Устройство для автоматизированной калибровки однофазных счетчиков электрической энергии
Заявляется полезная модель, в которой к электронно-вычислительной машине, через последовательный интерфейс, подключен однофазный источник тока и напряжения с образцовым счетчиком, а также стенд для подключения испытуемых счетчиков. Стендов может быть несколько. Для снижения затрат времени на калибровку и исключение непосредственного участия человека в этом процессе, то - есть для полной автоматизации калибровки электронных счетчиков электрической энергии дополнительно введен блок управления, соединенный по параллельному интерфейсу с модулем исполнения, который через контактирующее устройство подключается к каждому счетчику.
Устройство работает следующим образом. На стенды устанавливаются калибруемые счетчики и к ним подключаются контактирующие устройства. На блок управления от ЭВМ поступает команда на проверку исходного состояния перемычек регулировочного элемента счетчиков. Если все перемычки замкнуты, программа переходит к процессу измерения погрешности по заданным точкам измерения. Образцовый счетчик в свою очередь измеряет погрешность. ЭВМ производит расчеты средней погрешности, которую можно скомпенсировать удалением перемычек регулировочного элемента каждого счетчика. Определяются перемычки, которые необходимо удалить. Блок управления формирует сигнал на включение токовых ключей в модулях исполнения, которые подают токовый импульс через контактирующие устройства на каждый счетчик, удаляя перемычку. Блок управления посылает команду подтверждения выполнения операции калибровки на ЭВМ.
Заявляемая полезная модель относится к области измерительной техники и предназначена для калибровки фазовой и амплитудной погрешностей счетчиков электрической энергии в автоматизированном режиме.
В настоящее время известны устройства для поверки и калибровки счетчиков электрической энергии, например типа МТЕ фирмы Лэндис и Гир, Швейцария, 2005, а также установка для поверки однофазных счетчиков типа СУ001, выпускаемая ОАО «Концерн Энергомера», г.Невинномысск, Россия; которые содержат электронно-вычислительную машину (ЭВМ) с соответствующей программой и, кроме того, они в своем составе имеют образцовый счетчик, источник питания и стойки для испытания счетчиков электрической энергии. Известные устройства предназначены для поверки электрических параметров электросчетчиков при проведении массовых приемосдаточных и предъявительских испытаний. Наличие ЭВМ позволяет проводить поверку в автоматическом, а калибровку в полуавтоматическом режиме. При этом регулировка метрологических характеристик счетчиков производится ручным способом, т.е. оператором выполняется последовательно регулирование погрешности для каждого проверяемого счетчика электрической энергии.
Недостатками аналогов является то, что при проведении калибровки счетчиков электрической энергии, производится только отображение измеренной погрешности в заданных оператором точках измерения, непосредственно регулировка осуществляется в ручном режиме. При этом оператор производит изменение регулировочного элемента каждого счетчика, погрешность измерения которого находится за пределами допустимой. После этого необходимо повторное измерение погрешности и в случае неудовлетворительного результата регулировки, проводить повторную подгонку регулировочного элемента счетчика. Эти операции
требуют больших затрат времени и большой трудоемкости, а также существует вероятность ошибки, связанной с так называемым человеческим фактором.
Ближайшим из аналогов - прототипом является автоматическая установка для поверки однофазных счетчиков электрической энергии типа ЭНЕРГОМЕРА СУ001, производства ОАО «Концерн Энергомера» ТУ 4222-036-46146329-2003. Установка предназначена для автоматической поверки и регулировки электронных и индукционных однофазных электросчетчиков активной энергии класса точности 1,0 и менее точных.
Прототип состоит из следующих узлов: ЭВМ с программой верхнего уровня, однофазного источника тока и напряжения с образцовым счетчиком и блоком обработки информации, а также из стендов для подключения поверяемых или регулируемых счетчиков, оснащенных блоком гальванической развязки по цепям напряжения (для обеспечения поверки счетчиков, имеющих замкнутую входную цепь тока и напряжения).
Недостатки прототипа также заключаются в высокой трудоемкости процесса калибровки погрешности счетчиков электрической энергии, связанной с поочередной подгонкой регулировочного элемента оператором вручную.
Целью заявляемого устройства является снижение затрат времени на калибровку и исключение непосредственного участия человека в этом процессе, т.е. полная автоматизация операции калибровки электронных счетчиков электрической энергии.
Общие признаки предлагаемой полезной модели с прототипом: наличие ЭВМ, однофазного источника тока и напряжения с образцовым счетчиком и стендов для подключения испытуемых счетчиков.
Указанная цель достигается тем, что к общеизвестным признакам дополнительно вводятся отличительные признаки заявляемой полезной модели, такие как блок управления, соединенный по параллельному интерфейсу с каждым модулем исполнения, которые в свою очередь через контактирующие устройства подключаются к счетчикам.
На фиг.1 изображена структурная схема заявляемого устройства.
