一种减小电能计量误差的方法

摘要

一种减小电能计量误差的方法，将计量产品的电流量程分为至少三个工作区域，在校准时依次对A、B、C三相在每个工作区域分别进行校准，并将校准后获得的各工作区域的电能增益补偿值分别存入计量芯片和存储器中，在进行补偿时，首先判断输入电流处于哪个工作区域，然后读取相应区域的电能增益补偿值进行补偿，克服了只有一个电能增益寄存器的计量芯片的电表只能基于一个电流点进行校准补偿，存在的大电流输入和小电流输入误差不达标、补偿能力有限的问题，实现了更宽范围的补偿。

说明书

技术领域

本发明属于电能计量产品技术领域，尤其涉及一种可以减小电能计量误差的方法。

背景技术

随着国家智能电网的不断推进，智能电表逐渐普及，对电表的计量精度提出了更高的要求。电表中的计量芯片用于实现电能计量。众所周知，计量产品在出厂之前都需要校准，通过与标准源进行比较然后进行校准，目前普遍的校表流程如图1所示，校表时，依次对电表的A、B、C各相进行电能增益校准。目前部分电表厂家所采用的计量芯片的三相电能增益寄存器只有一个，例如型号为IDT90E36的三相电能计量芯片是ATMEL公司的一款计量芯片，由于其具有高精度、高性能、宽动态范围等特点，被多数电能表制造厂家广泛使用。申请人发现，采用该款计量芯片的电表在进行电能增益校准时，由于计量芯片只有一个电能增益寄存器，只能对一个电流点进行校准，以PF＝0.5L为例，校准A相电能增益时，只校准一个电流点，如Ib点，B、C相也只校准Ib点，将电流为Ib时的电能增益作为电流全量程范围的补偿，补偿能力有限，在小电流和大电流输入时就会出现误差不达标的问题，不能满足内控标准，尤其是在高、低温环境及EMS环境下误差不达标的现象更加明显。

对于电能计量来讲，计量的准确度关系到整个产品的质量和市场竞争力，所以如何改善此类计量芯片在小电流和大电流误差不达标问题，使产品的计量误差可以满足内控指标的要求是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供可以减小电能计量误差的方法，可以减小大电流输入和小电流输入时的误差。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种减小电能计量误差的方法，包括以下步骤：

S100、分区域电能增益校准步骤；将电流量程分为至少三个工作区域，依次对A、B、C三相在每个工作区域分别进行校准，步骤如下：将计量产品装到校表装置上，从A相开始，

S101、设置校表装置标准源的输出参数：各相电压等于额定电压，待校准相电流取第一工作区域范围内的电流值，另两相电流为零；

S102、读取校表装置输出的第一误差值μ₁，将μ₁乘于芯片系数后，转化为两个字节的十六进制数，并计算出CRC校验结果；

S102、判断第一误差值μ₁是否大于零，如果大于零，则将转化后的十六进制数作为电能增益补偿值写入存储器和计量芯片的电能增益寄存器中，并在存储器中写入CRC校验结果；如果小于零，将十六进制数的最高位设置为1，作为电能增益补偿值写入存储器和计量芯片的电能增益寄存器中，并在存储器中写入CRC校验结果；

S104、第一工作区域的校准结束，进行第二工作区域的校准，将校表装置的标准源输出的待校准相电流在第二工作区域范围内取值，另两相电流为零；

S105、读取校表装置输出的第二误差值μ₂，将μ₂乘于芯片系数后，转化为两个字节的十六进制数，并计算出CRC校验结果；

S106、判断第二误差值μ₂是否大于零，如果大于零，则将转化后的十六进制数作为电能增益补偿值写入存储器和计量芯片的电能增益寄存器中，并在存储器中写入CRC校验结果；如果小于零，将十六进制数的最高位设置为1，作为电能增益补偿值写入存储器和计量芯片的电能增益寄存器中，并在存储器中写入CRC校验结果；

