基于電能表標(biāo)準(zhǔn)裝置監(jiān)測(cè)儀技術(shù)研究與應(yīng)用

王 昕，何 傲，左黎斌，賀艷平，趙 楠

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基于電能表標(biāo)準(zhǔn)裝置監(jiān)測(cè)儀技術(shù)研究與應(yīng)用

王 昕1,2，何 傲1,2，左黎斌1,2，賀艷平4，趙 楠1,3

（1. 云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院；云南 昆明 650217；2. 南方電網(wǎng)電能計(jì)量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650217； 3. 昆明理工大學(xué)信息工程與自動(dòng)化學(xué)院，云南 昆明 650000；4. 廣州市格寧電氣有限公司，廣東 廣州 510000）

裝置監(jiān)測(cè)儀主要用于對(duì)電能表校驗(yàn)裝置、電能表流水檢測(cè)裝置現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采集電壓、電流、相位、功率等電學(xué)參量，并對(duì)裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)電能誤差監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳主站系統(tǒng)，以監(jiān)測(cè)評(píng)估裝置的運(yùn)行狀態(tài)，保證電能計(jì)量的準(zhǔn)確性。裝置監(jiān)測(cè)主要是監(jiān)測(cè)其運(yùn)行過程的穩(wěn)定性，重點(diǎn)考核關(guān)鍵指標(biāo)在運(yùn)行過程中的變化情況，以對(duì)超出控制范圍的情況能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理。作為監(jiān)測(cè)裝置，不能改變、影響被監(jiān)測(cè)對(duì)象正常工作狀態(tài)，不能明顯增加被監(jiān)測(cè)對(duì)象負(fù)擔(dān)，安裝方便，使用簡單。另外作為監(jiān)測(cè)裝置，其自身應(yīng)具有良好的短、長期穩(wěn)定性及可靠性，較快的開機(jī)熱穩(wěn)定性。

校驗(yàn)裝置；穩(wěn)定性；誤差監(jiān)測(cè)

0 引言

通過體系的研究及系統(tǒng)開發(fā)，實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量設(shè)備準(zhǔn)確性、可靠性、有效性的管控，形成一套完整、閉環(huán)的區(qū)域電能計(jì)量準(zhǔn)確性和質(zhì)量保證體系，通過系統(tǒng)研究為電能計(jì)量設(shè)備采購、管理提供技術(shù)支持和可靠依據(jù)，有效提高電網(wǎng)公司電能計(jì)量工作的效率和質(zhì)量。

1 總體方案及設(shè)計(jì)思路

1.1 設(shè)計(jì)思路

根據(jù)項(xiàng)目的總體需求及裝置監(jiān)測(cè)技術(shù)特點(diǎn)，依據(jù)《JJG597-2005交流電能表檢定裝置檢定規(guī)程》、《JJG 596-2012電子式電能表》、《JJG 1085-2013標(biāo)準(zhǔn)電能表檢定規(guī)程》、《GB/T11150-2001電能表校驗(yàn)裝置》[1-3]等有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、規(guī)范，結(jié)合“高精度電學(xué)參量標(biāo)準(zhǔn)族群的研究與建設(shè)”項(xiàng)目成果，主要基于“一種高精度組合式多功能校準(zhǔn)儀”、“通過有源阻抗的矢量電壓[4]合成來消除互感器測(cè)量誤差的方法”兩項(xiàng)專利技術(shù)及項(xiàng)目采用交流信號(hào)非整周期采樣技術(shù)、間隙補(bǔ)償算法，加工工藝等技術(shù)，研究開發(fā)適合于本項(xiàng)目的裝置監(jiān)測(cè)儀。

為滿足不同等級(jí)裝置監(jiān)測(cè)的需要，采用模塊化設(shè)計(jì)方法，將儀器按電壓電流變換器、數(shù)據(jù)采集與處理、工作電源、通訊控制等模塊分別設(shè)計(jì)，根據(jù)需要簡單組合。通過選用不同等級(jí)、不同數(shù)量的變換器構(gòu)成適合各種等級(jí)的裝置監(jiān)測(cè)儀。