К ЭВМ 1, через СОМ-порт последовательного интерфейса RS232 подключен однофазный источник тока и напряжения с образцовым счетчиком 2, выходные сигналы которого (ток и напряжение), подаются на стенды подключения счетчиков 3. На фигуре изображено 3 стенда, но их может быть и больше. К каждому стенду подключено до шести счетчиков электрической энергии 4. Обратная связь стендов 3 с однофазным источником тока и напряжения с образцовым счетчиком 2 осуществляется по последовательному интерфейсу RS485. К второму СОМ-порту последовательного интерфейса RS232 ЭВМ 1 подключен блок управления 5, который по параллельному интерфейсу связан с модулями исполнения 6. Модули исполнения 6 через контактирующие устройства 7 подключены к калибруемым счетчикам электрической энергии 4.
Работа предлагаемого устройства.
Подготовка к работе: В ЭВМ 1 в программе верхнего уровня вводятся точки измерения погрешности, на основании измерений по которым будет производиться расчет средней погрешности счетчика, вводятся параметры измерения (время усреднения, допуск погрешности в каждой точке измерения) и параметры калибровки (схема регулировочного элемента счетчика с дискретным делителем и калибровочная таблица). Калибруемые счетчики 4 устанавливаются на стенды 3 и к ним подключаются контактирующие устройства 7.
После запуска программы с ЭВМ 1 по интерфейсу RS232 через второй СОМ-порт поступает команда на блок управления 5 на проверку исходного состояния перемычек регулировочного элемента счетчиков, блоком управления 5 производится последовательный опрос состояния каждой перемычки, каждого счетчика через модуль исполнения 6 и контактирующее устройство 7. Результат проверки состояния перемычек поступает с блока управления 5 в ЭВМ 1 и отображается программой верхнего уровня. В случае, если все перемычки для каждого счетчика замкнуты, программа переходит к процессу измерения погрешности по
заданным точкам измерения. С ЭВМ 1 по первому СОМ-порту поступают команды на однофазный источник тока и напряжения с образцовым счетчиком 2, который в свою очередь, управляя стендами подключения счетчиков 3, производит измерение погрешности. Результаты измерения поступают в ЭВМ 1, где программой верхнего уровня производится расчет средней погрешности, которую можно скомпенсировать удалением перемычек регулировочного элемента каждого счетчика. На основании регулировочной таблицы производится определение перемычек, которые необходимо удалить для компенсации погрешности и по интерфейсу посылается команда на выполнение регулировки в блок управления 5. Блоком управления 5 формируется сигнал на включение токовых ключей в модуле исполнения 6. Токовый импульс от накопителя энергии в блоке управления 5 подается через контактирующее устройство 7 на счетчик 4, удаляя (пережигая) перемычки регулировочного элемента каждого счетчика. По завершении удаления перемычек всех регулируемых счетчиков, блоком управления 5 посылается команда подтверждения выполнения в ЭВМ 1.
Пример реализации полезной модели может быть следующим:
Блок 1 - ЭВМ - это может быть любой персональный компьютер. Блоки 2, 3 и 4 - однофазный источник тока и напряжения с образцовым счетчиком, а также три стенда со счетчиками могут применяться в составе установки для поверки однофазных счетчиков типа ЭНЕРГОМЕРА СУ001/3-02-РО-К, ТУ 4222-036-46146329-2003, выпускаемой ОАО «Концерн Энергомера», г.Невинномысск.
Блок управления 5 может быть реализован на PIC-контроллере типа PIC16F877A-I/P производства компании MICROCHIP. В качестве преобразователя интерфейса можно использовать микросхему МАХ232АСРЕ производства компании MAXIM. Для реализации управления токовыми ключами можно использовать коммутаторы верхнего и нижнего напряжения типа IPC511G и IPC022G INTERNATIONAL RECTIFIER. Накопитель энергии блока управления 5 можно выполнить из
набора электролитических конденсаторов, включенных параллельно, общая емкость которых выбирается из расчета энергии, необходимой для удаления перемычки регулировочного элемента счетчика.
Модуль исполнения 6 можно реализовать на электромеханических реле типа RM-83-1011-35-1012-01 производства компании RELPOL. Количество реле равно количеству перемычек регулировочного элемента одного счетчика. Количество модулей исполнения равно количеству подключаемых счетчиков.
Контактирующие устройства 7 представляют собой набор подпружиненных игл, например типа F722-06B-200G-300C, производства компании FEINMETALL, геометрически смонтированные в основание для обеспечения попадания на контактные площадки на печатной плате счетчика. Для обеспечения надежности и долговечности использования в условиях серийного производства цепи подачи тока от модуля исполнения можно выполнить проводами повышенной гибкости.
Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает снижение затрат времени более чем в 2 раза по сравнению с использованием общеизвестных устройств, следовательно повышается производительность труда оператора и снижаются требования к его квалификации. Так как в выполнении процесса калибровки оператор непосредственно не участвует, т.е. калибровка производится полностью в автоматическом режиме, обеспечивается исключение случайных ошибок, вызванных человеческим фактором.
Устройство для автоматизированной калибровки однофазных счетчиков электрической энергии, в котором к электронно-вычислительной машине, через последовательный интерфейс, подключен однофазный источник тока и напряжения с образцовым счетчиком, а также стенд или стенды для подключения испытуемых счетчиков, отличающееся тем, что дополнительно введен блок управления, соединенный по параллельному интерфейсу с модулем исполнения, подключенным через контактирующее устройство к каждому счетчику электрической энергии.
