智能电表时钟误差调校试验系统及方法
技术领域
本发明涉及智能电表技术领域，尤其涉及智能电表时钟误差调校试验系统及方法。
背景技术
电能表作为测量电能的仪表，又称电度表、火表、电能表、千瓦小时表，国家电网公司已经对费控智能电能表编制了系列标准，对费控智能电能表的出厂性能做了严格的要求，尤其在费控功能及分时计量上，对时钟准确性的功能有了较高的要求，因此电能表出厂前的日计时误差必须做严格的检测，以使电能表的分时计量性能符合要求。日计时误差的准确性取决于电能表的时钟芯片或单片机内部时钟模块，为了达到时钟准确性，往往采用温度补偿方式。其初始时钟准确度或日计时误差时钟芯片或单片机内部时钟模块。采用单片机外部时钟芯片的是无法进行补偿细调的。要想达到±0.02s/d之内，只能采取更换时钟芯片的方式。单片机内部带时钟模块和温度补偿的则可以通过软件进行补偿细调的方式达到要求。
现有技术中的日计时误差调试和试验的为电能表检验装置，大部分采用上位机通过通信装置对检测装置发出检测信号，然后对电能表的日计时误差参数进行校验和检测。
现有技术的缺陷：
现有的用于日计时误差检测的电能表检验装置如果是作为最高计量标准，一般都有至少3个表位的，大部分都是6个表位以上，用于批量生产校验的都有20个表位，甚至48-60个表位，因此体积盘大，只能在常温下对日计时误差进行校验和检测，对于日计时误差严格苛刻要求的费控智能电能表校验和检测就无法进行了，如：-25℃和60℃等温度范围更宽的要求。费控智能电能表要求日计时误差在23℃时的日计时误差在±0.5s/d，-25℃～60℃时的日计时误差在±1.0s/d。如果是在全性能测试评分则要求更严了。要是时钟芯片的时钟误差线性不太好时就无法得到高分。因此，要求在-25℃～60℃时的日计时误差满足得高分的要求，就必须在-25℃～60℃在线温度下进行日计时的误差调试补偿。使费控智能电能表的日计时误差在23℃时和-25℃～60℃时都能满足得到高分的要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了智能电表时钟误差调校试验系统及方法，本发明在不同环境条件下测量电能表的时钟准确度，实现电能表时钟准确度自动化测试和试验结果智能分析处理，输出原始数据和分析结果文档。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
智能电表时钟误差调校试验系统，包括：上位机、温度检测模块、时钟测试模块、秒脉冲驱动模块、数据处理和误差显示模块、通信模块；所述上位机通过通讯模块与温度检测模块、时钟测试模块、秒脉冲驱动模块、数据处理和误差显示模块连接；
所述温度检测模块，用于检测智能智能电表的周围环境温度；
所述秒脉冲驱动模块，与时钟测试模块连接，用于通过在检测到智能电表的周围环境温度下将智能电表输出的秒脉冲接入时钟测试模块中；
所述时钟测试模块，与数据处理和误差显示模块连接，用于接收秒脉冲驱动模块输出的脉冲，并测试时钟的误差，将测试结果发送至数据处理和误差显示模块；
所述数据处理和误差显示模块，用于接收时钟测试模块发送的时钟误差的测试结果，并将所述测试结果通过上位机显示。
进一步的，还包括数据存储模块，与上位机连接，用于存储时钟误差的测试结果。
进一步的，所述时钟测试模块中测试时钟的误差是通过时钟测试仪测试的。
进一步的，所述通信模块为RS485通讯模块。
进一步的，所述温度检测模块中检测智能电表的周围环境温度是通过温度探头检测的。
进一步的，还包括电源模块，用于给整个系统提供电能。
相应的，还提供智能电表时钟误差调校试验方法，包括步骤：
S1.温度检测模块检测智能电表的周围环境温度；
S2.秒脉冲驱动模块通过在检测到智能电表的周围环境温度下将智能电表输出的秒脉冲接入时钟测试模块中；
S3.时钟测试模块接收秒脉冲驱动模块输出的脉冲，并测试时钟的误差，将测试结果发送至数据处理和误差显示模块；
S4.数据处理和误差显示模块接收时钟测试模块发送的时钟误差的测试结果，并将所述测试结果通过上位机显示。
进一步的，所述步骤S4之后还包括：
S5.数据存储模块存储所述时钟误差的测试结果。
进一步的，所述步骤S1中检测智能电表的周围环境温度是通过温度探头检测的.