1.2 總體方案

裝置監(jiān)測(cè)儀整體原理如圖1所示。裝置監(jiān)測(cè)儀通過電壓-電壓變換器及電流-電壓變換器將裝置輸出的電壓電流等信號(hào)比例變換為標(biāo)準(zhǔn)的4 V信號(hào)送入數(shù)據(jù)采集與處理模塊進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)數(shù)字化，并經(jīng)非整周期采樣技術(shù)算法獲得電壓、電流、相位、功率等電學(xué)參量，同時(shí)根據(jù)功率輸出電能脈沖信號(hào)；電能誤差計(jì)算模塊同步接收該脈沖信號(hào)及裝置輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行電能誤差計(jì)算，根據(jù)設(shè)置的監(jiān)測(cè)需求本地指示裝置實(shí)時(shí)狀態(tài)；工作電源為整機(jī)提供高質(zhì)量供電電源；網(wǎng)絡(luò)通訊模塊將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳給主站，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。

1.3 主要功能及指標(biāo)、功能模塊

根據(jù)電能表校驗(yàn)裝置的行業(yè)現(xiàn)狀及未來的發(fā)展以級(jí)項(xiàng)目總體要求，本次開發(fā)設(shè)計(jì)針對(duì)0.1~0.05級(jí)的電能表校驗(yàn)裝置，各組件單元的設(shè)計(jì)需要滿足以下總體技術(shù)指標(biāo)：

（1）電參量及電能誤差檢測(cè)達(dá)0.05級(jí)；

（2）裝置輸出電壓、電流、相位、功率等電參量實(shí)時(shí)測(cè)量；

（3）根據(jù)裝置配置信息自動(dòng)識(shí)別裝置電能常數(shù)狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)整測(cè)試參數(shù)實(shí)現(xiàn)裝置電能誤差實(shí)時(shí)檢測(cè)；

（4）根據(jù)裝置配置信息自動(dòng)識(shí)別其測(cè)量狀態(tài)；

（5）自動(dòng)識(shí)別采集數(shù)據(jù)的有效性；

（6）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)上傳；

（7）本地指示裝置當(dāng)前工況電能誤差及是否超出控制范圍；

圖1 裝置監(jiān)測(cè)儀整體原理框圖

根據(jù)圖1的裝置整體原理框圖，綜合分析技術(shù)指標(biāo)和功能需求，將裝置監(jiān)測(cè)儀分為電壓變換器、電流變換器、數(shù)據(jù)采集與處理、電能誤差計(jì)算及狀態(tài)指示、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳控制器、工作電源六大模塊，并將其主要技術(shù)指標(biāo)及功能要求列于表1。

根據(jù)功能模塊劃分及電路設(shè)計(jì)原則，簡化整機(jī)連線，提高可靠性，將數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理、電能誤差計(jì)算與狀態(tài)指示、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳控制器集成設(shè)計(jì)，整合為數(shù)據(jù)處理器。

2 模塊單元設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)采集與處理模塊設(shè)計(jì)

通過對(duì)裝置輸出電壓電流經(jīng)比例變換后的標(biāo)準(zhǔn)輸入4 V信號(hào)的測(cè)量，獲得電壓、電流、相位、有功功率、無功功率、頻率等電學(xué)參量；根據(jù)輸入信號(hào)自動(dòng)控制電壓、電流變換器二次檔位；輸出電能脈沖；根據(jù)測(cè)得的電壓電流信號(hào)配合被測(cè)試裝置信息識(shí)別裝置當(dāng)前工作點(diǎn)及電能常數(shù)；自動(dòng)獲取變換器校準(zhǔn)參數(shù)并于測(cè)量中自動(dòng)扣除變換器誤差；智能識(shí)別當(dāng)前有功/無功、接線方式等狀態(tài)。

表1 裝置監(jiān)測(cè)儀功能模塊技術(shù)指標(biāo)及功能

Tab.1 Function and function of device monitor function module

2.2 電能誤差計(jì)算及狀態(tài)指示

電能誤差計(jì)算采用標(biāo)準(zhǔn)預(yù)置數(shù)法或瓦秒法[5-6]，通過對(duì)裝置輸出的電能脈沖及數(shù)據(jù)采集與處理模塊輸出的電能脈沖的同步計(jì)數(shù)從而獲得被監(jiān)測(cè)對(duì)象實(shí)時(shí)電能誤差，采用高速CPLD與帶PCA陣列的單片機(jī)組成，并通過RS485與其他模塊交互信息。前端CPLD及配套電路主要用于高頻電能脈沖的整形緩沖和分頻處理。采用多色LED指示方式實(shí)時(shí)指示裝置當(dāng)前工作點(diǎn)電能誤差是否在監(jiān)測(cè)控制范圍內(nèi)。其整體原理圖如圖2所示。

