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(jì)70年代以前，電能表的檢查裝置非常粗糙。信號(hào)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(jí)或0.2級(jí)電能表為標(biāo)準(zhǔn)表，用手動(dòng)開(kāi)關(guān)控制校正，人工計(jì)算誤差差。這種裝置的穩(wěn)定度、失真度、對(duì)稱(chēng)度等性能完全取決于市電,無(wú)法進(jìn)行控制,頻率也不能調(diào)節(jié)。進(jìn)入70年代以后,開(kāi)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(duì)市電電壓進(jìn)行穩(wěn)壓,并且開(kāi)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(lái)將這類(lèi)產(chǎn)品稱(chēng)為電工式電能表檢定裝置。80年代中后期,國(guó)產(chǎn)電子式標(biāo)準(zhǔn)功率電能表誕生,隨后電子式高穩(wěn)定度功率源問(wèn)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(kāi)始大規(guī)模運(yùn)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(duì)自身檢定機(jī)構(gòu)進(jìn)行了改革,提出了工廠(chǎng)化、流水化檢定的要求,在普通電子式檢定裝置發(fā)展而來(lái)的多功能電子式檢定裝置開(kāi)始出現(xiàn),使電能表校驗(yàn)工作全面步入了全自動(dòng)、多功能、智能化校驗(yàn)階段,并且該類(lèi)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(biāo)準(zhǔn)電壓互感器、標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(kuò)展電壓、電流量程,同時(shí)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(biāo)準(zhǔn)電流互感器、電壓互感器供標(biāo)準(zhǔn)電能表。光電采樣器通過(guò)感應(yīng)式電能表轉(zhuǎn)盤(pán)光滑邊沿及其色標(biāo)對(duì)光線(xiàn)的不同反射作用將轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào),供控制器進(jìn)行累計(jì),當(dāng)達(dá)到控制器的預(yù)定轉(zhuǎn)數(shù)時(shí),切斷標(biāo)準(zhǔn)表電壓線(xiàn)路,再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)表脈沖讀數(shù)與設(shè)定讀數(shù)計(jì)算被檢表誤差。目前全國(guó)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(cè)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(biāo)準(zhǔn)表(或標(biāo)準(zhǔn)功率電能表)、標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器和標(biāo)準(zhǔn)電流互感器(有些裝置不需要互感器)、誤差計(jì)算器(有的產(chǎn)品做在標(biāo)準(zhǔn)表內(nèi))、誤差顯示器、數(shù)字式監(jiān)視表、光電采樣器、手動(dòng)控制器、計(jì)算機(jī)、掛表架等組成。掛表架的表位數(shù)根據(jù)用戶(hù)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(fù)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(jì)量參數(shù)中的應(yīng)用將成為計(jì)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(jì)算機(jī)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(biāo)準(zhǔn)電壓、電流互感器接于標(biāo)準(zhǔn)電能表,計(jì)算機(jī)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)表脈沖讀數(shù)與設(shè)定脈沖讀數(shù)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)表自動(dòng)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(diǎn)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(gè)表位的電能表常數(shù)往往可以不同,計(jì)算機(jī)可以根據(jù)輸入的不同表位的不同常數(shù)自動(dòng)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(jì)量檢定規(guī)程的要求自動(dòng)檢定全部項(xiàng)目,自動(dòng)計(jì)算誤差,自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)修約和判定檢定結(jié)論,打印檢定證書(shū)和檢驗(yàn)記錄,而且能夠與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接,實(shí)現(xiàn)區(qū)域性計(jì)量管理。電子式電能表檢定裝置一般還配備有手動(dòng)控制器,以便在計(jì)算機(jī)或其軟件發(fā)生故障時(shí),仍能進(jìn)行手動(dòng)操作。2.3極管的工作原理檢定電能表時(shí),需要采集電能表的電能信息,機(jī)械式電能表的轉(zhuǎn)盤(pán)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(pán)的累計(jì)轉(zhuǎn)數(shù)和光脈沖的累計(jì)數(shù)代表著測(cè)得的電能量。光電采樣器(俗稱(chēng)光電頭)就是采集轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)數(shù)和光脈沖數(shù)的專(zhuān)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(pán)式、扣式、磁吸式等。反射式光電頭用于校驗(yàn)機(jī)械表,它有一個(gè)發(fā)光管和一個(gè)接收管。發(fā)光管的光線(xiàn)通過(guò)一個(gè)凸透鏡聚焦,使焦點(diǎn)落到鋁轉(zhuǎn)盤(pán)邊沿附近,鋁轉(zhuǎn)盤(pán)的光滑邊沿將光線(xiàn)反射回來(lái),通過(guò)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(duì)著轉(zhuǎn)盤(pán)上的色標(biāo)(一般為黑色或紅色)時(shí),反射的光線(xiàn)明顯減弱。根據(jù)接收管感受到的光線(xiàn)的強(qiáng)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(gè)接收管,沒(méi)有光源,對(duì)準(zhǔn)電能表上的脈沖燈,直接接收光脈沖信號(hào),然后變成電脈沖信號(hào)。