S107、第二工作区域的校准结束，进行第三工作区域的校准，将校表装置的标准源输出的待校准相电流在第三工作区域范围内取值，另两相电流为零；

S108、读取校表装置输出的第三误差值μ₃，将μ₃乘于芯片系数后，转化为两个字节的十六进制数，并计算出CRC校验结果；

S109、判断第三误差值μ₃是否大于零，如果大于零，则将转化后的十六进制数作为电能增益补偿值写入存储器和计量芯片的电能增益寄存器中，并在存储器中写入CRC校验结果；如果小于零，将十六进制数的最高位设置为1，作为电能增益补偿值写入存储器和计量芯片的电能增益寄存器中，并在存储器中写入CRC校验结果；

S110、以此类推，当一相所有工作区域都校准完毕后，返回步骤S101，对同一功率因数的其它相进行分区域校准，各相校准的步骤相同，直至所有相都校准完毕后，执行电能增益补偿步骤；

S200、电能增益补偿步骤，依次对A、B、C三相进行增益补偿，步骤如下：从A相开始，

S201、从计量芯片的电能增益补偿寄存器中读取待补偿相电能增益补偿值，并赋值给OldAph；

S202、判断当前输入至计量产品的电流处于哪个工作区域；

S203、从存储器读取待补偿相对应工作区域的电能增益补偿值，并进行CRC校验，如果CRC校验对，则执行步骤S205，否则执行步骤S204；

S204、将从存储器读取待补偿相对应工作区域的备份数据作为待补偿相对应工作区域的电能增益补偿值，然后执行步骤S205；

S205、将从存储器读取到的待补偿相对应工作区域的电能增益补偿值赋值给NewAph，并执行步骤S206；

S206、判断OldAph是否等于NewAph，如果不相等，令OldAph＝NewAph后执行步骤S207，如果相等，则直接执行步骤S207；

S207、将OldAph的值作为最终的电能增益补偿值存入计量芯片的待补偿相电能增益补偿寄存器中，以该值对计量产品进行增益补偿，结束；

当一相补偿完毕后，返回步骤S201，对同一功率因数的其它相进行电能增益补偿，直至所有相都补偿完毕，各相电能增益补偿步骤相同。

更具体的，将电流量程分为三个工作区域：第一工作区域为Imin～C_PhcabCurL，第二工作区域为C_PhcabCurL～C_PhcabCurH，第三工作区域为C_PhcabCurH～Imax，其中，Imin为计量产品的启动电流，Imax为计量产品的最大工作电流，C_PhcabCurL为第一分割点，C_PhcabCurH为第二分割点，第一分割点C_PhcabCurL位于启动电流和基本工作电流之间，第二分割点C_PhcabCurH位于基本工作电流和最大工作电流之间。

更具体的，Imin为0.001Ib，计量产品的基本工作电流为Ib。

更具体的，C_PhcabCurL为25％Ib，C_PhcabCurH为300％Ib。

更具体的，步骤S101中的待校准相电流值取10％Ib。

更具体的，步骤S104中的待校准相电流为计量产品的基本工作电流Ib。

更具体的，步骤S107中的待校准相电流为Imax。

更具体的，步骤S102、S106、S109中将电能增益补偿值写入存储器时进行数据双备份。

更具体的，S204的步骤为：将从存储器读取待补偿相对应工作区域的第一备份数据作为待补偿相对应工作区域的电能增益补偿值，并再次进行CRC校验，如果CRC校验对，则执行步骤S205，如果不对则从存储器读取待补偿相对应工作区域的第二备份数据作为待补偿相对应工作区域的电能增益补偿值，然后执行步骤S205。

更具体的，第一分割点C_PhcabCurL小于第二分割点C_PhcabCurH。

由以上技术方案可知，本发明为了减小目前电表在全工作电流范围内存在的校准误差，在校准时，将电流工作区域分为三个区域，分别进行校准，将获得的不同工作区域，即将小电流工作区域、Ib工作区域和大电流工作区域的补偿值先放在存储器(EEPROM)中，补偿时先判断当前电流处于哪个区域，再将EEPROM中对应工作区域的补偿值读取出来，存入计量芯片每相的寄存器中，从而达到更宽范围补偿的目的，尤其适用于只有一个电能增益寄存器的计量芯片。

