0.02級指示儀表自動檢定裝置的應(yīng)用

張黎莎，宋進(jìn)良

(東北電力科學(xué)研究院有限公司，遼寧 沈陽 110006)

電測儀表的定期檢定是保證發(fā)、供電企業(yè)正常運行的重要手段。傳統(tǒng)手工檢定過程繁瑣、工作量大，已經(jīng)不能適應(yīng)電力系統(tǒng)的迅猛發(fā)展。本文介紹了一種ST－9600指示儀表檢定裝置。該裝置具有操作簡便、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，能夠保證指示儀表量值傳遞的準(zhǔn)確可靠，提高了計量工作的管理水平。

1 ST－9600構(gòu)成

ST－9600裝置主要由控制PC機、三相交流程控電源“JCD－3060”、直流程控電源“ST－3001”及電壓、電流、功率標(biāo)準(zhǔn)儀表、信號分配器等構(gòu)成(如圖1所示)。

在軟件控制下，PC機向裝置中各設(shè)備發(fā)出控制命令，使測試電源輸出相應(yīng)的測試量，并通過信號分配器送至相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)儀器和裝置輸出端子。操作人員通過控制軟件完成變換測試點、采樣標(biāo)準(zhǔn)儀表和被檢儀表的測量值、數(shù)據(jù)記錄和誤差計算等。

檢定全過程由微機控制操作。檢定過程中的量程選擇、誤差計算、幅度控制、參比量的設(shè)定等均由裝置根據(jù)參數(shù)及規(guī)程自動完成;可將被檢儀表表盤映像和標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)同時呈現(xiàn)在微機顯示器上，極大地方便了檢定人員對指示儀表的校驗。

圖1 指示儀表檢定裝置原理圖

2 通信接口

ST－9600裝置主要通過RS232和IEEE488兩種接口方式采集處理數(shù)據(jù)。

a. RS232接口

RS232是異步串行通信中應(yīng)用最早的標(biāo)準(zhǔn)總線之一，適用于數(shù)據(jù)通信速率為0～20kb/s、傳輸距離為15 m的數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)通信設(shè)備之間的通信連接。采用12 V標(biāo)準(zhǔn)脈沖，通信方式為單向、半雙工和全雙工。大多數(shù)PC都具有COM1和COM2 2個標(biāo)準(zhǔn)RS232接口，引腳如表1所示。

b. IEEE488接口

IEEE488總線具有10種功能，由16條信號線組成，其中8條為數(shù)據(jù)線，3條握手線，5條管理線，其余為接地線。各引腳含義如表2所示。

其中DIO為數(shù)據(jù)總線，雙向傳遞，包含數(shù)據(jù)、地址、命令等數(shù)據(jù)類型。字節(jié)傳送控制線DAV、NRFD、NDAC(3條)，其中DAV=1表示DIO數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)有效;NRFD=0表示所有設(shè)備準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù);NDAC=0表示所有設(shè)備全部接收完數(shù)據(jù)。接口管理總線共5條。其中:ATN=1規(guī)定DIO數(shù)據(jù)線上為接口信息;IFC=1使接口初始化;SRQ=1發(fā)出服務(wù)請求處理異常事件;REN=1表示設(shè)備處于遠(yuǎn)程工作狀態(tài);EOI=1表示多字節(jié)傳送結(jié)束。

表1 RS232引腳列表

表2 IEEE488引腳列表

c. 裝置接口調(diào)用

校驗軟件首先調(diào)用Read Instrument讀取該DLL實現(xiàn)的儀器型號名稱列表，從中選擇一個具體的型號調(diào)用Init Instrument。根據(jù)具體試驗選擇調(diào)用Set Test Mode切換測量模式。如果儀器是標(biāo)準(zhǔn)源，根據(jù)不同的測量需要分別調(diào)用Set函數(shù)使電源輸出測量信號和Get Test Value函數(shù)獲取測量值。最后Close Instrument關(guān)閉通信。

3 軟件流程

整個程序由主控程序和若干子程序組成。主控程序完成裝置的初始化及功能程序塊的調(diào)用。子程序分別完成校表參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)查詢、權(quán)限設(shè)備等。軟件流程如圖2所示。

圖2 軟件流程圖

4 檢定裝置中自動測量和誤差計算

4.1 自動測量

裝置可根據(jù)被檢表的實際情況選擇儀表名稱、額定分度線、起始分度線、分度間距和全檢量限。此外，對于公用同一標(biāo)度尺的多量限儀表，可添加其它量限 (非全檢量限)。確認(rèn)輸入無誤后點擊完成按鈕，單擊屏幕下方“開始”按鈕，開始“基本誤差”試驗。

