數(shù)字萬(wàn)用表自動(dòng)檢定在電廠中的應(yīng)用研究

張軒 蘇亞萍

摘 要

數(shù)字萬(wàn)用表是基于之前數(shù)字式儀表的發(fā)明基礎(chǔ)上，跟隨數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和數(shù)字計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生，形成的以微型計(jì)算機(jī)作為測(cè)量系統(tǒng)的檢測(cè)方式，能夠有效進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算，信息處理，在實(shí)驗(yàn)室、工廠生產(chǎn)等多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。然而，所有儀器都會(huì)有老化和漂移現(xiàn)象，數(shù)字萬(wàn)用表也不能免除，且隨著萬(wàn)用表使用頻率增加，準(zhǔn)確性要求提高，數(shù)字萬(wàn)用表自動(dòng)檢定系統(tǒng)也因此產(chǎn)生。本文將圍繞數(shù)字萬(wàn)用表及其自動(dòng)檢定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，使用流程和其在電廠的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)討論。

關(guān)鍵詞

數(shù)字萬(wàn)用表;數(shù)字萬(wàn)用表自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng);電廠

中圖分類號(hào)： G01R31/00 ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 17 . 08

數(shù)字萬(wàn)用表可檢驗(yàn)交流電壓、交流電流，直流電壓，直流電流，電阻、二極管、晶體管等參數(shù)，通過(guò)數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，是將連續(xù)模擬量轉(zhuǎn)化為具有間斷性的離散化數(shù)字，進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算和顯示的儀表。臺(tái)式或?qū)嶒?yàn)室式數(shù)字萬(wàn)用表一般可以顯示五位半到八位半的測(cè)量讀數(shù)，而手持式普遍在三位半到四位半，少數(shù)達(dá)到五位半。為保證數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量準(zhǔn)確性，國(guó)家檢定規(guī)程顯示每12個(gè)月須進(jìn)行一次周期性檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)室式和臺(tái)式數(shù)字萬(wàn)用表價(jià)格昂貴，設(shè)備要求高，采集水準(zhǔn)高，大部分已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢定，配備自動(dòng)檢定/校準(zhǔn)系統(tǒng)。手持?jǐn)?shù)字萬(wàn)用表自身不攜帶程控接口，設(shè)備較前兩種更為簡(jiǎn)化，一般須人工操作進(jìn)行檢定，但是現(xiàn)已有研究者研制出手持?jǐn)?shù)字萬(wàn)用表自動(dòng)檢定系統(tǒng)軟件，改變傳統(tǒng)人為檢定局面。

1 數(shù)字萬(wàn)用表及其自動(dòng)檢定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和意義

數(shù)字萬(wàn)用表是由數(shù)字電壓表和指定功能轉(zhuǎn)換電路組成，其中，數(shù)字電壓表是萬(wàn)用表核心，由電容器、電阻器、顯示器組成的數(shù)字萬(wàn)用表表頭和A/D轉(zhuǎn)換器集成。臺(tái)式或?qū)嶒?yàn)室式數(shù)字萬(wàn)用表自動(dòng)檢定系統(tǒng)分為軟件和硬件部分，其中軟件是配套校正系統(tǒng)，而硬件由打印機(jī)、裝有GPIB（即IEEE488）控制卡計(jì)算機(jī)、5520標(biāo)準(zhǔn)源、GPIB 電纜、待檢定/校準(zhǔn)數(shù)表五個(gè)部分組成。手持?jǐn)?shù)字萬(wàn)用表與以上兩種不同，無(wú)需硬件部分，僅使用軟件系統(tǒng)，通過(guò)VC++6.0平臺(tái)，采用計(jì)算機(jī)字符識(shí)別技術(shù)和圖像處理技術(shù)，結(jié)合攝像頭，實(shí)現(xiàn)手持式數(shù)字萬(wàn)用表的自動(dòng)檢定或校準(zhǔn)。

