電能表檢定裝置的發(fā)展與展望

電能表檢定裝置的發(fā)展與展望

20世紀70年代以前，電能表的檢查裝置非常粗糙。信號源是市政能源的電源。用自助壓器和壓壓器調(diào)節(jié)電壓，用自助壓器和高壓器調(diào)整電壓，用感應(yīng)電相器更改相位，并以0.5級或0.2級電能表為標準表，用手動開關(guān)控制校正，人工計算誤差差。這種裝置的穩(wěn)定度、失真度、對稱度等性能完全取決于市電,無法進行控制,頻率也不能調(diào)節(jié)。進入70年代以后,開始用變壓器移相器代替龐大笨重的感應(yīng)式移相器,用磁飽和式穩(wěn)壓器及以后出現(xiàn)的分立元件電子式穩(wěn)壓器對市電電壓進行穩(wěn)壓,并且開始使用光電采樣器和控制器,但裝置的基本性能并未發(fā)生根本性改變。后來將這類產(chǎn)品稱為電工式電能表檢定裝置。80年代中后期,國產(chǎn)電子式標準功率電能表誕生,隨后電子式高穩(wěn)定度功率源問世,使電能表檢定裝置的性能發(fā)生了革命性變化,普通電子式檢定裝置開始大規(guī)模運用。90年代中后期,隨著多功能電能表的逐漸應(yīng)用,以及電力企業(yè)政府職能移交,電力企業(yè)對自身檢定機構(gòu)進行了改革,提出了工廠化、流水化檢定的要求,在普通電子式檢定裝置發(fā)展而來的多功能電子式檢定裝置開始出現(xiàn),使電能表校驗工作全面步入了全自動、多功能、智能化校驗階段,并且該類裝置還在不斷的發(fā)展中。1光電采樣器的調(diào)節(jié)電工式電能表檢定裝置一般由低通濾波器、電子穩(wěn)壓器、變壓器移相器、自耦調(diào)壓器、升壓器、升流器、標準電壓互感器、標準電流互感器、標準電能表、光電采樣器、控制器、掛表架等組成。電源首先經(jīng)低通濾波器濾除市電電源中的高次諧波,以改善波形,然后經(jīng)電子穩(wěn)壓器進行穩(wěn)壓。電壓調(diào)節(jié)包括自藕調(diào)壓器和升壓器,電流調(diào)節(jié)包括自藕調(diào)壓器和升流器。升壓器、升流器用于擴展電壓、電流量程,同時起到隔離市電的作用,經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓、電流一路直接供被檢電能表,一路經(jīng)標準電流互感器、電壓互感器供標準電能表。光電采樣器通過感應(yīng)式電能表轉(zhuǎn)盤光滑邊沿及其色標對光線的不同反射作用將轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為電脈沖信號,供控制器進行累計,當(dāng)達到控制器的預(yù)定轉(zhuǎn)數(shù)時,切斷標準表電壓線路,再根據(jù)標準表脈沖讀數(shù)與設(shè)定讀數(shù)計算被檢表誤差。目前全國電工式電能表檢定裝置已經(jīng)基本停止生產(chǎn)。2一般電子表管理系統(tǒng)的測試裝置2.1主要組成組成普通電子式電能表檢定裝置的構(gòu)成一般由電子式程控功率源、電子式多功能標準表(或標準功率電能表)、標準電壓互感器和標準電流互感器(有些裝置不需要互感器)、誤差計算器(有的產(chǎn)品做在標準表內(nèi))、誤差顯示器、數(shù)字式監(jiān)視表、光電采樣器、手動控制器、計算機、掛表架等組成。掛表架的表位數(shù)根據(jù)用戶需求確定。三相檢定裝置的表位數(shù)一般有3、6、8、12、16、24等;單相檢定裝置的表位數(shù)一般有6、12、16、24、32、48等。功率源的負載能力(輸出容量)由表位數(shù)決定。電壓輸出一般按每只表12VA配置,電流輸出一般按每只表20~30VA配置。