電氣儀表在線校驗(yàn)淺析

趙立婷+孫帥

摘 要：儀表校驗(yàn)是一項(xiàng)要求嚴(yán)格的測(cè)試工作。按照國(guó)家校驗(yàn)規(guī)程的要求，計(jì)量?jī)x表的校驗(yàn)工作是在標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)室內(nèi)，而就我廠目前條件，儀表校驗(yàn)工作只能在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，且采取"標(biāo)準(zhǔn)表法"進(jìn)行儀表校驗(yàn).這會(huì)由于條件限制及人為因素的影響，造成儀表校驗(yàn)誤差較大且影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。因而，如何提高儀表現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)的準(zhǔn)確度、彌補(bǔ)不能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行儀表校驗(yàn)的不足、減少人為因素對(duì)儀表校驗(yàn)準(zhǔn)確度的影響成為儀表校驗(yàn)工作迫切需要解決的問題。本文提出儀表校驗(yàn)的優(yōu)化方法，采用"標(biāo)準(zhǔn)源法"在線對(duì)計(jì)量?jī)x表校驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)表法；在線計(jì)量?jī)x表校驗(yàn)；標(biāo)準(zhǔn)源法；

1.前言

在當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，電氣儀表作為不可或缺的重要組成部分，發(fā)揮著極其關(guān)鍵的作用。電氣儀表主要測(cè)量和記錄設(shè)備工作中的各項(xiàng)指標(biāo)， 在電力系統(tǒng)、計(jì)量部門中應(yīng)用極其廣泛。電力系統(tǒng)作為電氣儀表的第一大用戶，從電力設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、預(yù)防性試驗(yàn)和電能計(jì)量，到電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率等參數(shù)的監(jiān)測(cè)，都要以儀表為基準(zhǔn)，因此，電氣儀表的準(zhǔn)確與否對(duì)電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用[1]。

2.儀表校驗(yàn)現(xiàn)狀簡(jiǎn)介

為確保測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確度，依照國(guó)家相關(guān)規(guī)定必須定期校驗(yàn)。儀表校驗(yàn)是一項(xiàng)要求嚴(yán)格的測(cè)試工作，早期的儀表校驗(yàn)由操作員來加載、解除標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，讀取并記錄被檢儀表的示值，通過與標(biāo)準(zhǔn)量的比較來計(jì)算誤差。首先，人眼的分辨能力有限，當(dāng)指針位于兩分度線之間時(shí)，只能粗略估計(jì)指針位置，不能準(zhǔn)確讀取儀表的示值。其次，整個(gè)工作過程繁瑣，重復(fù)性工作很多，操作員責(zé)任心和視覺疲勞也嚴(yán)重影響了校驗(yàn)的準(zhǔn)確程度。因此，在校驗(yàn)測(cè)試工作中難免不出現(xiàn)疏忽和差錯(cuò)，如果能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、改正這些差錯(cuò)，往往只是增加了重復(fù)勞動(dòng)；如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，則有可能帶來嚴(yán)重的后果。這就對(duì)傳統(tǒng)的儀表校驗(yàn)方式提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

解決上述問題的有效方法是提高儀表校驗(yàn)的自動(dòng)化程度，在校驗(yàn)過程中盡量減少或消除人工操作。隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理能力的增強(qiáng)、微機(jī)控制標(biāo)準(zhǔn)源技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一些自動(dòng)校驗(yàn)儀表的方法，儀表校驗(yàn)的部分工作已經(jīng)可由計(jì)算機(jī)來完成，使儀表校驗(yàn)的效率和準(zhǔn)確度有了很大程度的提高。但是對(duì)于不帶數(shù)字接口的、表盤復(fù)雜的指針式儀表的自動(dòng)校驗(yàn)，很多專家、學(xué)者在此領(lǐng)域進(jìn)行了大量的研究工作，但目前的校驗(yàn)方法仍不夠成熟，示數(shù)識(shí)別的難題一直未有很好解決[1]。