圖2 電能誤差計(jì)算及狀態(tài)指示模塊整體原理框圖

考慮遠(yuǎn)程期間核查的需要，電能誤差計(jì)算器設(shè)計(jì)為雙通道，其中用于期間核查通道應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)使用需要臨時(shí)配置，使用完成后應(yīng)關(guān)閉。

裝置監(jiān)測(cè)儀能本地顯示近期監(jiān)測(cè)信息，特別是異常/可能異常信息。

誤差計(jì)算方法：

由于 N0/C0=n/Cx

得： N0=n*C0/Cx ---稱為標(biāo)準(zhǔn)預(yù)置數(shù)

其中：C0—為標(biāo)準(zhǔn)電能常數(shù)（p/kW*h），Cx為被校表電能常數(shù)。

n為圈數(shù)（1到100）

電能誤差：Err=100% *(N0-Nx)/Nx

其中：Nx為當(dāng)被校表為低頻脈沖周期內(nèi)所采樣的高頻標(biāo)準(zhǔn)脈沖數(shù)。

圖3 誤差電路原理

2.3 裝置狀態(tài)識(shí)別及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳模塊

數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳控制器模塊通過串口將數(shù)據(jù)采集與處理單元傳送過來的頻率、電壓、電流、有功、無功、相位、電能誤差等數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行數(shù)據(jù)識(shí)別判斷接線方式等操作。

2.4 硬件選擇

根據(jù)儀器功能需求，選擇廣州致遠(yuǎn)電子有限公司基于MCIMX283/ MCIMX287處理器開發(fā)的EasyARM-i.MX28X數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，如圖4。

圖4 EasyARM-i.MX28X數(shù)據(jù)處理平臺(tái)

該平臺(tái)硬件資源豐富，其擁有URAT、高速USB接口、100 M以太網(wǎng)、TFT液晶顯示控制單元、觸摸屏接口、SD卡擴(kuò)展等，完全滿足儀器需要。軟件采用WINDOWS CE6.0為開發(fā)平臺(tái)，提供各種底層驅(qū)動(dòng)程序?；赪INDOWS CE6.0的開發(fā)平臺(tái)，對(duì)于應(yīng)用程序開發(fā)提供了便利。

該平臺(tái)主要用于配置裝置信息，并從數(shù)據(jù)采集與處理單元獲取的電參量信息根據(jù)裝置信息及JJG596-2012、JJG597-2005、JJG1085-2013等規(guī)程對(duì)電能表檢測(cè)的有關(guān)規(guī)定，自動(dòng)識(shí)別裝置的工作輸出狀態(tài)，并根據(jù)識(shí)別結(jié)果通知數(shù)據(jù)采集與處理單元進(jìn)行相關(guān)電能誤差檢測(cè)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)。并通過高速以太網(wǎng)將監(jiān)測(cè)結(jié)果上傳給后臺(tái)主站系統(tǒng)。

2.5 識(shí)別算法

儀器與被監(jiān)測(cè)裝置僅有電壓、電流、電能脈沖三信號(hào)連接，儀器需要根據(jù)輸入的電壓電流（含相位，功率）等信息自動(dòng)識(shí)別裝置當(dāng)前的輸出狀態(tài)，并根據(jù)這些狀態(tài)智能識(shí)別電能常數(shù)等特征量，從而計(jì)算有效的電能誤差檢測(cè)配置參數(shù)對(duì)裝置標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

儀器主要分為裝置狀態(tài)識(shí)別及裝置監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有效識(shí)別兩大類，總體識(shí)別監(jiān)測(cè)流程如圖5所示。

