智能電表檢定裝置發(fā)展現狀

呂付剛 陳媛媛

(煙臺東方威思頓電氣有限公司 山東煙臺 264003)

中國電力系統(tǒng)正在逐步成熟，智能電表作為電力系統(tǒng)重要環(huán)節(jié)，關鍵指標準確度受到工程師的關注，對應的智能電表檢定裝置成為研究熱點。其中城網、農網電力系統(tǒng)，正在進行更新升級，新并網設備在功能、結構上與初期一代電能表區(qū)別較大。針對當時情況，國家在2002年頒布GB/T11150-2001《智能電表檢驗裝置》，后期為適應新型電能表的更新，2006年頒布JJG597-2005《交流智能電表檢定裝置檢定規(guī)程》,在標準制定中，抓住最新版國標《1級和2級靜止式交流有功智能電表》與《0.2s和0.5s級靜止式交流有功智能電表》中有關電磁兼容與諧波影響問題，更新了現有標準中的漏洞，是現行被行業(yè)認可的標準。

1 裝置用標準表

現具備采樣計算技術的電能表受到行業(yè)認可已經占據大部分市場。但模擬乘法器技術因成本低、運行穩(wěn)定，在部分低端產品中仍繼續(xù)使用。

1.1 模擬式標準表

時分割乘法器在80年代中期被提出，迅速在全國范圍行業(yè)內被認可，功率電能測量技術進入嶄新的時代。時分割乘法器在準確度方面做到革新，其將輸入量與輸出量均運用模擬量進行代替，并形成乘積成正比狀態(tài)。針對交流電壓與電流可通過乘法器模擬輸入量,其形成輸出模擬量能夠和瞬時功率完成正比。將乘法器輸出信號完成濾波處理,提取直流分量,達到形成平均功率成正比。針對輸出的模擬信號，完成U-f(或I-f)計算,形成方波脈沖信號,最終輸出數字量。主要依托分割乘法器自身擁有較強的線性關系,能夠確保最終結果的準確度。

在測量原理上，模擬式標準表具有很大局限性，存在功能簡單,僅能夠完成測量有功功率、電能,無法進行功率因素、無功功率、電壓、電能、電流、相位、頻率等測試工作。同時，模擬式標準表無法輕易實現過程控制，實現成本極高，無法在行業(yè)內進行推廣使用。

1.2 采樣計算式標準表

現階段電子相關技術日漸成熟，針對單一的寬量程標準表已經進入市場，在標準表中通過電壓與電流量程的擴展完成各種量程電能表檢定，不用再進行TV、TA信號調整，優(yōu)化檢定的流程，提高了檢定效率。采樣計算式標準表具備智能化、多功能、寬量限的優(yōu)勢，現階段相關產品已經占領大部分市場。采樣計算式標準表的出現，沖擊傳統(tǒng)模擬乘法器標準表行業(yè)市場，技術的革新轉變成產品的換代?，F階段，市場上占有率最高的產品是電子式多功能標準表。

目前,中國的檢定裝置中，優(yōu)先安裝的是采樣計算式標準表。在使用過程中，采樣計算式標準表應具備相應的檢定負載點，在使用時可以針對不同量程進行檢定工作。面對采樣計算式標準表的誤差分析，確保檢驗點的測量誤差及時檢定，成為關鍵。

《標準智能電表檢定的補充規(guī)定》是國家電網為進一步規(guī)范市場上的標準智能電表的準確度頒布，《規(guī)定》中針對檢定裝置準確度劃定級別，并嚴格地規(guī)范檢定裝置的穩(wěn)定性。針對0.05級及以上等級標準智能電表提出了明確的規(guī)范，檢定誤差應控制在其他標準電能表67%內。同時針對0.1級及以下等級標準智能電表提出了明確的規(guī)范，檢定誤差應控制在其他標準電能表50%內。完善現階段檢定裝置國家標準，規(guī)范市場上檢定裝置穩(wěn)定性。