數(shù)字萬(wàn)用表的自動(dòng)檢定系統(tǒng)可以降低人工成本、提高工作效率、確保檢定/校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性，維護(hù)萬(wàn)用表的使用，及保證萬(wàn)用表使用水準(zhǔn)。同時(shí)，數(shù)字萬(wàn)用表應(yīng)用范圍廣泛，例如在電廠中，萬(wàn)用表可在電力生產(chǎn)多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行使用，不僅能協(xié)助工作人員對(duì)機(jī)器進(jìn)行安裝維修，更能減少其生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。這種廣泛性應(yīng)用，讓數(shù)字萬(wàn)用表對(duì)于試驗(yàn)檢測(cè)、工廠設(shè)備檢測(cè)、電路檢測(cè)等環(huán)節(jié)起決定性作用，但是由于儀器元件老化、漂移等原因，萬(wàn)用表對(duì)于以上檢測(cè)工作檢定技術(shù)指標(biāo)會(huì)有所偏離，直接影響實(shí)驗(yàn)效果或者后續(xù)設(shè)備使用。因此，應(yīng)運(yùn)而生的自動(dòng)檢定系統(tǒng)能有效減少人工檢定時(shí)間，使計(jì)量工作更為可靠、迅速、高效、準(zhǔn)確，且更快恢復(fù)數(shù)字萬(wàn)用表的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

2 數(shù)字萬(wàn)用表及其自動(dòng)檢定的使用

2.1 數(shù)字萬(wàn)用表的使用

電器電流、電壓、電阻的測(cè)量是數(shù)字萬(wàn)用表的一般使用方法，可打開(kāi)開(kāi)關(guān)，通過(guò)機(jī)械式開(kāi)關(guān)切換功能選項(xiàng);以轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)切換量程。具體來(lái)講，檢測(cè)電流及電阻，可通過(guò)將紅表筆（正極）分別插入10A孔和V/Ω孔，將黑表筆（負(fù)極）插入COM孔;測(cè)試電容，須使萬(wàn)用表設(shè)至CAP檔，將電容器直接插入電容檢測(cè)座中。除了以上數(shù)字萬(wàn)用表的基本方式以外，萬(wàn)用表仍有很多特殊使用技巧，例如萬(wàn)用表可做感應(yīng)器使用，測(cè)試穩(wěn)壓管穩(wěn)定、利用電容當(dāng)測(cè)定電感等。其中，萬(wàn)用表作為感應(yīng)器使用技巧中，可通過(guò)將疑似受損電纜或電線連至220V火線上，然后把萬(wàn)用表?yè)苤罙C2V檔，一手捏住黑表筆，用紅表筆沿使用中的電線或電纜絕緣皮前進(jìn)，此時(shí)顯示電壓表示均衡不改變，則沒(méi)有破損，如若行至某處，電壓突然下降，則該處向前兩厘米處為電線（電纜）的斷點(diǎn)所在。除此之外，數(shù)字萬(wàn)用表其他應(yīng)用將在本文第三部分即萬(wàn)用表自動(dòng)檢定在電廠中的應(yīng)用中詳細(xì)闡述。

2.2 萬(wàn)用表自動(dòng)檢定系統(tǒng)的使用

數(shù)字萬(wàn)用表使用自動(dòng)檢定系統(tǒng)工作前，需進(jìn)行準(zhǔn)備工作：把被測(cè)萬(wàn)用表與計(jì)算機(jī)及多功能校準(zhǔn)器用GPIB線連接起來(lái)，設(shè)置默認(rèn)打印機(jī)以便打印原始記錄等。以5520A校準(zhǔn)器和臺(tái)式萬(wàn)用表為例，當(dāng)需要校準(zhǔn)器檢定萬(wàn)用表電阻參數(shù)是否準(zhǔn)確時(shí)，應(yīng)如圖1，將四線插入對(duì)應(yīng)孔。