圖5 總體識(shí)別監(jiān)測(cè)流程

儀器首先配置裝置信息作為狀態(tài)識(shí)別的基礎(chǔ)，如單/三相裝置、電壓電流檔位及電能常數(shù)表，根據(jù)數(shù)據(jù)采集與處理單元獲取的電參量數(shù)據(jù)信息，首先根據(jù)電壓電流幅值及相位和功率等信息識(shí)別出裝置當(dāng)前的輸出方式，即4Wa、4Wr、3Wa、3Wr、2P、2Q等，確定裝置當(dāng)前檢測(cè)表接線方式及功率/電能（有功、無功），根據(jù)電壓電流檔位及電能常數(shù)表確定裝置當(dāng)前輸出電能常數(shù)，根據(jù)電能常數(shù)結(jié)合相關(guān)規(guī)程確定有效可用電能誤差檢測(cè)時(shí)間（必須在裝置更換負(fù)載點(diǎn)前獲取2~3個(gè)有效電能誤差數(shù)據(jù)），并據(jù)此計(jì)算出電能誤差檢測(cè)相關(guān)參數(shù)有電能誤差計(jì)算器單元進(jìn)行電能誤差檢測(cè)。經(jīng)過有效數(shù)據(jù)識(shí)別后將監(jiān)測(cè)結(jié)果本地顯示并上傳后臺(tái)主站系統(tǒng)，同時(shí)保存一定時(shí)間范圍的監(jiān)測(cè)記錄供本地查詢分析使用。

在監(jiān)測(cè)過程中，必須首先判斷裝置處于穩(wěn)定輸出檢測(cè)狀態(tài)，從而剔除儀器監(jiān)測(cè)過程中產(chǎn)生的大量無效數(shù)據(jù)（如源升降過程中的電參量數(shù)據(jù)、電能誤差數(shù)據(jù)），保證后臺(tái)主站系統(tǒng)獲取實(shí)時(shí)有效監(jiān)測(cè)信息，防止海量數(shù)據(jù)上傳主站系統(tǒng)，從而造成無法真正有效分析管理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

2.6 軟件功能的設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要分為六個(gè)模塊共同組成實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)模塊，實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷的測(cè)量數(shù)據(jù)讀入并記錄在系統(tǒng)中。

實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析模塊，檢查電能檢測(cè)裝置的當(dāng)前工作狀態(tài)，根據(jù)當(dāng)前的狀態(tài)起動(dòng)誤差分析 模塊。

實(shí)時(shí)誤差計(jì)算分析模塊，被起動(dòng)后根據(jù)當(dāng)前的裝置的狀態(tài)計(jì)算合適的誤差檢測(cè)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算誤差數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)計(jì)算與分析電能檢測(cè)裝置的誤差變化情況，并將誤差結(jié)果存儲(chǔ)在本地存儲(chǔ)內(nèi)存中。如果當(dāng)前誤差有較大的偏差時(shí)需要重新校正計(jì)算誤差參數(shù)并重啟誤差計(jì)算分板模塊。

聯(lián)網(wǎng)模塊，實(shí)現(xiàn)將本地存儲(chǔ)的誤差結(jié)果發(fā)送到后臺(tái)WEB服務(wù)器，并與WEB服務(wù)器的進(jìn)行時(shí)鐘的同步，計(jì)算本地與服務(wù)器的時(shí)鐘誤差并更新本地時(shí)鐘。

本地?cái)?shù)據(jù)的回看模埠，對(duì)實(shí)現(xiàn)記錄后的誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行回看分析，根據(jù)當(dāng)前的存儲(chǔ)情況與設(shè)定參數(shù)將部分已經(jīng)過時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除。

用戶操作界面模塊，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示電能檢測(cè) 裝置的工作狀態(tài)，工作誤差。回看歷史的誤差記錄數(shù)據(jù)。

2.7 軟件模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

各功能模塊的設(shè)計(jì)是基于完全并行工作的原則設(shè)計(jì)的，即各功能模塊的都是一個(gè)獨(dú)立工作者，并不受其它模塊的工作而影響其自身的工作。但各個(gè)模塊是通過有效的同步機(jī)制進(jìn)行相互協(xié)調(diào)工作。整體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下。

圖6 整體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖7 系統(tǒng)調(diào)度與各模塊間協(xié)調(diào)工作流程