進(jìn)行基本誤差試驗首先要選擇測試量。測試量分為交流電壓、交流電流、功率、相位U－I、相位U－U、功率因數(shù)、交流頻率、直流電壓、直流電流等。界面如圖3所示。

列表中試驗種類根據(jù)參數(shù)輸入所選擇的試驗種類列出。如果選擇和交流三相有關(guān)的試驗會出現(xiàn)單相有功A、B和C;如果同時選擇和功率有關(guān)的試驗還會出現(xiàn)三相四線有功、無功等接線。單相交流或直流接線方式均為單相有功A。在選擇量程上最上面一個量程為基本量程，其余為擴展量程。

圖3 測量量選擇界面圖

4.2 數(shù)據(jù)庫管理

裝置接口實現(xiàn)方式為動態(tài)鏈接庫 (DLL)。DLL文件名稱可以任意，保存于安裝軟件設(shè)置的子目錄下，具有多種功能 (如圖4所示)。

圖4 裝置功能結(jié)構(gòu)

a. 檢定功能

檢定功能包括選擇方案、校驗儀表2個模塊。選擇方案模塊是為各種不同型號和規(guī)格的儀表分別設(shè)置一個缺省的校驗方案，以便在儀表校驗時能按預(yù)先制訂的方案自動執(zhí)行校驗。

b. 參數(shù)設(shè)定

參數(shù)設(shè)定包括對儀表的基本參數(shù)、校驗方案、地址、串行口、模塊廠商、本機位置等信息的設(shè)置、修改和維護(hù)。

c. 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理包括數(shù)據(jù)查詢及數(shù)據(jù)統(tǒng)計。數(shù)據(jù)查詢模塊允許工作人員根據(jù)條形碼、表號、校驗日期、表型序號進(jìn)行相關(guān)查詢，得出校驗報表。

4.3 檢定結(jié)論及證書打印

檢定完成后，檢定人員可點擊打印界面?！按蛴　苯缑婵梢酝ㄟ^兩種方式打開。一種是單擊主界面工具欄的“打印數(shù)據(jù)”按鈕，另一種是在“查詢”界面中單擊“打印”按鈕。前者打印是當(dāng)前正在試驗的儀器數(shù)據(jù) (只有一個儀器，可以是未保存的數(shù)據(jù));后者打印是已保存的數(shù)據(jù)，并通過查詢得到的儀器的數(shù)據(jù) (可以是多個儀器)。不管用哪種方式打開，打印界面相同。界面上方有“打印主界面”和“打印設(shè)置”兩個按鈕，打印界面打開時默認(rèn)選中“打印主界面”。合格的儀器打印檢定證書，不合格的儀器打印檢定結(jié)果通知書。

5 檢定裝置測量不確定度驗證

不確定度表示由于測量誤差的存在而對被測量值不能肯定的程度。不確定度是指測量結(jié)果帶有的一個參數(shù)，用以表征合理賦予被測量值的分散性。在本系統(tǒng)中，由于數(shù)字多用表是多參數(shù)、多量限儀表，不同的檢定點其測量不確定度值不同，需分別給出。在進(jìn)行測量不確定度評定之前，應(yīng)對數(shù)字表進(jìn)行多次獨立的測量，根據(jù)重復(fù)測量的數(shù)據(jù)，可得出每個測試點的標(biāo)準(zhǔn)偏差。由標(biāo)準(zhǔn)偏差、數(shù)字多用表的分辨率、標(biāo)準(zhǔn)源的不確定度及傳遞不確定度計算得出測量不確定度。

采用傳遞比較法、以編號為232596三相標(biāo)準(zhǔn)功率表作為核查標(biāo)準(zhǔn)，其證書編號為DC0607SY1843，在三相四線100 V、5 A、功率因數(shù)為1.0、0.5 L時的測試數(shù)據(jù)及比對情況如表3所示。

表3 指示儀表不確定度驗證

經(jīng)驗證裝置測量重復(fù)性小于0.002%，總不確定度小于0.02%，滿足 JJG124—2005、JJG603—89及SD110—83規(guī)程要求，具備0.1級及以下指示儀表量值傳遞能力。

6 結(jié)束語

ST－9600指示儀表校驗裝置計量準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性均較好，已應(yīng)用于東北電網(wǎng)0.1級及以下指示儀表的檢定中，保證了指示儀表量值傳遞的準(zhǔn)確。