附图说明

图1为现有电表的校准流程图；

图2为本发明电表的计量芯片与微处理器及EEPROM的框图；

图3为本发明电能增益校准步骤的流程图；

图4为本发明电能增益补偿步骤的流程图；

图5为本发明实施例存储器的电能增益补偿值的存储地址列表。

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

具体实施方式

如图2所示，本发明的计量芯片1与微处理器2相连，微处理器2与存储器3(EEPROM)相连，电源模块4为计量芯片1、微处理器2及存储器3供电。本发明所用的计量芯片的A、B、C三相的电能增益寄存器只有一个，为了实现电流全量程范围内的精确误差补偿，本申请在存储器中设置用于存储不同工作区域的电能增益补偿值的存储空间，校表过程中，每相电流在不同工作区域的电能增益补偿值存储在存储器中。进一步的，由于每个工作区域的补偿参数为重要参数，本发明可在EEPROM中同时做两个备份数据，并且读写过程都需要CRC校验。

为了克服计量芯片，尤其是只有一个电能增益寄存器的计量芯片，存在的小电流和大电流误差不达标的问题，本发明将计量产品的电流量程划分为多个工作区域，在校准及补偿时，通过判断当前输入电流是处于哪个工作区域，根据不同的工作区域进行校准及补偿。

本实施例的电流量程(从启动电流到最大工作电流)分为以下区域：第一工作区域(小电流工作区域)：Imin～C_PhcabCurL、第二工作区域(Ib工作区域)：C_PhcabCurL～C_PhcabCurH和第三工作区域(大电流工作区域)：C_PhcabCurH～Imax；其中，Ib为计量产品的基本工作电流，Imin为计量产品的启动电流，本实施例的Imin为0.001Ib，Imax为计量产品的最大工作电流，C_PhcabCurL为第一分割点，C_PhcabCurH为第二分割点，第一分割点C_PhcabCurL小于第二分割点C_PhcabCurH。进一步的，第一分割点C_PhcabCurL位于启动电流和基本工作电流之间，优选的C_PhcabCurL为25％Ib。第二分割点C_PhcabCurH位于基本工作电流和最大工作电流之间，优选的，C_PhcabCurH为300％Ib。

下面结合具体实施例对本发明方法进行详细说明，本发明方法的步骤如下：

S100、分区域电能增益校准步骤；本实施例中将电流量程分为三个工作区域，但也可根据量程需求分为三个以上的工作区域，在进行电能增益校准时，依次对A、B、C三相在每个工作区域分别进行校准，校准步骤流程如图3所示，将计量产品装到校表装置上，从A相开始依次对A、B、C三相进行对电能增益进行校准，下面以功率因数PF＝0.5L为例进行说明，

S101、设置校表装置标准源的输出参数：各相电压等于额定电压Un，对A相校准时，A相为待校准相，以此类推，对B、C相进行校准时，对应的，B或C相为待校准相，A相电流取第一工作区域范围内的电流值，B、C相电流为零，频率为50Hz，本实施例进行第一工作区域校准时，A相电流值取10％Ib；

S102、读取校表装置输出的第一误差值μ₁，将μ₁乘于芯片系数，并转化为两个字节的十六进制数，每个芯片的芯片系数不同，本实施例以IDT90E36芯片为例，IDT90E36芯片的芯片系数是3763.739，即μ₁×3763.739，并计算出CRC校验结果；本发明的计算CRC校验结果的方法是将所发的数据累加然后除以256取余数，得到的余数即为CRC校验结果；计算CRC校验结果的目的在于写入数据和读出数据时均进行校验，从而保证写进EEPROM的数据和从EEPROM读出的数据一致；本发明的所发数据是指利用通信协议将两字节的数据写入到存储器EEPROM时的一帧数据，这一帧数据包括前导字符、开始码、地址码、控制码、数据长度、标识码、密码、操作者代码、数据、校验码、结束字符等，所发数据根据每个厂家的通信协议的不同而有所不同；