如需要校準(zhǔn)器檢定手持?jǐn)?shù)字萬(wàn)用表，則需要另一種方式連接。校準(zhǔn)器插線方式保持原狀，根據(jù)手持萬(wàn)用表特殊設(shè)計(jì)，將兩線疊加，采取兩線補(bǔ)償測(cè)量方法，并行插入多用表COM和V/Ω孔。這種方式與普通兩線測(cè)量方式相比，能有效提高數(shù)字多用表檢定準(zhǔn)確度。其次，如若進(jìn)行電流測(cè)定工作，則可將手持?jǐn)?shù)字萬(wàn)用表mA/μA孔與校準(zhǔn)器AUX孔進(jìn)行連接，檢定萬(wàn)用表檢測(cè)電流輸出準(zhǔn)確性。

3 數(shù)字萬(wàn)用表及其自動(dòng)檢定在電廠中的應(yīng)用

電力生產(chǎn)過(guò)程中，不可避免產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)，即風(fēng)險(xiǎn)與安全在系統(tǒng)中并存，所以進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理，對(duì)于涉及資金龐大的電力生產(chǎn)企業(yè)單位是重中之重。而在風(fēng)險(xiǎn)管理的第一步就是風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，這關(guān)鍵性步驟，就需要數(shù)字萬(wàn)用表進(jìn)行輔助。除此之外，數(shù)字萬(wàn)用表同樣適用于電力生產(chǎn)前期和過(guò)程中，生產(chǎn)設(shè)備的安裝以及維修。因此，作為保障萬(wàn)用表正常工作和測(cè)量準(zhǔn)確性的自動(dòng)檢定系統(tǒng)，在電廠的電力生產(chǎn)中也擁有十分重要的地位。

3.1 數(shù)字萬(wàn)用表自動(dòng)檢定在電廠風(fēng)險(xiǎn)把控的應(yīng)用

電力生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)受人為、環(huán)境、生產(chǎn)設(shè)備三因素影響，產(chǎn)生如環(huán)境污染的其他火電生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)、火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)、灼燙傷風(fēng)險(xiǎn)、機(jī)械傷害風(fēng)險(xiǎn)和觸電風(fēng)險(xiǎn)等五種危險(xiǎn)情況。在這些風(fēng)險(xiǎn)中，有幾種風(fēng)險(xiǎn)可通過(guò)使用數(shù)字萬(wàn)用表，提前識(shí)別，提早防護(hù)。例如觸電風(fēng)險(xiǎn)這一重要安全危機(jī)，便可以通過(guò)使用數(shù)字萬(wàn)用表進(jìn)行把控。

具體而言，觸電風(fēng)險(xiǎn)包含低壓電源觸電風(fēng)險(xiǎn)、電氣設(shè)備出點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)、感應(yīng)電壓觸電風(fēng)險(xiǎn)和高壓電源出點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)四個(gè)類型。國(guó)內(nèi)將“安全特低電壓”設(shè)置在36V，然而在一般電力生產(chǎn)過(guò)程中，常用電源為高壓電源，如330KV交流電、110KV交流電、500KV交流電、750KV交流電等;而有些企業(yè)采取的低壓電源，也遠(yuǎn)高于國(guó)家規(guī)定安全電壓，常用有400V交流電、220V直流電、220V交流電、110V直流電等。因此，在員工使用或維護(hù)設(shè)備電源時(shí)，電壓、電流不穩(wěn)定或短路，可能會(huì)引起嚴(yán)重觸電危害。所以，使用數(shù)字萬(wàn)用表在生產(chǎn)之前或定期檢測(cè)設(shè)備電壓、電流數(shù)值，對(duì)于評(píng)判其穩(wěn)定性有決定性效果。

除高壓或低壓觸電風(fēng)險(xiǎn)以外，電氣設(shè)備也有觸電風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)險(xiǎn)起因之一就是高負(fù)荷用電。數(shù)字萬(wàn)用表定期測(cè)定電氣設(shè)備電壓使用量，也可有效防止高負(fù)荷用電的情況。數(shù)字萬(wàn)用表也可測(cè)定穩(wěn)壓管的穩(wěn)定值，可以通過(guò)這種應(yīng)用有效保證電壓平穩(wěn)，預(yù)防電壓猛增導(dǎo)致的觸電風(fēng)險(xiǎn)。電壓猛增會(huì)導(dǎo)致瞬間過(guò)壓現(xiàn)象，造成過(guò)壓環(huán)境。過(guò)壓環(huán)境看似不會(huì)造成人員傷亡，但是當(dāng)其作用在高壓電源上，就會(huì)加大傷害產(chǎn)生持續(xù)損害。