3 電能表標(biāo)準(zhǔn)裝置監(jiān)測(cè)儀的應(yīng)用

某供電局一臺(tái)三相電能表檢定裝置，共有16個(gè)表位，其中表位1、表位3、表位5、表位11因壓接有問題未投入使用。本臺(tái)體準(zhǔn)確度等級(jí)：0.05級(jí)，電壓參數(shù)為3′（57.7~380）V，電流參數(shù)為3′（0.1~100）A。電能表檢定臺(tái)體上掛接的被檢電能表為DTSK1341-Z型三相四線電子式費(fèi)控電能表，參數(shù)為：3′220/380 V，3′1（10）A，有功：6400 imp/kWh，無功：6400 imp/kvarh。本次檢定條件為：正向無功，3′220 V，3′1（10）A，6400 imp/kvarh。將三電能表標(biāo)準(zhǔn)裝置監(jiān)測(cè)儀接入這臺(tái)三相電能表標(biāo)準(zhǔn)裝置，接入原理圖如圖8所示。

即把三相電能檢定裝置的功率源輸出的電壓并入電能表標(biāo)準(zhǔn)裝置監(jiān)測(cè)儀的電壓端子，電流串入能表標(biāo)準(zhǔn)裝置監(jiān)測(cè)儀的電流端子。脈沖取三相電能表檢定裝置標(biāo)準(zhǔn)表的高頻脈沖fH。取同一個(gè)功率源、同一個(gè)脈沖數(shù)據(jù)保證參數(shù)的可比性。

圖8 電能表標(biāo)準(zhǔn)裝置監(jiān)測(cè)儀接入原理圖

3.1 數(shù)據(jù)對(duì)比分析

把三相電能表檢定裝置在未接入監(jiān)測(cè)儀和接入監(jiān)測(cè)儀兩種情況下數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

（1）在未接入監(jiān)測(cè)儀的情況下，不同的功率因數(shù)和負(fù)載電流條件下，各表位的電能表誤差（%）如表2所示：

表2 未接入監(jiān)測(cè)儀誤差數(shù)據(jù)

Tab.2 Is not connected to monitor error data

（2）在接入監(jiān)測(cè)儀情況下，不同的功率因數(shù)和負(fù)載電流條件下，各表位的電能表誤差（%）如表3所示。

（3）在不同的功率因數(shù)和負(fù)載電流條件下，將電能表標(biāo)準(zhǔn)裝置監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)的電能表檢定裝置誤差、功率因數(shù)、無功功率和標(biāo)準(zhǔn)電能表測(cè)得的功率因數(shù)、無功功率進(jìn)行匯總分析，如表4所示。

表3 接入監(jiān)測(cè)儀誤差

Tab.3 Access monitor error

表4 電能表標(biāo)準(zhǔn)裝置監(jiān)測(cè)儀和三相標(biāo)準(zhǔn)電能表數(shù)據(jù)對(duì)比

Tab.4 Comparison of standard meter of energy meter and data of three-phase standard energy meter

從表1、表2的數(shù)據(jù)對(duì)比分析可以看出，在未接入監(jiān)測(cè)儀的情況下，這臺(tái)三相電能表檢定裝置對(duì)12個(gè)表位的檢定數(shù)據(jù)都在誤差允許的范圍內(nèi)，接入監(jiān)測(cè)儀后有11個(gè)表位的誤差數(shù)據(jù)超差，只有第16表位的數(shù)據(jù)合格。但第16表位的數(shù)據(jù)在接入監(jiān)測(cè)儀及不接入監(jiān)測(cè)的情況下誤差數(shù)據(jù)都很小。再通過表3的數(shù)據(jù)可以看出監(jiān)測(cè)儀和檢定臺(tái)體標(biāo)準(zhǔn)表的數(shù)據(jù)基本一致。綜上所述，可以分析出該電能表檢定裝置在檢定過程中電能表表位工作不正常。

3.2 電能表表位故障分析

三相電能表檢定裝置在檢表過程中（平衡負(fù)載：3×220 V，3×1（10）A），正常情況下電能表檢定裝置三相電流輸出端對(duì)地電壓應(yīng)趨近于0 V。通過檢查設(shè)備，檢查過程如下。

