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摘要:隨著智能電網的建設，國網省級計量中心進一步加大對電子式電能表的檢測能力，為滿足對電能表抽檢、全檢、復檢能力，智能檢定在智能電能表檢測環節中起到不可替代的作用，同時也對檢定裝置安全及性能提出了更加嚴格的考驗。在傳統檢定裝置基礎上優化安全檢測設計，提高檢測裝置安全性能，確保檢測人員人身安全，實現智能電能表檢定自動化。

關鍵詞:自動化控制;溫度檢測;續流保護;隔離PT;隔離CT;自動拆接線

隨著國家電子式電能表自動化、集中化檢定的逐步推進，檢定裝置的自動化程度要求也在日漸提升，對檢測裝置的安全性能要求也更加嚴格。每個批次的智能電能表需要在檢定裝置上進行不同類別的檢定，對檢定速度和檢定質量提出了更加嚴格的要求。舊式檢定裝置的使用還停留在人工觀察、人工調控、人工接線方式，隨著大批量智能電表檢定的需要，舊式人工檢定裝置效率和安全性能很難能滿足需求。隨著溫度監測、過載續流、自動旁路、隔離PT、隔離CT等技術的相繼涌現，智能檢定裝置自動化檢定技術相繼成熟，使得檢定裝置能夠在異常狀態的時候做出迅速、準確地判斷，及時報警，保證檢定裝置穩定運行與檢定人員安全生產。

1檢定裝置系統組成

智能檢定裝置是采用ARM芯片STM32作為主控芯片的智能檢測控制系統［1］，配合其他相關硬件，實現了對整個系統的溫度狀態、電流狀態、繼電器狀態的監測與自動化控制。系統既可以作為一個獨立的控制系統運行，還可以配合大型控制系統，組成自動化檢定流水線［2］。1．1系統安全優化設計。智能檢定裝置整個硬件系統采用STM32作為總體控制CPU，配合其他硬件系統，實現了對檢定裝置的實時溫度監測和電流繼電安全保護。整個系統安全優化設計可分為五大模塊:總體控制模塊、溫度檢測模塊、過載檢測模塊、狀態顯示模塊、繼電器控制模塊。整個系統的各個模塊通過CPU的智能控制，實現了對整個檢定系統的安全監測和自動化保護功能［3］。系統的安全設計結構框圖如圖1所示。1．2總體控制模塊總體控制模塊采用主流。CPU控制芯片STM32系列，CPU模塊是整個系統的控制核心，是檢定系統的“大腦”。檢測模塊把測試數據傳送到CPU模塊，由CPU模塊進行處理和計算，同時，CPU模塊對繼電器模塊下達斷開、閉合的命令。另外，通過對檢測模塊測試的溫度數據和過載信號等各個數據的匯總和計算，CPU模塊將每個表位的檢定狀態等信息通過顯示模塊顯示多種檢測狀態［4］，CPU模塊還能把整個系統的各種信息通過通信模塊把數據傳輸到PC軟件中，從而實現了整個系統的智能化控制與友好的人機交互界面。1．3溫度檢測模塊。溫度檢測模塊通過溫度傳感器實時采集檢定裝置電流端子的溫度［5］，并把檢測到的溫度實時與設定的溫度閾值做對比，當實際溫度超過閾值溫度的時候，溫度模塊會向CPU發送一個電平信號，當CPU接收到由溫度模塊發送出來的電平信號之后會立即對繼電器控制模塊下發“旁路”指令，使該表位的旁路繼電器閉合從而切斷經過電表的電流保護設備避免因高溫損壞。溫度檢測模塊主要是通過一個熱敏傳感器來實時采集掛表座上電流端子的溫度，通過實時地解析熱敏電阻阻值的變化，根據熱敏電阻傳感器的T/R對照表來得到對應的溫度。溫度模塊將采集到的溫度值傳遞個給CPU模塊，CPU模塊對比采集溫度值跟設定的溫度閾值，當CPU實際溫度值超限之后，CPU模塊會給繼電器模塊下發“旁路”指令，使得溫度值超限的表位電流旁路繼電器閉合，使溫度超限的表位電流從整個檢定的電流回路切除，但并不影響其他正常表位的電流檢定。溫度檢測模塊控制示意圖如圖2所示。1．4過載檢測模塊。過載檢測模塊通過兩個橋堆構成一個續流板來檢測過載電流信號，并把這個電流信號轉換為電壓信號。此電壓信號給到繼電器控制模塊，使旁路繼電器閉合，同時該電壓信號傳給CPU，觸發過載事件，CPU向繼電器控制模塊下發“旁路”指令，使旁路繼電器閉合，通過這樣硬件跟軟件的雙重“旁路”來避免因某一表位掛表問題而影響整個裝置的自動化檢定。續流檢測模塊用于檢測裝置，通過一組橋堆檢測電路的過載電流，經過一個CT采樣線圈采樣到的電流信號利用一個分壓電阻轉換成電壓值，電壓信號通過驅動電路傳輸到繼電器模塊，使得旁路繼電器閉合;同時CT采樣之后的電壓信號也傳給CPU模塊，CPU模塊接收到這個電壓信號立即給繼電器模塊發送“旁路”指令;通過這樣硬件自身的旁路跟CPU第二次發指令旁路繼電器，保證了在檢測裝置發生電流過載的時候能夠及時地閉合旁路繼電器，將過載表位移除電流回路并且不影響其他表位的正常檢定。1．5繼電器控制模塊。繼電器控制模塊的功能主要是控制旁路繼電器的閉合、斷開。模塊采用了磁保持繼電器，使得繼電器的狀態不會因為突然掉電而改變原來的狀態，保證了檢定裝置在突發狀況下斷電后上電的安全性。同時采用隔離PT與隔離CT技術，將檢測的各表位之間的電壓、電流完全獨立開，表位之間互不影響。隔離電壓源(隔離PT)是將一路電壓信號轉化為多路電壓信號的裝置［6］，不會因為其中一個表位電壓的短路而對整個檢定系統的電壓源造成過載;隔離電流源(隔離CT)是通過互感器原理將電流回路的電流傳遞到各個檢測表位的裝置，即使檢測表位電流回路斷路，電流也可以通過過載檢測與繼電器控制模塊的控制，使電流從“旁路”流過，電流源回路不會有過載現象，減少了對電流源的沖擊［7］。這樣雙重保險的設計將大大減少檢測系統中電壓源與電流源的設備損壞，保證了檢測設備和檢定人員的安全。1．6狀態顯示模塊。狀態顯示模塊是將檢定裝置不同的檢定項目、各種異常狀態通過數碼管顯示出來。狀態顯示模塊是通過CPU主控模塊驅動外設，將檢測設備檢定過程中的各種實時檢測狀態呈現給檢測人員，這樣的設計方便對整個系統的狀態檢測、維護、調試。常見的狀態指示對照表如表1所示。