其次應(yīng)通過(guò)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，使電容C充電，然后測(cè)穩(wěn)壓管D兩端電壓，此時(shí)的指數(shù)就是穩(wěn)壓管的穩(wěn)定值。當(dāng)然有一部分風(fēng)險(xiǎn)起因是在設(shè)備維修過(guò)程中，在這種情況，萬(wàn)用表如何應(yīng)用，將在接下來(lái)的段落中，進(jìn)行詳細(xì)討論。

3.2 數(shù)字萬(wàn)用表自動(dòng)檢定在設(shè)備安裝、維修中的應(yīng)用

數(shù)字萬(wàn)用表除基本功能外，一般不能直接測(cè)量應(yīng)用設(shè)備的功放、電路、電容等，但是利用蜂鳴器檔，可給數(shù)字萬(wàn)用表增加檢驗(yàn)交流通路、作為信號(hào)發(fā)生器等作用。當(dāng)使用數(shù)字萬(wàn)用表檢驗(yàn)交流通路時(shí)，具體操作過(guò)程僅需將A表筆和B表筆連接在交流通路的始末端，如蜂鳴器鳴響則通路順暢，反至則不暢。這種應(yīng)用可順利在設(shè)備安裝中檢驗(yàn)機(jī)器通路是否順暢。

數(shù)字萬(wàn)用表在電氣生產(chǎn)過(guò)程中，最頻繁、最普及的應(yīng)用是在設(shè)備的維修之中。數(shù)字萬(wàn)用表作為信號(hào)發(fā)生器，主要用于檢驗(yàn)多級(jí)放大電路是否存在故障。具體應(yīng)用操作流程，首先確保電路接通電源使其處于工作狀態(tài)，其次，將A、B表筆任意一個(gè)，連接至放大電路最后一級(jí)輸入端，用揚(yáng)聲器或示波器檢驗(yàn)?zāi)┘?jí)是否有1kHz的輸出信號(hào)，如有則是上一級(jí)放大電路出現(xiàn)故障，如沒(méi)有則是本級(jí)出現(xiàn)故障。

數(shù)字萬(wàn)用表的基本使用功能中有檢驗(yàn)電阻這一測(cè)量功能。工作人員可使用萬(wàn)用表定期檢測(cè)電壓互感器一次側(cè)和兩次側(cè)的直流電阻，預(yù)防因電壓互感器內(nèi)阻抗小導(dǎo)致的PT短路，防止PT回流產(chǎn)生巨大電流，造成人員觸電傷害。

從上文數(shù)字萬(wàn)用表的特殊應(yīng)用中顯示，萬(wàn)用表還可以檢驗(yàn)電線或者電纜的損壞位置，對(duì)于電線（電纜）維修更換提供良好數(shù)據(jù)支持。

綜上所述，數(shù)字萬(wàn)用表在電廠的應(yīng)用，總體分為觸電危險(xiǎn)排查防空和設(shè)備安裝維修兩個(gè)大方向。工作人員可利用數(shù)字萬(wàn)里表基本功能中的電阻測(cè)量對(duì)電壓互感器進(jìn)行檢驗(yàn)，預(yù)防PT短路，導(dǎo)致設(shè)備故障和人員傷害。也可進(jìn)行小幅度改良，增加測(cè)量交流通路通常與否和放大電路故障所在層級(jí)。與此同時(shí)，隨著科技發(fā)展，技術(shù)更迭，數(shù)字萬(wàn)用表的自動(dòng)檢定系統(tǒng)也在進(jìn)行改善，傳統(tǒng)自動(dòng)檢定系統(tǒng)增添XML系統(tǒng)，對(duì)原本的檢定軟件進(jìn)行優(yōu)化，滿足多型號(hào)、多規(guī)格數(shù)字萬(wàn)用表的需求。

參考文獻(xiàn)

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