未接入監(jiān)測(cè)儀時(shí)，電能表檢定裝置三相電流輸出端對(duì)地電壓分別為UA：36 V、UB：39 V、UC：211 V。

接入監(jiān)測(cè)儀時(shí)，由于裝置監(jiān)測(cè)儀A、B、C相電流輸出端分別裝有接地電容，故檢定裝置電流輸出端對(duì)地電壓分別為UA：0.037 V、UB：0.051 V、UC：22 V~30 V。

三相電能表檢定裝置在負(fù)載電流為小電流時(shí)，1～15表位電能表上的A、B相電流值正常，而C相電流明顯偏大。如：負(fù)載電流0.1Ib時(shí)，則：1~15

表位電能表上的A、B相電流均為0.1 A，而C相電流為0.105 A；16表位電能表上的三相電流均為0.1 A。

依次拆下所有表位電壓線，在拆卸到第16表位C相電壓線時(shí)，發(fā)現(xiàn)C相電流低端對(duì)地電壓突然降到0.03 V，證明第16表位有故障。檢查16表位發(fā)現(xiàn)：C相電壓、電流端子間有一個(gè)溫度傳感器，此溫度傳感器將C相電壓和電流進(jìn)行短接，造成電壓回路分流現(xiàn)象。最終導(dǎo)致檢定裝置檢出的誤差數(shù)據(jù)超差。

把溫度傳感器重新安裝復(fù)位后測(cè)試C相電流和檢定裝置對(duì)地電壓。負(fù)載電流為0.1Ib，運(yùn)行中的12個(gè)表位電能表上的三相電流基本為0.1 A，檢定裝置電流輸出端對(duì)地電壓分別為UA：0.022 V、UB：0.026 V、UC：0.031 V，檢定裝置運(yùn)行正常。

檢定裝置運(yùn)行正常后誤差檢定數(shù)據(jù)如下表所示。

表5 正常運(yùn)行誤差數(shù)據(jù)

Tab.5 Normal operating error data

從表4數(shù)據(jù)可以看出檢定裝置正常運(yùn)行后其檢定電能表的誤差數(shù)據(jù)均在合格范圍內(nèi)。

3.3 故障原因分析

經(jīng)分析，三相電能表檢定裝置經(jīng)互感器接入的各表位由于不帶隔離CT[5-7]，而被檢電能表則是通過電流采樣電阻、電壓采樣電阻轉(zhuǎn)換電流電壓。正常檢定時(shí)電壓與電流必須脫鉤（單個(gè)表位由于設(shè)有升壓器、升流器隔離沒有關(guān)系），否則由于多表位連接，會(huì)造成電流通過電壓回路分流現(xiàn)象，且當(dāng)電流回路有接地電容后，通過電容的耦合作用，將引起更為復(fù)雜的相互影響情況，可能造成誤差進(jìn)一步變大（實(shí)測(cè)接入帶有接地電容的檢測(cè)儀時(shí)電能表檢定誤差的確更大）。以C相電壓與C相電流短路為例，對(duì)回路異常進(jìn)行分析。

圖9為檢定裝置電壓電流回路正常連接關(guān)系圖[8-11]，在正常連接時(shí)，表位電流從功率源輸出后，經(jīng)由電流連接線進(jìn)入第一表位，經(jīng)過表位的電流取樣元器件進(jìn)入下一個(gè)表位，電流依次從第一表位到最后一個(gè)表位進(jìn)行串聯(lián)，并通過最后一個(gè)表位的表位輸出端接入功率源的電流回流端，進(jìn)而形成一個(gè)完整的電流回路，各表位的電流保持一致；同時(shí)電壓回路通過各表位并聯(lián)的方式，保證各個(gè)表位的電壓保持一致；在正常情況下，每個(gè)表位電壓電流參數(shù)能夠確保是一致，進(jìn)而滿足測(cè)試過程種不同表位的測(cè)試參數(shù)一致性。