2.2電能表檢定裝置在網(wǎng)絡(luò)帶及計量參數(shù)中的應(yīng)用將成為計量單位普通電子式電能表檢定裝置的工作原理是,程控三相功率源根據(jù)計算機發(fā)出的指令,輸出設(shè)定大小和角度的電壓、電流,一路直接送被檢表,一路標準電壓、電流互感器接于標準電能表,計算機根據(jù)標準表脈沖讀數(shù)與設(shè)定脈沖讀數(shù)計算出誤差被檢表。在這里電壓、電流量程切換的作用主要是根據(jù)電壓、電流的大小,選擇標準電壓、電流互感器的額定一次電壓或電流。隨著程控功率源和多功能標準表自動量程切換技術(shù)的逐步成熟,一些電能表檢定裝置已不再使用互感器,不僅降低了成本,減小了體積和重量,而且避免了互感器比差、角差、量程切換繼電器接點壓降等引起的誤差,提高了裝置的精度。在電子式電能表檢定裝置中,各個表位的電能表常數(shù)往往可以不同,計算機可以根據(jù)輸入的不同表位的不同常數(shù)自動算出不同表位的設(shè)定脈沖數(shù)。現(xiàn)代的電子式電能表檢定裝置已逐步成為智能設(shè)備,不但能夠按照有關(guān)計量檢定規(guī)程的要求自動檢定全部項目,自動計算誤差,自動進行數(shù)據(jù)修約和判定檢定結(jié)論,打印檢定證書和檢驗記錄,而且能夠與計算機網(wǎng)絡(luò)連接,實現(xiàn)區(qū)域性計量管理。電子式電能表檢定裝置一般還配備有手動控制器,以便在計算機或其軟件發(fā)生故障時,仍能進行手動操作。2.3極管的工作原理檢定電能表時,需要采集電能表的電能信息,機械式電能表的轉(zhuǎn)盤和電子式電能表的脈沖指示燈就是電能信息的載體,轉(zhuǎn)盤的累計轉(zhuǎn)數(shù)和光脈沖的累計數(shù)代表著測得的電能量。光電采樣器(俗稱光電頭)就是采集轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)和光脈沖數(shù)的專用工具。按其用途可分為反射式和接收式,按固定方式可分為支架式、吸盤式、扣式、磁吸式等。反射式光電頭用于校驗機械表,它有一個發(fā)光管和一個接收管。發(fā)光管的光線通過一個凸透鏡聚焦,使焦點落到鋁轉(zhuǎn)盤邊沿附近,鋁轉(zhuǎn)盤的光滑邊沿將光線反射回來,通過接收管前的凸透鏡聚焦后照到接收管,接收管可以是光耦合三極管,也可以是光敏電阻。當(dāng)光電頭正對著轉(zhuǎn)盤上的色標(一般為黑色或紅色)時,反射的光線明顯減弱。根據(jù)接收管感受到的光線的強弱變化,可以將光脈沖變?yōu)殡娒}沖。接收式光電頭用于電子表,它只有一個接收管,沒有光源,對準電能表上的脈沖燈,直接接收光脈沖信號,然后變成電脈沖信號。在進行機械式電能表的起動和潛動試驗時,需要確認機械表是否已經(jīng)轉(zhuǎn)了一圈,這就需要首先找到色標,這就是色標定位,俗稱對色標。對色標的方法很簡單,就是先給電能表通電,使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)起來,當(dāng)用光電頭檢測到色標的前沿(或后沿)時,切斷電源,轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動,色標暴露在正前方,以便下一步操作。切斷電源的方式有切斷電壓和切斷電流,前者稱為電壓對色標,后者稱為電流對色標。對于電壓對標原理來說,就是在每只被檢表電壓線路串聯(lián)一個對標繼電器的常閉接點J,對標繼電器可以程控,也可以通過一個開關(guān)手動控制。手動對標時,給電能表通電,當(dāng)色標轉(zhuǎn)動到正前方時,合上對標開關(guān),繼電器動作,常閉接點斷開,表停轉(zhuǎn)。當(dāng)對標開關(guān)斷開時,常用接點合上,電壓因路接通恢復(fù)正常工作。