趙 波，馬宇明，李 博

（江蘇省計量科學研究院，南京 210046）

智能電能表功耗測量系統(tǒng)軟件設(shè)計

趙 波，馬宇明，李 博

（江蘇省計量科學研究院，南京 210046）

智能電能表功耗測量是一項重要的試驗項目，介紹了電能表功耗測量儀和連接，著重分析了功耗測量系統(tǒng)軟件的設(shè)計。該軟件用于功耗測量數(shù)據(jù)采集，分析了其中的關(guān)鍵技術(shù)，給出了LabVIEW設(shè)計框圖。該軟件實現(xiàn)了智能電能表功耗數(shù)據(jù)的自動化測量。

智能電能表；功耗；LabVIEW

引言

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)在世界各國興起，智能電能表作為智能電網(wǎng)的終端，在世界各國得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。智能電能表計量的準確性、可靠性依然是人們關(guān)注的焦點，它直接影響發(fā)電企業(yè)、供電企業(yè)和用電客戶的經(jīng)濟利益。其中，智能電能表的自身功耗測量是一個非常重要的性能試驗項目[1]。

電能表功耗檢測包括三項數(shù)據(jù)：電壓線路有功功耗、視在功耗和電流線路視在功耗?，F(xiàn)行的電能表功耗檢測方法存在可以改進的地方。目前多采用多功能數(shù)字萬用表測量電壓回路、電流回路視在功耗和瓦特表測量電壓回路有功功耗的方法進行電能表功耗的測量，由于多功能數(shù)字萬用表本身精度不高，且測量交流有效值不是真有效值，因此測量結(jié)果并不準確；再次瓦特表可操作性不強，不方便操作。另外，使用目前方法還存在多臺儀表分別測量，數(shù)據(jù)需要計算才能得到結(jié)果等麻煩，而且使用萬用表表筆接入強電回路，存在一定的安全隱患。綜上，研發(fā)出一種測量精度高、可操作性強的智能電能表功耗測量裝置是電能表功耗計量行業(yè)的迫切需要。

1 硬件設(shè)計與測量

為此，項目組研發(fā)了手持式硬件終端：智能電能表功耗檢測測量儀，其實物照片和結(jié)構(gòu)如圖1所示[2]。利用該手持功耗檢測裝置進行電能表功耗測量的連接圖如圖2所示。使用電能表校驗標準信號源給被測電能表提供額定電流。功耗儀有5條輸入線，其中3條對應(yīng)接入電壓回路，2條接入電流回路，圖中所示的是單相電能表接入方法。

2 系統(tǒng)軟件配置與功能

為了將手持式功耗儀中的測量數(shù)據(jù)采集到上位計算機，在手持式計算機中采用了PL2303HX芯片，將功耗儀中的數(shù)據(jù)可以通過USB轉(zhuǎn)串行口的方式傳到上位計算機，上位機段采用LabVIEW編寫了采集系統(tǒng)軟件[3]，如圖3所示。

圖1 電能表功耗測量儀實物與結(jié)構(gòu)

圖2 手持功耗儀測量連接示意圖

圖3 系統(tǒng)軟件界面

軟件工作前，首先需要配置與電能表通信的串口號。軟件默認的串口號是上次關(guān)閉該軟件時選擇的串口號，串口的默認參數(shù)為9600bps，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位?？梢詫Υ诘牟ㄌ芈省?shù)據(jù)位等他參數(shù)進行配置。通過選擇不同的報表路徑，用戶可以把生成的報表保存在不同的文件夾中。

智能電能表功耗采集系統(tǒng)軟件系統(tǒng)可劃分為以下6個主要部分：①信息的手動輸入；②數(shù)據(jù)采集和顯示；③歷史數(shù)據(jù)的顯示；④報表生成和打印；⑤串口配置；⑥在線幫助。

3 系統(tǒng)軟件關(guān)鍵技術(shù)

3.1 串口初始化

每當重新運行軟件時，軟件將會選擇上次退出該軟件時的串口號，并配置串口的屬性為9600bps，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，偶校驗，并將串口屬性顯示在主界面的狀態(tài)欄中。對應(yīng)的程序如圖4所示。

3.2 串口配置

如需選擇不同的串口號，需單擊主界面右側(cè)的“配置”按鈕。串口配置程序如圖5所示。

圖4 串口初始化程序

圖5 串口配置程序

3.3 數(shù)據(jù)的采集和顯示

程序初始化完成后單擊主界面右側(cè)的“開始采集”按鈕，按照通信協(xié)議，上位機依次向電能表發(fā)送讀取電壓、讀取電流和讀取功率命令幀，電能表收到合法的命令幀后，將回復(fù)固定格式的電壓、電流和功率數(shù)據(jù)，上位機收到合法的數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進行解析并顯示在主界面的數(shù)據(jù)采集界面中。讀取有功功率功率對應(yīng)的程序如圖6所示。

3.4 報表生成和打印

通過調(diào)用LabVIEW office工具包中word Insert Field.vi可完成報表的生成，具體程序框圖如圖7所示。

完成對電能表的數(shù)據(jù)采集后，可以進行數(shù)據(jù)報表的生成和打印，單擊主界面右側(cè)的“生成報表”按鈕，軟件會將數(shù)據(jù)導入word模板中，單擊主界面右側(cè)的“打印”按鈕，軟件自動將完成打印功能。

圖6 讀取有功功率功率程序

圖7 報表生成和打印程序

4 結(jié)束語

將手持式電能表功耗儀準確連接，對被測表的功耗進行測量后，通過該系統(tǒng)軟件實現(xiàn)了智能電能表功耗數(shù)據(jù)的自動化測量。針對型式評價中一組電能表一般采取3個樣品的方式，系統(tǒng)軟件中設(shè)置了3個表位的數(shù)據(jù)采集，并可以通過軟件，自動出具測試報表，經(jīng)電能計量實驗室應(yīng)用后，效果良好，值得推廣。

[1] 紀峰,徐晴,穆小星,等. 三相三線電能表功耗測試分析方法研究[J]. 電測與儀表, 2014(17):12-17.

[2] 馬宇明,趙波,陳道升,李博,等. 手持式電能表功耗檢測儀：中國，ZL201320621613.8[P]. 2014-04-16.

[3] 趙波,馬宇明,趙敏. 基于LabVIEW的智能電能表溫升檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計[J]. 電子質(zhì)量，2014(7): 16-18.

Design of Smart Meter Energy Consumption Measurement System Software

ZHAO Bo, MA Yu-ming, LI Bo
（Jiangsu Institute of Metrology, Nanjing 210046）

Measurement of smart meter energy consumption is critical in meter quality insurance. This paper introduces a new instrument and its configuration in measuring meter energy consumption. Design of the system software is analyzed in details, including the key technologies and the design flow charts with LabVIEW programming. Smart meter energy consumption measurement is automatically carried out using this system software.

smart meter; energy consumption; LabVIEW

TM933.4

A

1004-7204（2015）01-0040-04

江蘇省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局科技項目（編號：KJ112509）

趙波（1979.12-），男，江蘇張家港人，江蘇省計量科學研究院高級工程師，主要從事計量科技研究與管理工作。