圖10為表位電壓和表位電流由于某種原因?qū)е孪嗷ザ搪?；線路連接如上所示。跟正常情況一樣，每個(gè)表位的電壓還是通過并聯(lián)的方式，保證表位的電壓一致；電流回路由于電壓回路短接，從上圖可以看出，電流回路除了原有的正?；芈芬酝?，通過電壓線路在每個(gè)表位形成了一個(gè)并聯(lián)的電流回路，該并聯(lián)的電流回路對(duì)原本經(jīng)過電表電流采樣元器件的電流進(jìn)行了分流，使得表位電流與實(shí)際的功率源輸出電流不一致，但是最后一個(gè)表位，由于后續(xù)沒有電壓線路分流，因此最后一個(gè)表位的電流跟功率源的電流輸出一致；在檢定裝置上表現(xiàn)出來的現(xiàn)象是只有最后一個(gè)表位的檢定過程是正常的，其他表位的檢定誤差均會(huì)出現(xiàn)不同程度的影響。

圖9 正常連接圖

圖10 異常連接圖

由于C相電壓與C相電流線短接，導(dǎo)致部分電流從電壓線上分流。在分流較小的情況下，引起標(biāo)準(zhǔn)電能表在特殊的角度下產(chǎn)生偏差（如90度，270度等），在這些角度偏差的情況下，導(dǎo)致無功出現(xiàn)較明顯的偏差；有功的偏差較小，不易看出。

4 結(jié)論

電能表標(biāo)準(zhǔn)裝置監(jiān)測(cè)儀應(yīng)用于單相、三相電能表檢定裝置中，對(duì)單相、三相電能表檢定裝置監(jiān)測(cè)效果顯著。檢定裝置接入監(jiān)測(cè)儀后，監(jiān)測(cè)儀可以在檢定裝置檢定電能表過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)檢定裝置的運(yùn)行情況及檢定過程中的誤差數(shù)據(jù)，并且可以將這些數(shù)據(jù)上傳至主站系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)分析我們可以發(fā)現(xiàn)很多電能表檢定裝置在運(yùn)行過程中不宜發(fā)現(xiàn)的故障，為電能表檢定裝置的運(yùn)行維護(hù)和誤差檢定數(shù)據(jù)的質(zhì)量提供了有利的技術(shù)數(shù)據(jù)。

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Research and Application of Standard Device Monitor Based on Energy Meter

WANG Xin1,2, HE Ao1,2, ZUO Li-bin1,2, HE Yan-ping4, ZHAO Nan1,3

(1. Electric Power Research Institute, Yunnan Power Grid Limited Liability Corporation, Kunming 650217, Yunnan, China; 2. Key Laboratory of Energy Metering of Southern Power Grid, Kunming 650217, Yunnan, China; 3. Automation in Kunming University of Science and Technology, Kunming 650000, Yunnan, China; 4. Guangzhou Gening Electric Co., Ltd., Guangdong 510000, Guangzhou,China)

The device monitor is mainly used for on-site real-time monitoring of the electric energy meter verification device and the electric energy meter flow detection device, collecting electric parameters such as voltage, current, phase, and power, real-time electric energy error monitoring of the device, and uploading the monitoring data in real time. Station system to monitor the operating status of the evaluation device to ensure the accuracy of energy metering. The device monitoring is mainly to monitor the stability of its operation process, and focus on assessing the changes of key indicators during the operation process, so as to detect and deal with situations beyond the control range in a timely manner. As a monitoring device, the normal working state of the monitored object cannot be changed or affected, the burden of the monitored object cannot be significantly increased, and the installation is convenient and the use is simple. In addition, as a monitoring device, it should have a good short-term and long-term stability and reliability, and a quick boot thermal stability.

Calibration device; Stability; Error monitoring

TP393

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2018.08.025

王昕(1967-)，女，本科，高級(jí)工程師，從事電能計(jì)量研究；何傲(1989-)，男，本科，助理工程師，從事電能計(jì)量技術(shù)工作；左黎斌(1988-)，男，本科，工程師，從事計(jì)量運(yùn)維工作。

趙楠(1992-)，男，碩士研究生，主要研究方向大數(shù)據(jù)、信息安全。

本文著錄格式：王昕，何傲，左黎斌，等. 基于電能表標(biāo)準(zhǔn)裝置監(jiān)測(cè)儀技術(shù)研究與應(yīng)用[J]. 軟件，2018，39（8）：122-130