2 功率源

在檢定裝置出現初期，功率源運用的是模擬信號發(fā)生電路,其主要構成是振蕩器,主要的信號來源是正弦信號,調節(jié)信號準確度是通過可變電阻實現,移相通過裂相電路,采用線性電壓、功率放大實現必要功率的輸出。在以上工作原理下，存在模擬電路穩(wěn)定性差的情況,難以完成檢定裝置的過程控制。

現階段，電子技術不斷革新，針對功率源的過程控制產品逐步推出，例如軟件校準技術、嵌入式控制技術,改善了初代產品的一些短板。

近年來功率源多采取數字調幅、數字波形合成、數字移相、數字變頻技術。信號與功率放大通過線性電路實現,穩(wěn)定性問題常采用穩(wěn)幅電路?，F階段，市場上功率源穩(wěn)定度能夠維持在0.01%/100s,優(yōu)秀的可實現0.005%/100s。同時,功率源優(yōu)化設立大屏幕液晶顯示器,人機交流更加方便。針對相關的檢定指標，可按照需求設定輸出相位角、電壓、功率因數、電流、頻率等可任意設置,可以適應不同檢定場景。

3 寬量程標準表的問題

近年來智能電表功能逐步完善，檢定裝置方面要求也越來越高。在早期技術中需要通過調節(jié)標準TV、TA，達到不同量程檢測工作，現階段新技術的引入，相關功能的實現操作不再復雜。其功能實現，主要依靠負載點的設立，同時在檢定任務開展前需對檢驗點的誤差進行評估。

4 檢定操作軟件

近年來，智能電能表的檢定工作通過電腦實現，相關檢定操作軟件成為智能檢定的重要環(huán)節(jié)。優(yōu)秀的檢定操作軟件，可以將硬件功能實現完善，同時可以簡化使用流程，高效完成相關檢定工作，用戶體驗感比較好。相關操作軟件經過升級和客戶群體的發(fā)展，已經達到一定的成熟度。軟件的使用在主流市場已經取得認可，并已經實現首檢、抽檢、周檢等日常工作，能夠較好實現各個功能的銜接。檢定裝置自身具備的檢定功能，在軟件能夠很好地實現。同時在自動化程度高的檢定裝置中，相關負載點之間的轉變時間差應控制在切換過程的穩(wěn)定在10s之內。

5 結語

我國電網建設正在進行中，智能電能表作為電網關鍵環(huán)節(jié)功能正在逐步完善，同時對其準確度的要求也日趨嚴格，其中運用的技術種類也更加多元，這對檢定裝置相關技術是一種挑戰(zhàn)?，F階段智能電表的0.2級是最高等級,但0.1級及以上正在研發(fā)中，這對檢定裝置中的主標準器提出更高要求。

未來國內外檢定裝置預計將向這幾個方向發(fā)展:

多表位檢定裝置研發(fā)，國家電網正在高速發(fā)展期，每年用電量正在逐步攀升，按戶裝表是現在實行的制度，電能表的檢測工作可預見地會增長迅速。初期初代的檢定裝置是零星檢測，已經無法適應市場的要求。德國EMH公司在90年代初,率先開展多表位檢定裝置的研發(fā)，近期有消息德國SIEMENS與瑞士LADIS&GYR研發(fā)出1000塊電子表同時檢定設備。國內相關產業(yè)工程師，緊跟步伐已經研發(fā)出具有自主知識產權多表位檢定裝置。

多功能檢定裝置研發(fā)，市場對檢定設備的要求更專業(yè)化，例如短時過電流影響分析、波形影響分析(直流和偶次諧波、單次諧波、奇次諧波、次諧波、90°相位觸發(fā)波形、尖頂波波形影響等)，針對特殊功能的檢定裝置目前行業(yè)尚未成熟。同時,多功能檢定裝置研發(fā)方向還包括異常情況記錄、負荷控制分析、鐵損銅損分析等。相關附件功能的補充，對檢定裝置檢測的優(yōu)化，成為行業(yè)要解決的熱點問題。