電能計量失壓失流計時儀自動測試系統(tǒng)的研制

彭瀟，李智，蔡祖安，徐植堅

(1.湖南省電力公司科學研究院，湖南長沙 410007;2.湖南省湘電試驗研究院有限公司，湖南長沙 410007;3.湖南省電力公司常德電業(yè)局，湖南常德 415001）

電能計量失壓失流計時儀自動測試系統(tǒng)的研制

彭瀟1，李智2，蔡祖安3，徐植堅1

(1.湖南省電力公司科學研究院，湖南長沙 410007;2.湖南省湘電試驗研究院有限公司，湖南長沙 410007;3.湖南省電力公司常德電業(yè)局，湖南常德 415001）

電能計量過程中，因各種原因常造成電能表的失壓、失流故障，引起大量電量的流失。但目前使用的電能表校驗臺并無失壓失流檢測功能，致使出具的檢定證書受到質疑，從而引起電量的流失或計量糾紛。本文介紹一種運用先進電子和計算機技術，能夠測試失壓失流記錄功能的自動檢測裝置。

失壓;失流;自動測試;計時儀

目前用于計量的多功能電能表都具備了失壓、失流故障的事件和時間記錄。通過對這些故障的記錄，湖南省每年可以追補數(shù)百萬至上千萬千瓦時電量。由于目前使用的電能表校驗臺并無該項檢測功能，因此對失壓記錄的投入和退出電壓值、計時誤差、失壓啟動電流及失流啟動和退出值等重要項目并未進行檢測。可能使失壓、失流等記錄不合格的電能表進入電力系統(tǒng)，造成故障電量的漏計、誤計，以致出具的數(shù)據(jù)可靠性受到質疑，不利于電力市場的經濟秩序維護和正常運行。

1 定義

1.1失壓

失壓及失壓記錄的情況可用圖1說明。

圖1 發(fā)生失壓時事件記錄圖

從圖1可知，失壓分為:某一相或兩相失壓;三相全失壓。

與停電和斷相的區(qū)別是，失壓時各相電流是存在的，這時，電能表電壓檢測線路無電壓或電壓低于其極限值。原因可能是電壓互感器高壓側斷相等引起。

1.2失流

某一相高于5%標定電流，其余兩相或一相低于電能計量啟動電流將被判定為失流。電流三相不平衡也可作為特殊的失流情況也會被記錄下來。

電流不平衡率判斷閾值:三相電流中最大一相的電流Imax達到設定的電流值，此時的電流不平衡率開始記錄。

1.3斷相

僅一相或兩相有電流或電壓，其余相電壓電流全無被定義為斷相。

2 失壓失流功能自動測試裝置

失壓失流功能自動測試裝置必須具備電壓電流可控標準源對被檢電能表輸出失壓、失流的各種狀態(tài)值，還需要連接計算機的虛擬儀器以實現(xiàn)檢測過程的自動化。

2.1 標準源硬件設計

標準源由標準表、穩(wěn)壓穩(wěn)流源和反饋回路組成。標準表的原理如圖2所示。

圖2 標準表基本原理圖

標準表測量電壓、電流時，被測量經過電壓/電壓 (V/V)變換器和電流/電壓 (I/V)變換器將高電壓和大電流轉換成適當?shù)碾娖叫盘朥(t)和I(t)，該對信號送給雙路模數(shù)轉換器A/D進行同步地采樣，得到2組相關的數(shù)據(jù)集，這些數(shù)據(jù)再傳輸?shù)轿⑻幚砥?由微處理器從定義出發(fā)對其進行數(shù)據(jù)處理并得到測量結果。

相關定義為:

為確保標準表測量準確度，I/V變換器由雙級電流互感器和標準采樣電阻組成;V/V變換器由雙級電壓互感器、隔離線路及放大器等組成。為了提高雙級互感器的準確度，可以從設計和工藝上采取如下措施:

(1)采用高導磁材料和帶繞組的圓環(huán)形鐵芯。

(2)選擇鐵芯尺寸時，盡量使鐵芯平均磁路的長度和鐵芯截面的周長短些。

(3)合理選擇匝數(shù)和磁密B，盡量降低磁密，使鐵芯的磁密保持在10 000 GS左右，同時也不能繞太多的匝數(shù)。

(4)盡量選用粗漆包線繞制，以減小內阻。

(5)在圓環(huán)鐵芯上均勻繞制，以減小漏抗。

(6)做好層間絕緣，采用浸漆工藝，提高絕緣阻抗。

在采樣和處理過程中，運用同步采樣技術、自校準技術和24位高速A/D轉換器，提高了采樣頻率，有效地減少了同步誤差、量化誤差，也使溫濕度的變化、器件的零點漂移、電磁及環(huán)境干擾對設備準確度的影響降到了最低。