電壓對標的缺點是,對標繼電器的常閉接點永久性地串接在電壓線路中,接點表面會氧化,通斷時的火花也會使它受到損傷,這些因素使接點的接觸電阻逐漸變大且不穩(wěn)定,對裝置的誤差會產(chǎn)生影響,尤其對等級較高的裝置,可能會達到不能容許的程度。對于電流對標來說,每一個表位接有一個對標變流器TL,變流器次級通過對標繼電器的轉(zhuǎn)換接點J接到被檢表電流線圈上,不對標時接點處于位置將變流器次級短路。對標時,給電能表電壓線路通電,合上對標開關(guān),繼電器動作,接點處于合上位置,通過變流器給電能表電流線路通電;當(dāng)色標轉(zhuǎn)動到正前方時,斷開對標開關(guān),繼電器失壓,接點處于斷開位置,表停轉(zhuǎn)。加到被檢表上的對標電流比較小,一般不超過10A。2.4儀器檢表自動測定電子式電能表檢定裝置由于擁有程控功率源、電子式多功能標準表,其技術(shù)性能得到極大提高,檢定工作更加方便,實現(xiàn)了自動檢定,提高了工作效率。其主要功能有:(1)可以檢定普通電子式和機械式電能表、多費率電能表、預(yù)付費電能表等;(2)按照檢定規(guī)程要求,對潛動、起動、直觀檢查、基本誤差等檢定項目實行全自動檢定;(3)自動對色標;(4)可以同時檢定不同常數(shù)表;(5)每一只被檢表都有專用誤差顯示器;(6)按規(guī)程要求自動計算起動試驗等待時間和潛動試驗等待時間;(7)全自動量程切換;(8)裝置設(shè)有一個可調(diào)節(jié)掛表角度的表位,以便進行傾斜影響試驗;(9)可集中翻轉(zhuǎn)光電采樣器;(10)有標準電能脈沖輸出,脈沖常數(shù)自動設(shè)置,也可人工設(shè)置;(11)既可使用計算機自動檢表,也可通過手動控制器檢表;(12)自動故障檢測,保護功能完善,防止誤操作帶來的危害。3電能表管理系統(tǒng)多功能電能表檢定裝置的基本原理及結(jié)構(gòu)與普通電子式電能表檢定裝置相同,其主要在普通電子式電能表檢定裝置的基礎(chǔ)上,加大了計算機軟件開發(fā)的力度,不僅實現(xiàn)了自動檢定,提高了工作效率,而且功能大為擴展,除了滿足有關(guān)標準和檢定規(guī)程的全部要求之外,還實現(xiàn)了眾多用戶的一些實用性和個性化需求。其功能除具有電子式檢定裝置的所有功能外,一般還具有:(1)檢定多功能電能表等;(2)可以按照檢定規(guī)程要求,對標準偏差、24h變差、最大需量示值誤差等檢定項目實行全自動檢定;(3)可以進行電壓影響、頻率影響、諧波影響、逆相序影響、電壓不平衡影響等影響量引起的改變量的測定;(4)可以測量被檢表時鐘誤差,可使用GPS系統(tǒng)校準被檢表時鐘;(5)可測量電壓、電流、功率、功率因數(shù)、相位、頻率等參數(shù);(6)可實時顯示相量圖、同相電壓、電流的波形圖;(7)可設(shè)置和測量2~21次諧波,測量失真度;(8)自動測量各相電壓、電流、功率和總功率的穩(wěn)定度;(9)自動測量三相電壓對稱度、三相電流對稱度和三相相位差之間的最大差值;(10)可以進行走字試驗;(11)自動進行數(shù)據(jù)修約,打印各種報表,報表格式規(guī)范;(12)軟件支持:條碼輸入,誤差曲線圖,用戶系統(tǒng),誤差上下限設(shè)置,多種檢定方案,管理權(quán)限設(shè)置,周檢計劃等。4電子檢測裝置的發(fā)展趨勢隨著電子技術(shù)的發(fā)展和各種電能表的不斷開發(fā)運用,電能表檢定技術(shù)在飛速的發(fā)展,至今方興未艾,當(dāng)前,電能表檢定裝置還在不斷發(fā)展,并呈現(xiàn)以下特點:(1)功能更多樣化。已有生產(chǎn)廠家在嘗試檢定、走字、耐壓一體化;(2)產(chǎn)品更個