2優化設計意義

通過對智能檢測裝置系統的安全檢測優化設計，溫度檢測模塊與過載檢測模塊能夠快速判斷檢定系統電流回路的過載以及溫度過高的故障現象，從而快速地切斷與之相關的設備，避免因高溫和過流引起的設備故障，確保檢測系統設備的安全性能;繼電器控制模塊結合隔離電源技術將各檢測表位互相獨立開來，降低檢測過程中各表位互相影響的概率;狀態指示模塊實時呈現檢定系統在檢測過程中的狀態，人機交互更加直觀，方便檢測人員實時掌握檢定系統工作情況。

3結束語

本文詳細介紹了對于電子式電能表檢測裝置系統安全性能的優化設計。系統通過添加不同外設及智能監測模塊，實現了溫度控制、過載電流控制、繼電器控制、表位隔離控制等功能的自動化，提高了檢定系統安全性能、穩定性能，實現電子式電能表全智能檢測，同時提高了檢測人員的安全保護等級，真正意義上實現了全自動檢測過程。

參考文獻:

［1］劉火良．STM32庫開發實戰指南［M］．北京:機械工業出版社，2013．

［2］瞿曉卉，劉宏國．智能電能表自動化流水線檢定系統的設計與實現［J］．山東電力技術，2014(6):36－38．

［3］張斌．電能表自動化檢定系統的應用研究［J］．機電信息，2014(27):90－91．

［4］李忠波．電子技術［M］．北京:機械工業出版社，2002．

［5］邱關源．電路［M］．北京:高等教育出版社，2006．

［6］JEFFKELJIK．ElectricMotors＆MotorControls［M］．Del-mar:CengageLearning，2006．

［7］張燕，黃金娟．電能表智能化檢定流水線系統的研究與應用［J］．電測與儀表，2009，46(12):74－77．

作者:趙皓 李艷 朱勇成 單位:1.國網湖北省電力有限公司 2.湖北華中電力科技開發有限責任公司