S102、判断第一误差值μ₁是否大于零，如果大于零，则将转化后的十六进制数作为电能增益补偿值写入存储器和计量芯片的A相电能增益寄存器中，并在存储器中写入CRC校验结果；如果小于零，将十六进制数的最高位设置为1，作为电能增益补偿值写入存储器和计量芯片的A相电能增益寄存器中，并在存储器中写入CRC校验结果；进一步的，将电能增益补偿值写入存储器时可进行数据双备份，如图5所示；在存储器中写入CRC校验，可以在后续读取数据时，将写入时的数据计算出的CRC值与读取出的数据计算出的CRC值进行对比，若两个CRC值相等则可保证读出的值是写入的值；

S104、第一工作区域的校准结束，进行第二工作区域的校准，将校表装置的标准源输出的A相电流在第二工作区域范围内取值，B、C相电流为零，本实施例进行第二工作区域校准时，A相电流为Ib；

S105、读取校表装置输出的第二误差值μ₂，将μ₂×3763.739后，转化为两个字节的十六进制数，并计算出CRC校验结果；

S106、判断第二误差值μ₂是否大于零，如果大于零，则将转化后的十六进制数作为电能增益补偿值写入存储器和计量芯片的A相电能增益寄存器中，并在存储器中写入CRC校验结果；如果小于零，将十六进制数的最高位设置为1，作为电能增益补偿值写入存储器和计量芯片的A相电能增益寄存器中，并在存储器中写入CRC校验结果；同样可将电能增益补偿值写入存储器时进行数据双备份；

S107、第二工作区域的校准结束，进行第三工作区域的校准，将校表装置的标准源输出的A相电流在第三工作区域范围内取值，B、C相电流为零，本实施例进行第三工作区域校准时，A相电流为Imax；

S108、读取校表装置输出的第三误差值μ₃，将μ₃×3763.739后，转化为两个字节的十六进制数，并计算出CRC校验结果；

S109、判断第三误差值μ₃是否大于零，如果大于零，则将转化后的十六进制数作为电能增益补偿值写入存储器和计量芯片的A相电能增益寄存器中，并在存储器中写入CRC校验结果；如果小于零，将十六进制数的最高位设置为1，作为电能增益补偿值写入存储器和计量芯片的A相电能增益寄存器中，并在存储器中写入CRC校验结果；同样可将电能增益补偿值写入存储器时进行数据双备份；

S110、当A相校准完毕后，返回步骤S101，对同一功率因数的B、C相进行分区域校准，B、C相校准的步骤和A相校准步骤相同，只是将A相对应改为B、C相，A、B、C相都校准完毕后，执行电能增益补偿步骤。当功率因数PF＝1.0或其它数值时，也是依次对A、B、C相进行分区域校准，校准步骤相同。本实施例中将工作量程分为三个工作区域，当某一相的三个工作区域都校准完成后，就进行其它相的校准，当工作区域为三个以上时，按照前述步骤将三个工作区域校准完成后，剩下的工作区域的校准步骤与前面相同，即某个工作区域的校准步骤均为：将校表装置的标准源输出的某相电流在对应工作区域范围内取值，其它相电流为零——读取校表装置输出的误差值，将误差值乘于芯片系数并转化为两个字节的十六进制数及计算出CRC校验结果——判断误差值是否大于零，大于零，则将转化后的十六进制数作为电能增益补偿值写入存储器和计量芯片的对应相的电能增益寄存器中，并在存储器中写入CRC校验结果；小于零，则将十六进制数的最高位设置为1，作为电能增益补偿值写入存储器和计量芯片的对应相的电能增益寄存器中，并在存储器中写入CRC校验结果；直到某一相的所有工作区域均完成校准后，再对其它相进行校准。

