電能表在線不停電校驗(yàn)技術(shù)研究

郭曉晶

國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司泉州供電公司，福建 泉州 362000

0 引言

以往工作中，現(xiàn)場(chǎng)使用的電能表都是結(jié)合各相關(guān)用戶負(fù)荷對(duì)應(yīng)的大小予以劃分，定期執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)操作，其不足之處在于現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)周期需要較長(zhǎng)的時(shí)間，要想實(shí)現(xiàn)電能表負(fù)荷狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)具有一定的難度。

1 電能表的誤差原因

在電能表的運(yùn)行中，電流、電壓、頻率、負(fù)載、溫度、傾斜、外磁場(chǎng)、天氣等均是影響電能表計(jì)量，使之產(chǎn)生誤差的原因。在檢定規(guī)程中，對(duì)電能表的工作環(huán)境給出了規(guī)定，但在實(shí)際使用時(shí)，往往會(huì)受到環(huán)境條件影響，長(zhǎng)時(shí)間處于極限工作環(huán)境時(shí)，甚至超過(guò)極限條件。在這樣的情況下，很可能使電能表內(nèi)部元器件失去正常的工作性能，造成計(jì)量誤差。

1.1 電流互感器原因

電流互感器的倍率選取不恰當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)誤差。當(dāng)電流互感器工作在較小電流的狀況時(shí)，磁通密度較小，導(dǎo)致誤差變大，因此在對(duì)互感器實(shí)際容量加以選取的過(guò)程中，不可以選取過(guò)大，也應(yīng)有效規(guī)避在較小電流下的運(yùn)行。電流互感器二次容量選取不合適時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致誤差情況的出現(xiàn)。接入電流互感器的二次負(fù)荷主要包含外接導(dǎo)線電阻、接觸電阻和電能表電流線圈阻抗。若是二次負(fù)荷阻抗中有一部分是電流互感器二次回路導(dǎo)線阻抗，特別是對(duì)于用電負(fù)荷相對(duì)偏大的用戶而言，會(huì)對(duì)電流互感器的精準(zhǔn)性產(chǎn)生一定影響。在互感器的一次側(cè)對(duì)應(yīng)電流長(zhǎng)時(shí)間超出額定電流20%時(shí)，由于鐵心產(chǎn)生角誤差和磁飽和的負(fù)偏差，互感器的一次回路連接導(dǎo)線老化或是線徑不夠和接點(diǎn)接觸電阻加大，導(dǎo)致二次負(fù)荷偏大。由于二次負(fù)載實(shí)際大小和互感器誤差之間是正比關(guān)系，角誤差會(huì)有所加大。在互感器接入的一次側(cè)電流低于額定電流5%時(shí)，會(huì)在一定程度上影響激磁電流，造成角誤差比較大的偏差。

電流互感器通常包含一次線圈、二次線圈以及鐵心幾個(gè)基本構(gòu)成部分。鐵心具有一定的磁阻，電流互感器在進(jìn)行電流的傳變時(shí)，勢(shì)必會(huì)消耗一些電流，應(yīng)用于勵(lì)磁，促使鐵心產(chǎn)生磁化作用，這樣二次線圈便會(huì)形成二次電流與感應(yīng)電勢(shì)，電流互感器的誤差也正是因?yàn)殍F心消耗勵(lì)磁電流所造成。由于激勵(lì)電流與鐵耗的問(wèn)題，電流互感器一次電流與二次電流的差值為一個(gè)向量，誤差主要包含相角差與比值差。

