電能表自動化檢定系統(tǒng)計量檢定單元檢定技術的研究

陳義昌

（福建省計量科學研究院，福州350003）

電能表自動化檢定系統(tǒng)計量檢定單元檢定技術的研究

陳義昌

（福建省計量科學研究院，福州350003）

本文介紹了電能表自動化檢定系統(tǒng)的構成，對其核心部分“計量檢定單元”的技術要求和檢定方法做了一些研究，并探討了檢定中發(fā)現的問題及解決辦法。

電能表自動化檢定系統(tǒng)；計量檢定單元；基本誤差；運行試驗

0 引言

隨著智能電能表的普及，電能表自動化檢定系統(tǒng)已陸續(xù)被采用。電能表自動化檢定系統(tǒng)主要由：計量檢定單元、自動耐壓單元、時間校驗單元、功能測試單元、外觀檢查單元、自動封表單元、自動貼標單元、電能表自動上下料單元及自動分揀單元等部分組成。對于這樣龐大復雜的系統(tǒng)，該如何對其進行檢測，已經成為擺在我們面前的重要課題。以下以單、三相電能表自動化檢定系統(tǒng)為例，對系統(tǒng)的核心部分“計量檢定單元”的檢定做一些探討。

電能表自動化檢定系統(tǒng)中的計量檢定單元包括若干個相對獨立的自動化檢定裝置，每個檢定裝置分別配有功率源、標準表、隔離PT（單相裝置才有）、隔離CT（三相裝置才有）、時鐘校驗儀及其他必要的部件。對于計量檢定單元中標準表的檢定，我們按JJG 596—1999電子式電能表檢定規(guī)程的要求進行；對于計量檢定單元中自動化檢定裝置部分的檢定，我們基本按JJG 597—2005交流電能檢定裝置檢定規(guī)程的要求進行，只是在“確定基本誤差”、“確定多路輸出的一致性”等項目的技術要求和檢定方法上做了一些必要的補充，并增加了最大負載的運行試驗。

1 確定基本誤差

對多路輸出的三相電能表檢定裝置確定基本誤差，JJG 597—2005只要求在第一表位進行，規(guī)程之所以這樣規(guī)定，是由于考慮到檢定裝置的功率源輸出到標準表和各表位的電壓是并聯、電流是串聯的，因而，在不同表位上“確定基本誤差”的差異只是由標準表到表位間的電位差所引起的。對于電能表自動化檢定裝置，在檢定直接接入式的三相智能電能表時，為了不脫電流回路與電壓回路的并線鉤，必須采用隔離CT，而對于不同表位的不同隔離CT，其基本誤差是各不相同的，也就是說，從功率源串聯輸出到標準表和各表位的電流經隔離CT的作用后就不再相同了。因此，從理論上說，對于電能表自動化檢定裝置，在每一個表位上都必須進行“確定基本誤差”的操作。若這樣做的話，檢定一個具有24表位的電能表自動化檢定裝置，需耗時十多天，那么，對于一個具有12個計量檢定單元的三相電能表自動化檢定系統(tǒng)，光檢定其計量檢定單元就需耗時一百多天。這樣做從實際現場檢定工作的角度考慮，是完全不切合實際的。

怎樣做才能既保證精度又節(jié)省時間呢？經過深入的研究和反復的試驗，最終采用以下方案“確定基本誤差”：對于第一表位，按JJG 597—2005的要求全檢；對于其他表位，只檢有功部分，單數表位檢“三相四線”，電壓檔位選擇3×220／380V，電流檔位分別選擇3×0.1A、3×5A和3×100A檔，功率因數分別選擇cosΦ＝1.0和cosΦ＝0.5（L）；雙數表位檢“三相三線”，電壓檔位選擇3×100V，電流檔位和功率因數的選擇與“三相四線”相同。按此方法“確定基本誤差”，檢定一個具有24表位的電能表自動化檢定裝置，大約需耗時1.5天，可縮短檢定時間9天左右，節(jié)省了大量的人力、物力。

對于按上述方案來確定其他表位的基本誤差，是否存在錯判（把不合格判為合格）和誤判（把合格判為不合格）的可能性？我們的答案是否定的。這是因為：

三相電能表自動化檢定裝置（鄭州三暉電氣有限公司生產），其功率源輸出到標準表和各表位的電壓是并聯、電流是串聯的。在檢定直接接入式的三相智能電能表時，為了不脫并線鉤，在每個表位的電流回路采用隔離CT，將電流回路與電壓回路隔離開，其隔離CT是采用ROGOWSKI（羅氏線圈）原理制成的電子式互感器。由于羅氏線圈具有正比于電流導數的輸出，其線性度極好，不會飽和也無磁滯現象，具有良好的穩(wěn)定性和暫態(tài)響應［4］。所以，對于其他表位的基本誤差，只要在電流量程的最小電流（0.1A）、基本電流（5A）和最大電流（100A）等檔位檢定合格，就能保證全部電流量程的基本誤差都合格。