进一步的，所述步骤S3中测试时钟的误差是通过时钟测试仪测试的。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、通信模块为RS485接口，RS485信息传输速度快，提高了时钟误差调校试验系统的检测效率。
2、对于采用硬时钟的电能表，时钟误差调校试验系统可以对电能表的时钟误差进行检测和环境温度影响试验。
3、对于采用软时钟的电能表，时钟误差调校试验系统可以对电能表的时钟误差进行检测和补偿调试，同时进行环境温度影响试验。
4、时钟误差调校试验系统还包括数据库，上位机通过通信装置与数据库相接，数据库用来保存电能表检测装置工作内容的，每只电能表的检测信息都会记录在数据库内，电能表的时钟误差检测数据通过通信装置存入数据库，非常方便操作人员查阅。
附图说明
图1是实施例一提供的智能电表时钟误差调校试验系统结构图；
图2是实施例一提供的上位机主界面示意图；
图3是实施例一提供的在上位机上对系统进行设置示意图；
图4是实施例一提供的对系统进行配置示意图；
图5是实施例二提供的智能电表时钟误差调校试验方法流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了智能电表时钟误差调校试验系统及方法。旨在克服现有技术中用于日计时误差检测的电能表检验装置不便对于日计时误差严格苛刻要求进行校验的不足，在-25℃～60℃时的环境条件下实现在线对日计时误差进行调试和测试。
需要指出的是，下述电能表、电表即为智能电表。
实施例一
本实施例的智能电表时钟误差调校试验系统，如图1所示，包括：上位机、温度检测模块、时钟测试模块、秒脉冲驱动模块、数据处理和误差显示模块、通信模块、电源模块；所述上位机通过通讯模块与温度检测模块、时钟测试模块、秒脉冲驱动模块、数据处理和误差显示模块连接。
电源模块，用于给整个系统提供电能。
温度检测模块，用于检测智能电表的周围环境温度；其中，检测智能电表的周围环境温度是通过温度探头检测的。
秒脉冲驱动模块，与时钟测试模块连接，用于通过在检测到智能电表的周围环境温度下将智能电表输出的秒脉冲接入时钟测试模块中；其中，测试时钟的误差是通过时钟测试仪测试的。
时钟测试模块，与数据处理和误差显示模块连接，用于接收秒脉冲驱动模块输出的脉冲，并测试时钟的误差，将测试结果发送至数据处理和误差显示模块。
数据处理和误差显示模块，用于接收时钟测试模块发送的时钟误差的测试结果，并将所述测试结果通过上位机显示。
在本实施例中，通信模块为RS485通讯模块，即上位机通过RS485通讯模块与温度检测模块、时钟测试模块、秒脉冲驱动模块、数据处理和误差显示模块连接。
在本实施例中，包括控制箱、环境试验箱；其中，温度检测模块、时钟测试模块、秒脉冲驱动模块、数据处理和误差显示模块、通信模块、电源模块置于控制箱中；温度探头、数个智能电表置于环境试验箱中。
智能电表通过串口通信接口(如COM接口)与控制箱连接，上位机通过串口通信接口(如COM接口)与控制箱连接，本实施例通过RS485通信模块对智能电表的表位进行判断，并对该表位的智能电表进行表地址设置，并后续自动读取各表位的智能电表对应的误差显示器的时钟误差进行设置。
通过本实施例的连接及检测：
对于采用硬时钟的电能表，时钟误差调校试验系统可以对电能表的时钟误差进行检测和环境温度影响试验。
对于采用软时钟的电能表，时钟误差调校试验系统可以对电能表的时钟误差进行检测和补偿调试，同时进行环境温度影响试验。
其中，硬时钟是指采用实时时钟芯片。它不需要单片机的干预就能产生时、分、秒；年、月、日等日历数据，自动修正润年。
软时钟是为了提供时间标志，早期的计算机在内存中开辟了几个单元，分别作年、月、日、时、分、秒计数器，并设置了一个定时信号发生器，大约55ms输出一个脉冲，作为中断请求，在中断服务程序中，修改这些时间、日期计数器。这种主要通过软件提供的时间标志称为软时钟。
在本实施例中，还包括数据存储模块，与上位机连接，用于存储时钟误差的测试结果。
上位机通过串口通信接口与数据库相接，电能表的时钟误差检测数据通过串口通信接口存入数据库，操作人员查阅非常方便。
本实施例通过上位机对智能电表时钟误差调校试验的操作具体描述：
需要说明的是，下述所指的系统为智能电表时钟误差调校试验系统。
一、如图2所示，为上位机主界面的设置。