穩(wěn)壓穩(wěn)流源的功放采用對稱推挽功率放大器，采用隔離變壓器輸出，供電電源采用電源變壓器實現(xiàn)電網隔離。接口總線采用隔離模塊實現(xiàn)內部數(shù)據(jù)總線和外設 (包括計算機等)的總線隔離。這樣以確保實現(xiàn)三重隔離，提高設備抗干擾能力以及電磁兼容性能。

2.2 程序設計

2.2.1 失壓測試部分流程圖 (見圖3)

2.2.2 失流測試部分流程圖 (見圖4)

2.2.3 程序設計語言

使用由Borland公司推出的Delphi作為開發(fā)語言。Delphi為開發(fā)人員提供全新的可視化編程環(huán)境，為開發(fā)者提供了一種方便、快捷的Windows應用程序開發(fā)工具。它運用了Microsoft Windows圖形用戶界面的許多先進特性和設計思想，采用了彈性可重復利用的完整的面向對象程序語言 (Object-Oriented Language)、當今世界上最快的編輯器、最為領先的數(shù)據(jù)庫技術。

圖3 失壓測試流程圖

圖4 失壓測試流程圖

該系統(tǒng)采用最新的關系型數(shù)據(jù)庫，以文本文件的格式保存在軟件指定的路徑下，以特定的文件格式保存，分工作文件和進度文件，主要以文件名格式不同來區(qū)分。

3 系統(tǒng)組成和測試

裝置由主機、掛表架、光電采樣器、便攜式計算機及虛擬儀器測試軟件等組成。

計算機一方面通過RS232接口與主機連接操作主機按程序自動輸出電壓電流等運行負荷給被檢電能表，使其在各種異常狀態(tài)下工作;另一方面，通過RS485接口與備件電能表通訊，讀取被檢電能表在各種異常狀態(tài)下工作的輸出信號和內部記錄。對于只有簡單報警信號指示燈的儀表，再根據(jù)以上的操作計算機給出測試結果的各項數(shù)據(jù)。可通過主機的光電采樣器檢測報警信號，從而達到檢測的目的。

虛擬儀器界面如圖5。

圖5 虛擬儀器界面

該裝置在實際應用中，具有功能齊全、能夠自動完成多功能電能表的失壓失流性能檢測的特點，方便實用，使用該裝置能夠有效提高檢測效率，確保掛網電能表的質量，滿足規(guī)程的要求。

4 結論

失壓失流檢測功能裝置對電能計量異常狀況的記錄和處理有著非常重要的作用，這些記錄涉及到供電企業(yè)的利益和某些竊電刑事案件的取證，為電力損失提供唯一應用數(shù)據(jù)，通過“電能表失壓失流功能檢測裝置”的檢定保證了電能表失壓失流測量數(shù)據(jù)的溯源性和合法性。本產品的推廣應用對提高電能計量裝置的測量準確度，減少電費流失，正確統(tǒng)計發(fā)、供、用電的經濟技術指標具有很好的經濟和社會效益，前景非?？春谩?/p>

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〔2〕羅志坤.高壓電能計量裝置遠程校驗于監(jiān)測系統(tǒng)及其應用〔J〕.電子測量技術，2007，30(2):172-175.

〔3〕張院鋒.搭建電子式電能表輔助功能檢測裝置的研究與應用〔J〕.陜西電力，2007，35(11):80-82.

Development on automatic test system for voltage-lossing and current-breaking time record meter used in energy measurement

PENG Xiao1，LI Zhi2，CAI Zu-an3，XU Zhi-jian1(1.Hunan Electric Power Corporation Research Institute，Changsha 410007，China;2.Hunan Xiangdian Test＆ Research Institute Co.，Ltd，Changsha 410007，China;3.Hunan Electric Power Corporation Changde Power Bureau，Changde 415001，China)

Electric measurement error occurs as a result of losing voltage and breaking current for power meter.However，power meter checkout consoles are not provided with the function of voltage-breaking and current-losing measuring.So the checkout certificate will be oppugned， and measurement error and dissension will occur. This article introduces an automechanism of testing multifunctional power meters with the function of detecting voltage-losing and current-breaking through applying advanced electronic and computer technology.

voltage-losing;current-breaking;automatic chechout;time record meter

TM932

B

1008-0198(2011)03-0018-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2011.03.006

2010-04-26 改回日期:2011-02-10