2 確定多路輸出的一致性

對于“多路輸出的一致性”的檢定，除了按JJG 597—2005的要求進行外，還增加了“掛表試驗”。將電能表自動化檢定裝置的所有表位全部掛表，按JJG 596—1999的要求進行基本誤差測試，測試完畢后將被檢表全部下線。然后，對于三相裝置（24表位），按mod（i＋12，24）排序（i＝1、2、3…24）；對于單相裝置（96表位），按mod（i＋48，96）排序（i＝1、2、3…96）。排序后重新上線進行第二次誤差測試（在同一檢定裝置進行）。兩次測試的結果均必須滿足JJG 596—1999和式（1）的要求［3］。

式中，y1為第一次測試的基本誤差；y2為第二次測試的基本誤差；U為測量不確定度。

我們之所以增加“掛表試驗”，是因為：

1）按JJG 597—2005的規(guī)定，對多路（M路）輸出的裝置，只選擇控制量限路確定基本誤差。為了保證其他量限和其他路的輸出符合要求，有必要增加“掛表試驗”。

2）由于自動化檢定裝置的表位較多，最后一個表位距功率源和標準表的距離較遠，標準表到表位間的電位差可能較大。另外，裝置的電流回路是采用繼電器自動短接的，繼電器可能出現偶爾接觸不良的現象（檢定“端鈕間的電位差”時曾經出現過），會導致電流輸出的波形嚴重失真和電位差較大。為了及時發(fā)現此類問題，有必要增加“掛表試驗”。

3）由于功率源和標準表安裝于自動化檢定裝置的中間部位，距第一表位和最后一個表位的距離最遠，所以，在做第二次“掛表試驗”時，不采用“隨機排序”而采用“取模排序”，就是為了保證同一塊表在電位差最大的兩個表位進行重復測試。

3 運行試驗

將自動化檢定裝置掛滿最大負載（220V、100A）的被檢表運行20min，若不出現被檢表端鈕盒過度發(fā)熱或裝置的電流回路報警等情況則判定為合格。

自動化檢定裝置的電流回路是靠氣壓頂針接通被檢表的，由于設計的原因，檢定時，不管電流大小，其氣壓和頂針的大小都是一樣的，當檢定大電流時，有可能因氣壓太低、頂針太細和接觸不良等原因導致觸點過度發(fā)熱，使得裝置的電流回路報警。另外，根據JJG 596—1999檢定規(guī)程中校核常數的要求，加最大電流試驗至少應能持續(xù)20min。因此，檢定時，對于每個自動化檢定裝置，有必要在最大負載下運行20min，用以考察功率源的輸出容量和各表位的接觸電阻是否符合要求。

4 檢定中發(fā)現的問題及探討

1）在自動化檢定裝置的檢定中，有時會出現輸出功率不穩(wěn)和誤差不穩(wěn)、超差等現象，特別在檢定小電流檔位和cosΦ＝0.5（L）時更容易出現上述現象。分析其原因，可能是：當自動化檢定系統(tǒng)工作時，檢定單元的12個大功率源同時輸出、耐壓單元的高電壓輸出以及其他功能單元工作時所產生的干擾所致，至于是什么干擾很難確定也沒有必要確定，只要能消除這些干擾對檢定結果的影響即可。經過反復試驗，我們發(fā)現，當出現裝置的輸出功率不穩(wěn)時，電壓回路的波形失真度就較大，功率因數變化也比較大，因此，我們認為是電壓回路受到干擾。根據抗干擾方面的知識，抗干擾最有效的辦法就是接地，所以，在裝置與標準表的外殼已接地的基礎上再將其電壓回路中的U0也同時接地，這樣即可解決上述問題。

2）在檢定“端鈕間的電位差”時，有時會出現個別表位的繼電器不完全吸合現象，導致電流回路的失真度超差和端紐間的電位差變大。解決辦法為：對裝置反復進行幾次“全部掛表”（繼電器放開）、“全部不掛表”（繼電器吸合）的操作，促使電流回路短接用的繼電器完全吸合。

3）在加最大電流（100A）運行的試驗中，三相裝置只運行了13min后就因出現被檢表接線端紐盒嚴重發(fā)熱現象而中斷試驗。分析其原因，可能是裝置的氣壓太低及連接電流回路的頂針太細，導致頂針與電能表電流回路的接觸不緊和接觸面太小所致。建議：在單、三相自動化檢定系統(tǒng)中各自挑選一個裝置，在此裝置上增大氣壓、配備一些較粗的頂針并且在觸點上鍍銀，盡量減小接觸電阻，專門用于檢定100A的電能表。

5 結束語

針對電能表自動化檢定系統(tǒng)計量檢定單元的特點，本文介紹的檢定方法，是對JJG 597—2005的必要補充。按照此方法進行檢定，將提高檢定結果的可信度并節(jié)省大量的人力、物力，有較好的推廣應用價值。

［1］國家質量技術監(jiān)督局.JJG 596—1999電子式電能表檢定規(guī)程.北京：中國計量出版社，1999

［2］國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.JJG 597—2005交流電能檢定裝置檢定規(guī)程.北京：中國計量出版社，2005

［3］Q／GDW 574—2010電能表自動化檢定系統(tǒng)技術規(guī)范

［4］袁季修.電流互感器和電壓互感器.北京：中國電力出版社，2011

10.3969／j.issn.1000－0771.2013.4.21