A区域为菜单和快捷工具栏，点击A区域内的功能模块的链接会进入相应模块的主界面，用于流程的操作；B区域为方案目录树，用于试验进程状态控制、试验结果计算和报告输出；C区域为项目显示区域，根据不同进行状态显示不同的界面；D区域为测试操作栏，从左到右的顺序进行，只有完成前一步骤的操作才可执行下一步骤，D区域还可提示当前进程状态以及一些异常信息。
二、如图3所示为在上位机上对系统进行设置。
1、设置通讯接口(COM接口)：电表RS485总线、温度检测模块RS485通讯、误差显示模块(测试母板)RS485通讯；
2、设置通讯速率(通讯波特率)。
在系统设置界面设置相关的参数，例如：如图3所示，电能表数为3个、调校重试次数为3次、温度精度为±5度、时钟调校方式为一对一、调整等待时间为15s。
本实施例中的系统支持多个电能表。此外，今后可根据需要扩展其它类型的电能表检验装置。环境试验箱根据实验室的配置，目前支持当前实验室的两套环境试验箱，后期也可类似进行扩展。
三、如图4所示为对系统进行配置。
1、配置温度：-25℃、25℃、60℃(各温度点可按照试验要求，自主任意配置)；将环境试验箱中的温度配置为需要检测的环境温度。
2、配置时钟误差值；预设一时钟误差阈值，若通过检测后得到的结果超过该时钟误差阈值，则判定为不合格。
3、配置温度稳定的时间；设置各温度稳定的时间的目的是为了测量电能表的时钟准确度。
4、配置时钟误差测试次数；其与上述设置的调校重试次数相对应，目的是为了使电能表的时钟测试的准确度。
如图4所示，当系统进入方案编辑界面后，根据测试需要建立方案树，方案树分为多个结点，每个结点按照其类型可配置相关的参数，通常包括环境条件结点和电能表计量性能测试结点，环境条件结点用于设置环境试验箱的参数并给出电能表的运行环境试验条件，电能表计量性能测试结点用于设置电能表的误差测试点，指定电压、电流、频率(针对交流电能表)、功率因数(针对交流电能表)等参数，给出电能表的负载条件。
四、对系统内的通信模块进行检测。
检测包括检测上位机与电能表的通讯是否正常；检测上位机与数据处理和误差显示模块的通讯是否正常；检测上位机与温度检测模块的通讯是否正常。若正常，则执行下一步；若不正常，则停止检测。
五、选择电能表。
具体为，确定被检测的电能表的个数及表位置、该表的表地址的钩选。
六、对具体测试内容进行选择。
测试内容包括：时钟误差的测试、时钟误差修调(修调也称调试，主要是针对进行软件修调的即采用软时钟的产品，对时钟误差超差的进行补偿修调，使其控制在预置的误差限内。)
若选择的测试的内容为时钟误差的测试，则执行第七步；若选择的测试的内容为时钟误差修调，则执行第八步。
七、若上述选择测试的内容为时钟误差的测试，则执行以下操作。
进入电能表的测试界面，即上位机主界面中的活动界面，在此可进行全自动测试和单步调试测试，试验按照设定的测试方案按项目逐步进行，获取电能表检验装置的误差数据以及环境试验箱的温度数据，试验过程设定智能判断，用于计算误差获取的最短时间，以及使用标偏限值控制误差稳定性并剔除粗大误差，得到准确的试验结果。全自动测试完毕后可在试验结果页面查询当前的所有测试数据，并能给出表格和图表用于直观的显示和判断，此外还能根据标准、技术规范和厂内给定的限值进行符合性判断。
若预设时钟误差阈值：设置限值≤0.02，当测试的时钟误差数据超过0.02是，则会判定不合格。当相应时钟误差数据超过预设时钟误差阈值时，上位机界面采用红色显示和提示，方便和提醒检测人员注意。
八、若上述选择测试的内容为时钟误差修调，则执行以下操作。
若预设时钟误差阈值：设置限值≤0.02，当测试的时钟误差数据超过0.02是，则会判定不合格。
主要是针对可以进行软件修调的即采用软时钟的产品，对时钟误差数据超过预设时钟误差阈值时进行补偿修调，使其控制在预置的误差限内。
1、将时钟误差调校分别设置常温“25℃”、低温“-25℃”、高温“60℃”。
2、点击“开始”后，系统将自动行分别在常温“25℃”、低温“-25℃”、高温“60℃”点进行时钟误差测试，然后读取现有误差值，自动给出补偿值进行时钟误差调校。
九、数据的查询。
将测试得到的时钟误差数据存储至数据库中。
1、查询修调前后的时钟误差数据；
2、查询各个时间点测试的时钟误差数据；
系统软件具备将数据库中的原始误差数据和环境数据按照预设的报告格式进行输出的功能。在输入样品信息、试验条件等相关内容后，系统将自动生成环境适应性试验报告，报告可以使用pdf、rtf、xls等多种方式进行存储和打印。在报告中通过数据表格和趋势图表的形式展示电能表在不同环境条件下的误差性能状况，有利于进行电能表环境气候适应性的数据分析和研究。
