智能电能表功耗测量系统软件设计

赵 波，马宇明，李 博

（江苏省计量科学研究院，南京 210046）

智能电能表功耗测量系统软件设计

赵 波，马宇明，李 博

（江苏省计量科学研究院，南京 210046）

智能电能表功耗测量是一项重要的试验项目，介绍了电能表功耗测量仪和连接，着重分析了功耗测量系统软件的设计。该软件用于功耗测量数据采集，分析了其中的关键技术，给出了LabVIEW设计框图。该软件实现了智能电能表功耗数据的自动化测量。

智能电能表；功耗；LabVIEW

引言

随着智能电网建设在世界各国兴起，智能电能表作为智能电网的终端，在世界各国得到了广泛的推广和应用。智能电能表计量的准确性、可靠性依然是人们关注的焦点，它直接影响发电企业、供电企业和用电客户的经济利益。其中，智能电能表的自身功耗测量是一个非常重要的性能试验项目[1]。

电能表功耗检测包括三项数据：电压线路有功功耗、视在功耗和电流线路视在功耗。现行的电能表功耗检测方法存在可以改进的地方。目前多采用多功能数字万用表测量电压回路、电流回路视在功耗和瓦特表测量电压回路有功功耗的方法进行电能表功耗的测量，由于多功能数字万用表本身精度不高，且测量交流有效值不是真有效值，因此测量结果并不准确；再次瓦特表可操作性不强，不方便操作。另外，使用目前方法还存在多台仪表分别测量，数据需要计算才能得到结果等麻烦，而且使用万用表表笔接入强电回路，存在一定的安全隐患。综上，研发出一种测量精度高、可操作性强的智能电能表功耗测量装置是电能表功耗计量行业的迫切需要。

1 硬件设计与测量

为此，项目组研发了手持式硬件终端：智能电能表功耗检测测量仪，其实物照片和结构如图1所示[2]。利用该手持功耗检测装置进行电能表功耗测量的连接图如图2所示。使用电能表校验标准信号源给被测电能表提供额定电流。功耗仪有5条输入线，其中3条对应接入电压回路，2条接入电流回路，图中所示的是单相电能表接入方法。

2 系统软件配置与功能

为了将手持式功耗仪中的测量数据采集到上位计算机，在手持式计算机中采用了PL2303HX芯片，将功耗仪中的数据可以通过USB转串行口的方式传到上位计算机，上位机段采用LabVIEW编写了采集系统软件[3]，如图3所示。

图1 电能表功耗测量仪实物与结构

图2 手持功耗仪测量连接示意图

图3 系统软件界面

软件工作前，首先需要配置与电能表通信的串口号。软件默认的串口号是上次关闭该软件时选择的串口号，串口的默认参数为9600bps，8位数据位，1位停止位。可以对串口的波特率、数据位等他参数进行配置。通过选择不同的报表路径，用户可以把生成的报表保存在不同的文件夹中。

智能电能表功耗采集系统软件系统可划分为以下6个主要部分：①信息的手动输入；②数据采集和显示；③历史数据的显示；④报表生成和打印；⑤串口配置；⑥在线帮助。

3 系统软件关键技术

3.1 串口初始化

每当重新运行软件时，软件将会选择上次退出该软件时的串口号，并配置串口的属性为9600bps，8位数据位，1位停止位，偶校验，并将串口属性显示在主界面的状态栏中。对应的程序如图4所示。

3.2 串口配置

如需选择不同的串口号，需单击主界面右侧的“配置”按钮。串口配置程序如图5所示。

图4 串口初始化程序

图5 串口配置程序

3.3 数据的采集和显示

程序初始化完成后单击主界面右侧的“开始采集”按钮，按照通信协议，上位机依次向电能表发送读取电压、读取电流和读取功率命令帧，电能表收到合法的命令帧后，将回复固定格式的电压、电流和功率数据，上位机收到合法的数据后，对数据进行解析并显示在主界面的数据采集界面中。读取有功功率功率对应的程序如图6所示。

3.4 报表生成和打印

通过调用LabVIEW office工具包中word Insert Field.vi可完成报表的生成，具体程序框图如图7所示。

完成对电能表的数据采集后，可以进行数据报表的生成和打印，单击主界面右侧的“生成报表”按钮，软件会将数据导入word模板中，单击主界面右侧的“打印”按钮，软件自动将完成打印功能。

图6 读取有功功率功率程序

图7 报表生成和打印程序

4 结束语

将手持式电能表功耗仪准确连接，对被测表的功耗进行测量后，通过该系统软件实现了智能电能表功耗数据的自动化测量。针对型式评价中一组电能表一般采取3个样品的方式，系统软件中设置了3个表位的数据采集，并可以通过软件，自动出具测试报表，经电能计量实验室应用后，效果良好，值得推广。

[1] 纪峰,徐晴,穆小星,等. 三相三线电能表功耗测试分析方法研究[J]. 电测与仪表, 2014(17):12-17.

[2] 马宇明,赵波,陈道升,李博,等. 手持式电能表功耗检测仪：中国，ZL201320621613.8[P]. 2014-04-16.

[3] 赵波,马宇明,赵敏. 基于LabVIEW的智能电能表温升检测系统软件设计[J]. 电子质量，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

江苏省质量技术监督局科技项目（编号：KJ112509）

赵波（1979.12-），男，江苏张家港人，江苏省计量科学研究院高级工程师，主要从事计量科技研究与管理工作。