3.儀表校驗(yàn)方法分類

目前，從使用“標(biāo)準(zhǔn)”的角度，儀表校驗(yàn)方法基本可歸為兩大類，第一類為早期使用的“標(biāo)準(zhǔn)表法”，這是一種“以表檢表”的校驗(yàn)方法。第二類為“標(biāo)準(zhǔn)源”，是一種“以源檢表”的方法。

根據(jù)校驗(yàn)過程中的人工參與操作的情況，也就是儀表校驗(yàn)的“自動(dòng)化程度”，可分為人工校驗(yàn)、半自動(dòng)校驗(yàn)和全自動(dòng)校驗(yàn)方法。

3.1標(biāo)準(zhǔn)表法特點(diǎn)

標(biāo)準(zhǔn)表法的特征是利用比被校儀表準(zhǔn)確度等級(jí)更高的儀表作為校驗(yàn)過程中“比對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)”，按照規(guī)定對(duì)儀表進(jìn)行校驗(yàn)。校驗(yàn)儀表就是確定儀表最大引用誤差所屬范圍的過程。我廠使用的電氣指針式儀表準(zhǔn)確度等級(jí)主要為1.5級(jí)，數(shù)字式儀表主要為0.5級(jí)。

3.2標(biāo)準(zhǔn)源法特點(diǎn)

標(biāo)準(zhǔn)源法的主要特征是利用標(biāo)準(zhǔn)源作為校驗(yàn)過程中比對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)，按照規(guī)定對(duì)儀表進(jìn)行校驗(yàn)。這種“以源檢表”方法，使標(biāo)準(zhǔn)量調(diào)節(jié)更方便、更準(zhǔn)確，減少了手記、人算的工作量，但對(duì)于指針式儀表來說，其結(jié)果也受至人工讀數(shù)的影響。

4.我廠前期電氣儀表校驗(yàn)方法

4.1在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行儀表校驗(yàn)

就我廠目前的條件，標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)室暫未建成，儀表校驗(yàn)無法完全滿足標(biāo)準(zhǔn)的溫度、濕度等條件，儀表校驗(yàn)工作只能在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，盡量使現(xiàn)場(chǎng)條件接近實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)，但不可避免會(huì)產(chǎn)生一定得誤差[2]。

4.2 采取標(biāo)準(zhǔn)表法進(jìn)行儀表校驗(yàn)

在我廠第一次輔助電源檢修、主電源檢修期間，儀表校驗(yàn)均采用以表檢表的方法。用準(zhǔn)確度相對(duì)高的繼電保護(hù)測(cè)試儀向儀表輸出電壓、電流等，人工進(jìn)行記錄儀表的型號(hào)、位置等基本信息及試驗(yàn)數(shù)據(jù)，每校驗(yàn)完一個(gè)儀表，人工進(jìn)行計(jì)算誤差，將誤差不符合規(guī)定的儀表收回、記錄，后續(xù)進(jìn)行更換。雖然繼電保護(hù)測(cè)試儀的準(zhǔn)確度等級(jí)已經(jīng)相當(dāng)高，但常常由于被校儀表量程多，標(biāo)尺刻度特性各異，每一量程又對(duì)應(yīng)多條分度線，在校驗(yàn)工作中靠人員的眼盯、手調(diào)、手記、人算，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，往往校驗(yàn)結(jié)果受人疲勞和讀數(shù)誤差的影響較大。

5.儀表現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)方法優(yōu)化

儀表校驗(yàn)人員通過分析研究現(xiàn)場(chǎng)儀表校驗(yàn)的相關(guān)資料，結(jié)合我廠實(shí)際情況，提出儀表校驗(yàn)優(yōu)化方法。

5.1在線計(jì)量?jī)x表校驗(yàn)

（1）校驗(yàn)前的準(zhǔn)備

校驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作，是在線計(jì)量?jī)x表校驗(yàn)工作中非常關(guān)鍵的一環(huán)。校驗(yàn)員必須熟悉現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)圖紙，對(duì)每一臺(tái)計(jì)量?jī)x表的控制要求和方式深入了解，確保在校驗(yàn)過程中不影響生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（2）在線計(jì)量?jī)x表校驗(yàn)工作的實(shí)施

