室包括屏蔽殼體和屏蔽門，所述屏蔽殼體為拼裝式結構。
[0029]測試主機1由裝有電能表射頻電磁場抗擾度試驗和無線電干擾抑制試驗的測試系統的電腦構成，射頻電磁場抗擾度試驗和無線電干擾抑制試驗均為本領域的技術人員已掌握試驗方法的試驗，因此該測試系統采用現有的測試系統即可；電能表射頻電磁場抗擾度和無線電干擾抑制試驗裝置由信號發生器3、EMI測試接收機4、射頻開關12、射頻開關及阻帶濾波器13、功率放大器14和天線8等構成。
[0030]所述的電波暗室9內設有用于安裝天線8的天線塔11和用于承載被檢電能表7的轉臺10,所述天線塔11和所述轉臺10均通過轉臺天線塔控制器5進行控制，所述轉臺天線塔控制器5的網口與所述路由器2的網口相連。
[0031]所述的天線塔11設有轉動部，所述天線安裝在所述轉動部，所述的天線塔11包括一底座，底座內設有驅動裝置，所述驅動裝置的輸出軸連接所述轉動部，驅動裝置可采用伺服電機。所述轉臺10的上表面設有固定電能表的彈性夾片。
[0032]所述天線8包括發射天線和接收天線，天線8為將發射天線和接收天線集成在一起的收發天線，所述信號發生器3與所述發射天線相連接實現信號輸出，所述EMI測試接收機4 與所述接收天線相連接實現對接收信號的分析。
[0033]如圖2所示，當為射頻電磁場抗擾度試驗時，測試主機1的網口與路由器2相連，路由器2的網口分別與信號發生器3的網口、EMI測試接收機4的網口、轉臺天線塔控制器5的網口、電能表檢定裝置6的網口、射頻開關12的網口和射頻開關及阻帶濾波器13的網口相連。 信號發生器3的輸出端口與射頻開關12相連，經過由測試主機控制的射頻開關12的切換將輸出信號送入對應的功率放大器14，功率放大器14的輸出端口最終連接天線8的發射天線， 實現信號輸出，最終達到所需場強要求。[〇〇34]當為無線電干擾抑制試驗時，天線8的接收天線將接收到的信號輸入給射頻開關及阻帶濾波器13,射頻開關及阻帶濾波器13將接收信號輸入給EMI測試接收機4，EMI測試接收機4通過路由器2由測試主機1操控，實現對接收信號的分析。測試主機1通過路由器2給轉臺天線塔控制器5發送命令，轉臺天線塔控制器5通過光纖信號分別控制轉臺10和天線塔 11，實現轉臺與天線塔的自動運行。電能表檢定裝置6通過相應濾波器15對被檢電能表7提供工作參比條件并實現智能電能表相關性能測試。[〇〇35] 如圖3所示為本實用新型試驗進行的工作原理框圖，試驗開始時測試主機1通過路由器2發送通信接口指令訪問并檢測各試驗裝置狀態是否可控，如果不可控進行報警提示， 試驗人員對報警設備進行核查，確認無誤后關閉報警提示，測試主機1再次檢測設備狀態， 設備全部受控后可進入試驗設定。
[0036]對于射頻電磁場抗擾度試驗，通過遠程指令控制測試設備發送指定頻點、指定波形、指定強度、指定極化方向、指定駐留時間的干擾信號，對被測電能表指定接口或指定方位進行干擾。在電能表檢定裝置6對電能表施加指定條件(包括參比條件和各種特定條件) 的情況下，開展l〇V/m和30V/m的測試。試驗可通過場強探頭實時檢測實際發射的場強大小， 如果因特殊原因導致實際檢測場強不滿足要求，需重新規范實驗室條件，滿足后方可開始實試驗。
[0037]對10V/m場強試驗，由測試主機1根據校準文件對信號發生器3進行控制使之在全頻率范圍發射l〇V/m場強信號，10V/m場強信號通過射頻開關12輸入到對應的功率放大器 14,功率放大器14將放大后的信號輸入發射天線，最終實現電波暗室內10V/m的場強環境， 測試過程同步讀取并記錄電能表誤差值，試驗完成后對結果判定并出具檢定報告。對30V/m 場強試驗，電能表檢定裝置6先讀取被檢電能表7試驗前的電量并存儲，然后對被檢電能表7 只施加參比電壓情況下開展30V/m場強試驗(過程與10V/m相似)，射頻場試驗結束后由電能表檢定裝置6讀取被檢電能表7試驗后的電量，并與試驗前的電量相比較，依據相關標準要求對試驗結果判定。
[0038]對于無線電干擾抑制試驗，由電能表檢定裝置6和無線綜測儀給不同規格電能表提供工作環境，由測試主機1控制轉臺天線塔控制器5,實現試驗測試過程中轉臺10與天線塔11的配合運動，測試主機1對EMI測試接收機4進行控制，實現自動化測試，并繪制測試曲線。試驗開始轉臺10與天線塔11運動范圍較大，在大范圍內尋找可能的最大輻射發射頻點； 之后測試主機控制轉臺10與天線塔11運動范圍較小，對找到的多個可能的最大輻射發射頻點進行小范圍精確掃描，測試最大輻射發射值與準確頻點值，最后生成檢測報告。如果測試人員對自動測試結果存在疑問時也可進入手動模式，此時需手動選取輻射發射最大的幾個頻點，然后進入自動掃頻測試。[〇〇39]圖4所示為本實用新型射頻電磁場抗擾度10V/m測試原理圖，測試主機控制試驗環境達到10V/m，同時通過接口指令在每一個測試頻點駐留時間內遠程讀取電能表檢測裝置上的誤差數據記錄，取此測試頻點駐留時間內的誤差最大值作為此點誤差讀數并與測試頻點同步記錄。
