一种应用CAN总线技术的电表智能检定装置

摘 要：作为电力系统的终端计量装置，电表承担着对电能进行统计和计量的作用，因此高精度的电能表检定装置在检测电表的过程中的作用非常重要。如何提高电能表计量数据的精确度，如何提高电能统筹的准确性，是当前研究的一个重点方向。本文设计出了以CAN总线作为控制系统的电能表智能检定装置，实现了对被检表的误差数据进行分析和传输目的，从而很好地完成对电能表的检定工作。

关键词：智能检定装置；误差分析；CAN总线技术

中图分类号：TM933 文献标识码：A

本文的主要阐述内容是针对电能表检定装置的设计思路以及采用的相关技术进行分析。通过对该装置的研究历史以及今后的发展趋势做了简要介绍，阐述了电能表检定装置进行设计的理论依据和核心的控制系统的主要特点。通过对当今流行的总线进行技术对比，设计出了以CAN总线技术为基础的多表位电能表检定装置。

1 传统的电能表检定装置

电能表作为一种电能的计量仪器，必须经过检验合格才可以使用。使用中的电能表在工作一段时间后，由于受到材质的老化以及机械磨损等因素的影响，其工作的性能会发生一定的变化，容易造成计量误差的产生。因此国家规定，对于电能表要在使用一段时间后必须定期进行相关参数的检定，被称为周期检定。

电能表的检定装置可以根据测试装置的电源以及控制系统的不同分为电工式及电子式检定设备。电工式电能表检定装置的缺点是不能够进行调频，且随着电子技术的进步，已经完全被电子式标准表所代替； 电子式电能表检定装置采用了微机控制，对于需要检定的电表使用误差仪来进行数据分析，对误差数据进行检定的精确性得到了大幅度的提高，同时实现了微机自动化操作。

2 采用CAN总线技术的电能表检定装置设计思路

采用CAN总线技术的电能表检定装置的最大通信速率能够达到1Mbps，它具有构造简单、成本低廉以及很强的抗干扰能力，即便总线中的某个节点出现故障也不会中断其他节点的通信传输，很符合该检定装置的使用。

电能表检定装置采用的是CAN总线的控制系统，在该控制系统中一共有96个误差仪、一台主控器、一台PC机，其组成系统图1所示。

2.1 电能表检定装置脉冲信号接收器

结合成本以及系统稳定等多方因素综合考虑，本装置使用MCU计数器。MCU计数器的控制及数据处理能力较强，同时这些模块都集中在MCU计数器的内部，不受外来信号的干扰，可以对输入的脉冲信号精确的计数。

2.2 电能表检定装置模拟信号采集模块

检定装置的误差仪需要对两种模拟信号进行采集并测量，包括一路直流信号，工作电压在0V-30V范围内；三路温度信号，当温度在0℃-100℃时，所需电压为0V-12V，因此需要选用4个运算放大模块来对采集的模拟信号进行处理。该信号采集系统选取了LM324型模块，其内部包含四個独立放大器，最小的CMR是 65db，能够承受的最大失调输入电压为5mV，输出电压在5mV-20mV范围之内。直流测试信号放大器如图2所示。

2.3 电能表检定装置脉冲信号输入装置

根据对检定装置的设计要求，所有误差仪都需要具备对两路误差进行测量的要求。第一路误差系统主要包含五个信号，分别是正向有功信号、反向有功信号、光电信号、正向无功信号、反向无功信号。第二路误差系统一共有被检测信号6个，除了包括第一路误差系统的5个信号外又多了一个多功能的端口信号。

2.4 电能表检定装置CAN总线通信线路

CAN通信接口电路主要由两部分组成，包括CAN电平驱动电路和通讯隔离电路。通过该通信电路可以将误差仪与CAN总线进行有效的连接。CAN总线电平利用电压差分信号，显性电平时高电平与低电平之间的差电压在0.9V-2V之间，隐性电平时，高低电平之间的电压差值在0V-0.5V之间，此时需要的共模电压是2.5V。

在目前主要有两种方案可以实现对检定装置通信传输功能模块的设计，一种采用磁隔离设计，采用光耦合隔离设计。光耦合隔离采用光电信号进行信号传输，不但传输的速率有了很大的提高，而且在传输的过程中不会受到其他信号的干扰，安全性以及稳定性相比于磁隔离有了很大的技术进步。因此在误差仪的通信电路中的应用比较广泛。

结语

本文通过对以CAN总线技术为基础进行电能表检定装置进行研制，通过一条CAN总线的连接实现了对96个误差表位的数据采集和传输的工作，通过对多表位同时监测，设计并且验证了利用CAN总线进行数据传输的可靠性，通过对误差数据时间间隔的控制，可以实现误差数据不间断的实时传入到主机系统，能够保证该装置连续稳定的进行工作，同时保证了对电能表进行检定的精确度的提高，电能表检测装置的使用效率也得到了大幅度的提升，能够更好的在电表检定工作中发挥作用。

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