1.2 電壓互感器原因

在構(gòu)成電能計(jì)量綜合組差的各種誤差中，電壓互感器二次回路壓降所導(dǎo)致的計(jì)量誤差通常最大，而壓降相對(duì)偏大，導(dǎo)致少計(jì)電量和發(fā)供電量不平衡等問(wèn)題的發(fā)生。在互感器的實(shí)際二次負(fù)荷超出額定容量上限過(guò)程中，對(duì)應(yīng)的互感器比和角誤差向負(fù)值便會(huì)有所加大?；ジ衅鞫卫@組若是產(chǎn)生匝間短路問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致電壓線圈的匝數(shù)顯著減少，進(jìn)而導(dǎo)致互感器出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞或是出現(xiàn)較大的負(fù)誤差。處于運(yùn)行中的互感器，由于二次回路連接導(dǎo)線發(fā)生老化或是回路接點(diǎn)的接觸電阻加大，會(huì)導(dǎo)致二次回路壓降有所提高，當(dāng)超出規(guī)定要求時(shí)，便會(huì)造成運(yùn)行狀況中互感器比、角誤差的負(fù)超差。

電壓互感器二次回路壓降通常會(huì)導(dǎo)致較大的誤差，這也是電能表計(jì)量綜合誤差的重要來(lái)源。因?yàn)閴航当容^大，導(dǎo)致電量少計(jì)量和發(fā)供電量不平衡情況的發(fā)生，所以針對(duì)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的電壓互感器二次回路壓降應(yīng)實(shí)施周期測(cè)試，為了計(jì)算電能計(jì)量誤差，可以兩年進(jìn)行一次測(cè)試。

2 電能表現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)工作的注意要點(diǎn)

（1）電壓對(duì)于額定值的偏差需要保持在±10%范圍內(nèi)；（2）頻率對(duì)額定值的偏差需要保持在±5%范圍內(nèi)；（3）環(huán)境溫度需要保持在0～35 ℃；（4）標(biāo)準(zhǔn)電能表中所通如的電流需要高出基本電流約為20%；（5）現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)相應(yīng)的負(fù)載功率需要是實(shí)際的經(jīng)常負(fù)載；（6）在負(fù)載電流不足額定負(fù)荷的3%時(shí)，不應(yīng)執(zhí)行誤差測(cè)定操作。

3 不停電狀況下電能表遠(yuǎn)程在線校驗(yàn)系統(tǒng)相關(guān)理論

雖然國(guó)家監(jiān)督管理部門頒發(fā)了相關(guān)文件，對(duì)校驗(yàn)技術(shù)的相關(guān)方法、設(shè)備、復(fù)校準(zhǔn)間隔的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)以及條件等方面都給出較為確切的規(guī)定，但因?yàn)楣芾淼娜笔В瑢?dǎo)致電能表校驗(yàn)技術(shù)文件狀態(tài)相對(duì)空白。因此，創(chuàng)建一套能夠預(yù)測(cè)的運(yùn)維管理體系，是電能表校驗(yàn)的基礎(chǔ)。換而言之，可以利用電能表整體運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)定，并對(duì)比連續(xù)校驗(yàn)數(shù)據(jù)信息，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)初期階段的故障，還可以針對(duì)潛在故障問(wèn)題的嚴(yán)重程度與發(fā)展態(tài)勢(shì)加以評(píng)定，能夠在第一時(shí)間內(nèi)精準(zhǔn)地對(duì)電能表的具體運(yùn)轉(zhuǎn)狀況加以掌握，從而對(duì)電能表的最佳檢定時(shí)間加以確立。不停電狀態(tài)下電能表遠(yuǎn)程在線校驗(yàn)理論的基礎(chǔ)：在線校驗(yàn)不在檢定工作范圍中，雖然評(píng)定應(yīng)用數(shù)據(jù)合格，但并不表示被檢測(cè)電能表合格。但是若是產(chǎn)生了不合格的相關(guān)采用數(shù)據(jù)信息，對(duì)應(yīng)檢測(cè)的電能表多數(shù)不合格。因此，應(yīng)用實(shí)時(shí)或是定時(shí)測(cè)量方法針對(duì)電流相關(guān)數(shù)據(jù)信息、實(shí)時(shí)電壓以及環(huán)境溫度和濕度等相關(guān)信息加以采樣。借助針對(duì)被測(cè)電能表相關(guān)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)信息與近期連續(xù)檢測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的比較，針對(duì)具有一定隱蔽性的故障問(wèn)題加以判定，對(duì)故障的嚴(yán)重程度及其發(fā)展趨勢(shì)加以精準(zhǔn)掌握，從而更加科學(xué)地對(duì)選擇檢定時(shí)機(jī)加以掌握[1]。