S200、电能增益补偿步骤，依次对A、B、C三相进行增益补偿，下面同样以功率因数PF＝0.5L为例对增益补偿步骤进行说明，从A相开始，对A相进行补偿时，A相为待补偿相，以此类推，对B、C相进行补偿时，对应的，B或C相为待补偿相，

S201、从计量芯片的A相电能增益补偿寄存器中读取A相电能增益补偿值，并赋值给OldAph；

S202、判断当前的输入至计量产品的电流处于哪个工作区域，如果处于第一工作区域，则执行步骤S203，如果处于第二工作区域则执行步骤S208，如果处于第三工作区域则执行步骤S210；

S203、从存储器读取A相第一工作区域的电能增益补偿值，并进行CRC校验，如果CRC校验对，则执行步骤S205，否则执行步骤S204；通过CRC校验，可以保证数据的可靠通信，写入和读出一致，相当于给数据加密和解密；

S204、将从存储器读取A相第一工作区域的备份数据作为A相第一工作区域的电能增益补偿值，然后执行步骤S205，即此时步骤S205中的从存储器读取到的A相第一工作区域的电能增益补偿值为A相第一工作区域的备份数据；进一步的，当存储器中有双备份的数据时，S204的步骤为：将从存储器读取A相第一工作区域的第一备份数据作为A相第一工作区域的电能增益补偿值，并再次进行CRC校验，此时步骤S205中从存储器读取到的A相第一工作区域的电能增益补偿值为A相第一工作区域的第一备份数据，如果CRC校验对，则执行步骤S205，如果不对则从存储器读取A相第一工作区域的第二备份数据作为A相第一工作区域的电能增益补偿值，此时步骤S205中的从存储器读取到的A相第一工作区域的电能增益补偿值为A相第一工作区域的第二备份数据，然后执行步骤S205；

S205、将从存储器读取到的A相对应工作区域的电能增益补偿值赋值给NewAph，并执行步骤S206；

S206、判断OldAph是否等于NewAph，如果不相等，令OldAph＝NewAph后执行步骤S207，如果相等，则直接执行步骤S207；

S207、将OldAph的值作为最终的电能增益补偿值存入计量芯片的A相电能增益补偿寄存器中，以该值对计量产品进行增益补偿，结束；

S208、从存储器读取A相第二工作区域的电能增益补偿值，并进行CRC校验，如果CRC校验对，则执行步骤S205，否则执行步骤S209；

S209、从存储器读取A相第二工作区域的备份数据作为A相第二工作区域的电能增益补偿值，然后执行步骤S205；同样的，如果存储器中有双备份的数据时，S209的步骤为：将从存储器读取A相第二工作区域的第一备份数据作为A相第二工作区域的电能增益补偿值，并再次进行CRC校验，如果CRC校验对，则执行步骤S205，如果不对则从存储器读取A相第二工作区域的第二备份数据作为A相二工作区域的电能增益补偿值，然后执行步骤S205；

S210、从存储器读取A相第三工作区域的电能增益补偿值，并进行CRC校验，如果CRC校验对，则执行步骤S205，否则执行步骤S211；

S211、从存储器读取A相第三工作区域的备份数据作为A相第三工作区域的电能增益补偿值，然后执行步骤S205；如果存储器中有双备份的数据时，S211的步骤为：将从存储器读取A相第三工作区域的第一备份数据作为A相第三工作区域的电能增益补偿值，并再次进行CRC校验，如果CRC校验对，则执行步骤S205，如果不对则从存储器读取A相第三工作区域的第二备份数据作为A相第三工作区域的电能增益补偿值，然后执行步骤S205。

B、C相电能增益补偿步骤与A相电能增益补偿步骤相同，此处不再赘叙。

本发明对补偿之前的校表步骤的流程进行了优化，采用分区校表的方式，补偿时可根据对应电流工作区域的补偿值来进行补偿，减小了全量程范围内补偿的误差，不需要增加额外硬件成本，利用现有的硬件方案即可实现，方法流程简单可靠，容易实现。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围之中。