[0040]如果因設置校驗圈數過多導致電能表誤差計算時間大于測試頻點駐留時間或其他特殊原因導致的在設定駐留時間內沒有讀取到對應的電能表誤差值的情況，系統自動延長駐留時間直到讀取誤差，當時間超過最大允許時間限制值時提示報警信息，技術人員可對相關設備及線路進行檢查。
[0041]下一個測試頻點重復這一步驟直至測試完成。測試完成后根據測試中保存的數據繪制測試結果曲線(包括測試頻點、誤差數據和誤差限)，并且自動標定低于標準要求的誤差點，給出相應的誤差值。測試人員可以根據測試結果曲線以及標定的誤差點數據清晰的了解到誤差產生的位置、干擾信號特征和誤差的嚴重性，從而分析出誤差產生的原因。測試結果合并保存在文件中，測試人員可以隨時調出以前的測試結果用于同改進設計以后的測試結果進行分析和對比，快速判斷改進效果，也實現測試原始數據的記錄與保存。
[0042]實施本實用新型系統，利用網絡同步技術，實現了無線電干擾抑制試驗和射頻電磁場抗擾度試驗與電能表誤差的同步記錄以及多功能射頻電磁場試驗自動化測試的功能集成，能實時收集并分析監測數據，測試功能方便快捷，大幅降低了運檢成本和檢測時間， 數值的精確程度得到有效保障。
[0043]本實用新型中轉臺10上的電能表固定裝置不限于實施例所述的夾片，還可以采用夾板、壓片或者壓板等。
[0044]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不是本實用新型的全部實施例， 不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、 改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。[〇〇45]除說明書所述技術特征外，其余技術特征均為本領域技術人員已知技術，為突出本實用新型的創新特點，上述技術特征在此不再贅述。
【主權項】
1.用于電能表測試的射頻試驗測試系統，其特征是，包括控制測試系統運行的測試主機和為被檢電能表提供測試環境的電波暗室，所述測試主機的網口與路由器相連，所述路由器的網口分別與信號發生器、EMI測試接收機和電能表檢定裝置的網口相連； 所述的電波暗室包括屏蔽室和吸波材料，所述屏蔽室包括屏蔽殼體和屏蔽門，所述屏蔽 殼體為拼裝式結構;所述的電波暗室內設有用于安裝天線的天線塔和用于承載被檢電能表的轉臺，所述的天線塔設有轉動部，在所述電波暗室內設有天線，所述的天線為將發射天線和接收天線集成在一起的收發天線，所述天線安裝在所述轉動部，所述轉臺的上表面設有電能表固定裝置;所述的電能表固定裝置為彈性夾片、移動夾板、壓片或者壓板;所述天線塔和所述轉臺均通過轉臺天線塔控制器進行控制，所述轉臺天線塔控制器的網口與所述路由器的網口相連； 所述信號發生器與所述發射天線相連接實現信號輸出，所述EMI測試接收機與所述接收天線連接實現對接收信號的分析;所述電能表檢定裝置為被檢電能表提供工作參比條件并實現電能表性能測試。2.根據權利要求1所述的用于電能表測試的射頻試驗測試系統，其特征是，所述的天線塔包括一底座，底座內設有驅動裝置，所述驅動裝置的輸出軸連接所述轉動部。3.根據權利要求1所述的用于電能表測試的射頻試驗測試系統，其特征是，在所述信號發生器和所述天線之間設有射頻開關和功率放大器，所述射頻開關的網口與所述路由器的網口相連，所述信號發生器的輸出端口與所述射頻開關相連，所述射頻開關由所述測試主機進行控制并將所述信號發生器的輸出信號送入所述功率放大器，所述功率放大器的輸出端口連接所述發射天線實現信號輸出。4.根據權利要求1所述的用于電能表測試的射頻試驗測試系統，其特征是，在所述EMI測試接收機和所述天線之間設有射頻開關及阻帶濾波器，所述射頻開關及阻帶濾波器的網口與所述路由器的網口相連，所述接收天線接收到的信號經過所述射頻開關及阻帶濾波器輸入給所述EMI測試接收機。5.根據權利要求1所述的用于電能表測試的射頻試驗測試系統，其特征是，所述電能表檢定裝置上連接有濾波器，所述電能表檢定裝置通過所述濾波器連接被檢電能表。6.根據權利要求1所述的用于電能表測試的射頻試驗測試系統，其特征是，所述的電波暗室內設有場強探頭實時檢測場強大小。7.根據權利要求1所述的用于電能表測試的射頻試驗測試系統，其特征是，所述的測試主機為電腦。
【文檔編號】G01R35/04GK205620533SQ201620168216
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月4日
【發明人】王平欣, 李琮琮, 張志 , 杜艷, 陳祉如, 代燕杰, 楊杰, 李霖, 于超
【申請人】國網山東省電力公司電力科學研究院, 國家電網公司