本实施例在不同环境条件下测量电能表的时钟准确度，实现电能表时钟准确度自动化测试和试验结果智能分析处理，输出原始数据和分析结果文档。
本实施例的技术特点：
a)具有良好的设备兼容性：本系统已内置支持多种电能表检验装置设备以及高低温箱(即环境试验箱)，其中，KP-S1000电能表检验装置作为交流电能表的主要检验设备。同一型号检验设备，支持不同数量的表位设置，满足实际使用需求。
b)具有良好的扩展性：定义了统一的接口函数，如电能表检验装置的功率源输出接口、监视仪表接口以及误差处理接口，高低温箱(即环境试验箱)的温度读取、温度设置和状态启停接口，采用c#反射技术自动识别dll文件进行接口函数调用。在拓展新设备时只需按照接口进行编码，并生成动态链接库.dll文件放入对应目录，系统即可自动识别。
c)采用ribbon风格界面：按照功能划分多个区域，使用简单易懂，并可按照用户习惯定义界面区域个数、大小和布局；此外，ribbon主题可自由切换，适用于不同用户不同使用风格。
d)方案自由编辑：系统设计了一套操作自由度很高的检表方案编辑功能，用于应对不同的检测需求。该设计方式将程序编写的基本模块和实际应用时所需的“原子功能”作为对应，将这类功能通过可视化的方式呈现，用户可以通过简单的操作自由组合形成新的功能，符合了平台式的设计理念。这种试验方案编辑方式除了可按照标准和技术规范进行常规检测外，也非常适用于企业进行研发测试、摸底测试及非标测试。
与现有技术相比，本实施例的有益效果为：
1、通信模块为RS485接口，RS485信息传输速度快，提高了时钟误差调校试验系统的检测效率。
2、对于采用硬时钟的电能表，时钟误差调校试验系统可以对电能表的时钟误差进行检测和环境温度影响试验。
3、对于采用软时钟的电能表，时钟误差调校试验系统可以对电能表的时钟误差进行检测和补偿调试，同时进行环境温度影响试验。
4、时钟误差调校试验系统的上位机软件中显示的时钟误差超出预置好的误差限值时会自动显示红色，提醒操作人员便于发现，操作人员无需一直看着显示器来监视时钟误差调校试验系统的对电能表时钟误差调试结果，使用非常方便。便于操作人员剔出不良品或者进行进一步的调试补偿工作，使采用软时钟的电能表的时钟误差调试补偿至最佳值。
5、时钟误差调校试验系统还包括数据库，上位机通过通信装置与数据库相接，数据库用来保存电能表检测装置工作内容的，每只电能表的检测信息都会记录在数据库内，电能表的时钟误差检测数据通过通信装置存入数据库，非常方便操作人员查阅。
实施例二
智能电表时钟误差调校试验方法，如图5所示，包括步骤：
S11.温度检测模块检测智能电表的周围环境温度；
S12.秒脉冲驱动模块通过在检测到智能电表的周围环境温度下将智能电表输出的秒脉冲接入时钟测试模块中；
S13.时钟测试模块接收秒脉冲驱动模块输出的脉冲，并测试时钟的误差，将测试结果发送至数据处理和误差显示模块；
S14.数据处理和误差显示模块接收时钟测试模块发送的时钟误差的测试结果，并将所述测试结果通过上位机显示。
在本实施例中，所述步骤S14之后还包括：
S15.数据存储模块存储所述时钟误差的测试结果。
所述步骤S11中检测智能电表的周围环境温度是通过温度探头检测的.
所述步骤S13中测试时钟的误差是通过时钟测试仪测试的。
本实施例提供的智能电表时钟误差调校试验方法与实施例一的智能电表时钟误差调校试验系统类似，在此不做赘述。
与现有技术相比，本实施例的有益效果为：
1、通信模块为RS485接口，RS485信息传输速度快，提高了时钟误差调校试验系统的检测效率。
2、对于采用硬时钟的电能表，时钟误差调校试验系统可以对电能表的时钟误差进行检测和环境温度影响试验。
3、对于采用软时钟的电能表，时钟误差调校试验系统可以对电能表的时钟误差进行检测和补偿调试，同时进行环境温度影响试验。
4、时钟误差调校试验系统的上位机软件中显示的时钟误差超出预置好的误差限值时会自动显示红色，提醒操作人员便于发现，操作人员无需一直看着显示器来监视时钟误差调校试验系统的对电能表时钟误差调试结果，使用非常方便。便于操作人员剔出不良品或者进行进一步的调试补偿工作，使采用软时钟的电能表的时钟误差调试补偿至最佳值。
5、时钟误差调校试验系统还包括数据库，上位机通过通信装置与数据库相接，数据库用来保存电能表检测装置工作内容的，每只电能表的检测信息都会记录在数据库内，电能表的时钟误差检测数据通过通信装置存入数据库，非常方便操作人员查阅。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