在線計(jì)量?jī)x表校驗(yàn)，主要操作方式，是把儀表校驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)源串人控制回路，在現(xiàn)場(chǎng)模擬輸入信號(hào)，對(duì)計(jì)量?jī)x表上、下行程示值進(jìn)行校驗(yàn)，再通過計(jì)算儀表基本誤差，判斷是否符合被檢儀表精度的要求。通過我們所采取的這種校驗(yàn)方法，在校驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)隱藏在系統(tǒng)中的回路錯(cuò)誤，這樣，即滿足了計(jì)量?jī)x表精度的要求，又能夠?qū)崿F(xiàn)控制系統(tǒng)的優(yōu)化。

5.2采取標(biāo)準(zhǔn)源法進(jìn)行儀表校驗(yàn)

選定福祿克5522A多功能產(chǎn)品校準(zhǔn)器作為儀表校驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)源。可以校準(zhǔn)各種測(cè)量交直流電壓、交直流電流、交直流功率、電阻、電容和溫度的精密儀表。

5522A型多產(chǎn)品校準(zhǔn)器可以本地模式在前面板操作，也可以通過RS-232 或IEEE--488接口進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。在遠(yuǎn)地操作的情況下，有幾種現(xiàn)成的軟件選件可以使5522A的操作滿足各種類型的校準(zhǔn)要求。

本地操作：

典型的本地操作包括連接校準(zhǔn)器和被測(cè)儀器，然后按動(dòng)前面板鍵盤，使校準(zhǔn)器處于所希望的輸出模式。前面板布局方便于從左至右手動(dòng)操作。使用乘10鍵和除10鍵通過單鍵操作可以很容易地增加或減少輸出值。帶背光的液晶顯示可以在不同視角和不同光線下方便地讀取。按鍵采用彩色數(shù)碼，并有良好的觸覺特性[3]。

遠(yuǎn)地操作（RS-232）：

5522A的后面板上有兩個(gè)RS-232串行數(shù)據(jù)口：SERIAL 1 FROM HOST和SERIAL 2 TO UUT（見圖1-2）。兩個(gè)口各有其專門的用處，分別在操作時(shí)進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通訊以及在5522A的校準(zhǔn)程序中用于控制5522A。

SERIAL 1 FROM HOST串行數(shù)據(jù)口把一臺(tái)主機(jī)終端或個(gè)人計(jì)算機(jī)和5522A連接起來?？梢赃x擇幾種方法來向5522A發(fā)送命令：可以從一臺(tái)終端輸入命令來向5522A發(fā)送； SERIAL 2 TO UUT串行數(shù)據(jù)口通過5522A把UUT和PC機(jī)或者終端連接起來（見圖1-2）。這種“穿越式”結(jié)構(gòu)使得我們不需要使用PC機(jī)或終端上的兩個(gè)COM口[3]。

6.結(jié)論

在線對(duì)計(jì)量?jī)x表進(jìn)行校驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)隱藏在系統(tǒng)中的回路錯(cuò)誤；利用5522A多功能校準(zhǔn)器實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)源法校驗(yàn)，對(duì)于不帶數(shù)字接口的指針式儀表，實(shí)現(xiàn)人工讀取示數(shù)，計(jì)算機(jī)輸出電量、計(jì)算誤差等半自動(dòng)校驗(yàn)方式；對(duì)于帶數(shù)字通信接口的數(shù)字儀表，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輸出電量、讀取測(cè)量值、計(jì)算誤差等全自動(dòng)校驗(yàn)方式。兩種優(yōu)化結(jié)合起來將大大提高儀表校驗(yàn)效率，減少人力勞動(dòng)，提高儀表校驗(yàn)準(zhǔn)確度，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)優(yōu)化，保障機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]趙書濤，基于計(jì)算機(jī)視覺的直讀儀表校驗(yàn)方法研究，華北電力大學(xué)博士學(xué)位論文：趙書濤，2005：1-100

[2]周樹凱，在線計(jì)量?jī)x表校驗(yàn)淺析，中國(guó)油氣計(jì)量論壇論文集，2010：1-5

[3]福祿克公司，5522A多產(chǎn)品校準(zhǔn)器用戶使用手冊(cè)，2011：1-151