摘要：随着时代的发展，当前电能已经遍布了我国的大江南北，各行各业的生产活动也离不开电力，其中，直流电配电网络在民众生活中的占比相对较大，这也同时提升了直流电能表在电力网络中的重要性。当前，基于ARM嵌入式技术的直流电表检定装置以其独特的优势性逐步取代了传统直流电表检定装置，该装置结合了数据采集、数据传输、数据解析等多重功能，在集成性、功能性上均具备较为良好的表现。希望本文的研究内容能够为直流电能表检定装置的升级与使用提供一定的指导思路。

关键词：嵌入式技术；直流电能表；检定装置设计

前言：近年来，随着以煤炭、石油为代表的不可再生能源逐渐枯竭，电能作为一种基本上能够实现无限供应的能源类型逐步开始受到世界各国的普遍重视。在电力网络中，直流电所占的比重越来越大，与交流电相比，直流电不需要进行功率因数校正，即PFC。在负载层面，其只需要一级DC即可满足日常家庭电力网络的使用需求。因此，直流电得到了社会各界的普遍认同，各种基于直流电的新设备，如充电桩、直流电屏等新物件层出不穷，这些设备的计量方式同正常的家用电路存在一定的区别，这同时也提升了对于直流电能表的检定要求，本文从社会需求以及嵌入式技术的角度出发，对基于嵌入式技术的直流电能表检定装置原理及使用方法进行分析。

一、原理简述

根据《直流电能表检定规程》中的相关要求可知，被检电能表的误差公式如下：

其中，分别表示代检电能表、标准电能表在相同运行时间内所产生的电能值，根据《规程》的要求，的数值一般应该控制在5%以上[1]。

笔者通过对相关文献进行查询，基于标准表法的误差可以表示为：

其中，代表误差值；m表示被检电能表的能量脉冲数；代表待检表电压；代表待检表电流；C代表检定常数；代表频率。

根据式1和式2，笔者推导出应用单位能量脉冲计算出误差系数的公式，即：

其中，分别表示代检电能表、标准电能表的脉冲数，因此，以该公式为基础理论的检定装置精确度直接由标准表的脉冲频率决定[2]。

二、直流电能表检定装置设计

（一）硬件设计

本文分析的直流电能表检定装置硬件部分主要分为两个主体，即主体框架以及电压电流测量模块。

该系统的主体框架主要表现为网关、嵌入式平台、表位1-n的结构模式，可以同时接入并完成32个电能表的检定工作，在检定完成后，平台能够将所取得的检定数据直接传输到嵌入式平台中完成量化分析工作，并进一步上传至网关。从原理角度来看，标准表检定方法主要分为两种，既实负载以及虚负债两个主要情况。其中，实负载法主要是将标准电流表、待检定电流表接入同一回路中，通过对比判定双方误差的一种方法。而虚负载法主要是结合标准电压、标准电流进行对比的方式判定待检表基本数值的一种方法。从实际操作的角度来看，虚负载法基本能够覆盖任意功率点，并采取中断的方式进行计数，随后通过对数据进行上传与误差计算即可分析出待检电能表与标准电能表之间的误差，其操作便捷性与理论可行性均相对较强。其单表位主要包括标准电压与电流源、标准电能表、待检电能表、脉冲信号发生器[3]。

除了主体框架之外，该直流电流表检定装置还设定了电压电流测量模块，能够对当前的实时电压、电流值进行检测，并对其结果进行稳定监控。其测量模块根据实际需求主要分为取样、采集两个主要部分。其具体构成内容如下：（1）取样电路。采用了CV3-1000、1TB 300-SCT5型电压、电流传感器，此种型号的传感器从功能角度上讲属于典型的电流型传感器，在工程实践中具备精确度高、抗干扰能力强等优势。（2）采集电路。采用了ADI公司的AD7606，该型号的模数转换器芯片内部包括信号调理电路、跟踪保持放大器等部件，在操作中能够长期保持固定的输出阻抗与较快的信号采集速率，在实践层面能够满足大部分电力系统监控需求。

（二）软件设计

根据上文内容可知，本文所分析装置的软件功能主要分为两个基本部分，既同步计量功能、实时监测功能。从程序角度来看可以分为开始主程序以及中断子程序。

由此，其软件功能流程基本可以得以确定：（1）开始；系统及标幺值初始化；判断被检定表（有则进入下一阶段、无则直接显示参数）；测量实时功率；上传数据。（2）中断入口；累计计数高；低频功率脉冲；标幺化计数器是否等于1（等于1进入下一流程、不等于一重新执行累加计数流程）；量化分析误差并上传结果；中断结束[4]。

本节对上述软件功能流程的设计与使用思路进行分析：（1）在主程序中，该设备首先对系统时钟进行了初始化，并监测整个系统的电参数（千瓦·时），为了提升数据处理的便捷性，笔者在程序中采取了标幺值初始化的方式，如果没有中断信号出现，则可以认为没有待鉴定表，因此无需进入实时功率测量阶段，直接显示参数即可。（2）为了保证数据分析具备更强的准确性，本文引进了脉冲捕获中断机制，该机制能够保证高、低频率脉冲计量的同时性。

结论：纵观全文，基于嵌入式技术的直流电能表检定装置能够对直流电运行过程中的诸多电气参数进行分析，极大的提升了测量精度。其次，新的直流电能表检定装置，其程序能够同时实现实时采集、计算、传输、解析、配合云台实现远程监控等功能。再次，本文的装置结合了嵌入式技术，与传统的通信模式存在较为明显的区别，能够进行远程上传与监控。最后，新装置的数据传输系统也能够根据用户的实际需求进行设计，既根据实际情况将数据提交到系统云台以及制定表位中。其综合性、便捷性、经济性均相对较强，希望能够迅速进行普及，切实提升相关单位的检定效率。

参考文献：

[1] 家伟 张. 基于嵌入式技术的河流水位检测系统的简单设计[J].  2020.

[2] 张辰宇. 基于嵌入式技术的机电设备控制装置的设计研究[J]. 设计， 2020， 33（15）：3.

[3] 曾凡毅. 基于深度学习的嵌入式云检测系统的设计与实现[J]. 工业控制计算机， 2020.

[4] 罗一鸣. 基于嵌入式技术的建筑能耗采集系统设计[J].  2020.