在進(jìn)行機(jī)械式電能表的起動(dòng)和潛動(dòng)試驗(yàn)時(shí),需要確認(rèn)機(jī)械表是否已經(jīng)轉(zhuǎn)了一圈,這就需要首先找到色標(biāo),這就是色標(biāo)定位,俗稱(chēng)對(duì)色標(biāo)。對(duì)色標(biāo)的方法很簡(jiǎn)單,就是先給電能表通電,使轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)起來(lái),當(dāng)用光電頭檢測(cè)到色標(biāo)的前沿(或后沿)時(shí),切斷電源,轉(zhuǎn)盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng),色標(biāo)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(chēng)為電壓對(duì)色標(biāo),后者稱(chēng)為電流對(duì)色標(biāo)。對(duì)于電壓對(duì)標(biāo)原理來(lái)說(shuō),就是在每只被檢表電壓線(xiàn)路串聯(lián)一個(gè)對(duì)標(biāo)繼電器的常閉接點(diǎn)J,對(duì)標(biāo)繼電器可以程控,也可以通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)手動(dòng)控制。手動(dòng)對(duì)標(biāo)時(shí),給電能表通電,當(dāng)色標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)到正前方時(shí),合上對(duì)標(biāo)開(kāi)關(guān),繼電器動(dòng)作,常閉接點(diǎn)斷開(kāi),表停轉(zhuǎn)。當(dāng)對(duì)標(biāo)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),常用接點(diǎn)合上,電壓因路接通恢復(fù)正常工作。電壓對(duì)標(biāo)的缺點(diǎn)是,對(duì)標(biāo)繼電器的常閉接點(diǎn)永久性地串接在電壓線(xiàn)路中,接點(diǎn)表面會(huì)氧化,通斷時(shí)的火花也會(huì)使它受到損傷,這些因素使接點(diǎn)的接觸電阻逐漸變大且不穩(wěn)定,對(duì)裝置的誤差會(huì)產(chǎn)生影響,尤其對(duì)等級(jí)較高的裝置,可能會(huì)達(dá)到不能容許的程度。對(duì)于電流對(duì)標(biāo)來(lái)說(shuō),每一個(gè)表位接有一個(gè)對(duì)標(biāo)變流器TL,變流器次級(jí)通過(guò)對(duì)標(biāo)繼電器的轉(zhuǎn)換接點(diǎn)J接到被檢表電流線(xiàn)圈上,不對(duì)標(biāo)時(shí)接點(diǎn)處于位置將變流器次級(jí)短路。對(duì)標(biāo)時(shí),給電能表電壓線(xiàn)路通電,合上對(duì)標(biāo)開(kāi)關(guān),繼電器動(dòng)作,接點(diǎn)處于合上位置,通過(guò)變流器給電能表電流線(xiàn)路通電;當(dāng)色標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)到正前方時(shí),斷開(kāi)對(duì)標(biāo)開(kāi)關(guān),繼電器失壓,接點(diǎn)處于斷開(kāi)位置,表停轉(zhuǎn)。加到被檢表上的對(duì)標(biāo)電流比較小,一般不超過(guò)10A。2.4儀器檢表自動(dòng)測(cè)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(biāo)準(zhǔn)表,其技術(shù)性能得到極大提高,檢定工作更加方便,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)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(jī)械式電能表、多費(fèi)率電能表、預(yù)付費(fèi)電能表等;(2)按照檢定規(guī)程要求,對(duì)潛動(dòng)、起動(dòng)、直觀(guān)檢查、基本誤差等檢定項(xiàng)目實(shí)行全自動(dòng)檢定;(3)自動(dòng)對(duì)色標(biāo);(4)可以同時(shí)檢定不同常數(shù)表;(5)每一只被檢表都有專(zhuān)用誤差顯示器;(6)按規(guī)程要求自動(dòng)計(jì)算起動(dòng)試驗(yàn)等待時(shí)間和潛動(dòng)試驗(yàn)等待時(shí)間;(7)全自動(dòng)量程切換;(8)裝置設(shè)有一個(gè)可調(diào)節(jié)掛表角度的表位,以便進(jìn)行傾斜影響試驗(yàn);(9)可集中翻轉(zhuǎn)光電采樣器;(10)有標(biāo)準(zhǔn)電能脈沖輸出,脈沖常數(shù)自動(dòng)設(shè)置,也可人工設(shè)置;(11)既可使用計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢表,也可通過(guò)手動(dòng)控制器檢表;(12)自動(dòng)故障檢測(cè),保護(hù)功能完善,防止誤操作帶來(lái)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(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)的力度,不僅實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)檢定,提高了工作效率,而且功能大為擴(kuò)展,除了滿(mǎn)足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和檢定規(guī)程的全部要求之外,還實(shí)現(xiàn)了眾多用戶(hù)的一些實(shí)用性和個(gè)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(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差、24h變差、最大需量示值誤差等檢定項(xiàng)目實(shí)行全自動(dòng)檢定;(3)可以進(jìn)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(cè)定;(4)可以測(cè)量被檢表時(shí)鐘誤差,可使用GPS系統(tǒng)校準(zhǔn)被檢表時(shí)鐘;(5)可測(cè)量電壓、電流、功率、功率因數(shù)、相位、頻率等參數(shù);(6)可實(shí)時(shí)顯示相量圖、同相電壓、電流的波形圖;(7)可設(shè)置和測(cè)量2~21次諧波,測(cè)量失真度;(8)自動(dòng)測(cè)量各相電壓、電流、功率和總功率的穩(wěn)定度;(9)自動(dòng)測(cè)量三相電壓對(duì)稱(chēng)度、三相電流對(duì)稱(chēng)度和三相相位差之間的最大差值;(10)可以進(jìn)行走字試驗(yàn);(11)自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)修約,打印各種報(bào)表,報(bào)表格式規(guī)范;(12)軟件支持:條碼輸入,誤差曲線(xiàn)圖,用戶(hù)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(jì)劃等。4電子檢測(cè)裝置的發(fā)展趨勢(shì)隨著電子技術(shù)的發(fā)展和各種電能表的不斷開(kāi)發(fā)運(yùn)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(diǎn):(1)功能更多樣化。已有生產(chǎn)廠(chǎng)家在嘗試檢定、走字、耐壓一體化;(2)產(chǎn)品更個(gè)