4 電能表在線不停電校驗(yàn)方法與技術(shù)實(shí)現(xiàn)

電能表在線不停電校驗(yàn)系統(tǒng)可以在不停電的情況下對(duì)電能表相應(yīng)接線裝置進(jìn)行更換，同時(shí)存在電能表在線檢測(cè)相關(guān)的預(yù)留接口，可以實(shí)時(shí)在線計(jì)量檢測(cè)，以使相關(guān)問(wèn)題得到有效解決。

4.1 實(shí)現(xiàn)方法

電能表接線裝置能夠借助物理開關(guān)對(duì)線路切換、隔離以及短接的情況加以控制，能夠在不停電的情況下對(duì)數(shù)字電能表進(jìn)行更換或是對(duì)高精度數(shù)字電能表實(shí)施并接處理，可以使不停電切換得以實(shí)現(xiàn)幾種不同工作模式。首先，正常工作模式。借助于接線裝置，數(shù)字電能表可以接入電能對(duì)電路加以監(jiān)測(cè)。數(shù)字電能表會(huì)對(duì)相關(guān)用電數(shù)據(jù)信息加以采集，并向能源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行傳輸，以實(shí)現(xiàn)其基本的電能監(jiān)測(cè)功能。其次，在線換表安裝模式。電能表接線裝置在完成線路隔離后，能夠在用戶不停電的狀況下，對(duì)原本的電能表加以更換，再利用相應(yīng)接線裝置切換至正常工作模式，電能接入其中需要對(duì)電路進(jìn)行監(jiān)測(cè)。最后，在線計(jì)量檢測(cè)模式。利用電能表接線裝置的切換，數(shù)字電能表在能源檢測(cè)系統(tǒng)服務(wù)器與電能需監(jiān)測(cè)電路中接入。能源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相應(yīng)管理軟件可以起到電能表計(jì)量檢測(cè)分析對(duì)比的作用，在線計(jì)量檢測(cè)模式中，利用在線計(jì)量精度結(jié)果對(duì)能否與電能表精度管理相關(guān)要求相契合加以判斷。利用電能表數(shù)據(jù)信息分析計(jì)量精度，將高精度數(shù)字電能表的相關(guān)數(shù)據(jù)信息作為基準(zhǔn)源，與數(shù)字電能表計(jì)量精度進(jìn)行比對(duì)，從而使電能表計(jì)量檢測(cè)技術(shù)方法得以良好實(shí)現(xiàn)，再判斷其能否與相應(yīng)精度要求相契合，同時(shí)生成相應(yīng)的定期歷史數(shù)據(jù)信息。被測(cè)電能表與高精度采集裝置是確保電能表遠(yuǎn)程在線不停電校驗(yàn)得以實(shí)現(xiàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息來(lái)源，詳細(xì)的信息內(nèi)容包含電流、電壓、溫度和濕度、功率因數(shù)等[2]。

4.2 具體操作步驟

在不停電的狀況下，針對(duì)電能表實(shí)施遠(yuǎn)程在線校驗(yàn)的具體操作步驟如下。第一，預(yù)采集高精度裝置。前端處的高精度采集裝置自動(dòng)或是定期根據(jù)約定負(fù)荷點(diǎn)方式自動(dòng)對(duì)電能數(shù)據(jù)信息與非用電有關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，重點(diǎn)包含針對(duì)當(dāng)前時(shí)間范圍中（一般是1 min的設(shè)定，能夠根據(jù)負(fù)載的實(shí)際大小對(duì)采樣間隔加以調(diào)節(jié)），高頻采集場(chǎng)地的離散電流和電壓，并且對(duì)有關(guān)電能數(shù)據(jù)信息與非電能數(shù)據(jù)信息被測(cè)電能表輸出的相應(yīng)電能脈沖數(shù)加以采集，也可以采集附近環(huán)境的溫度和濕度等相關(guān)數(shù)據(jù)信息。第二，借助高精度預(yù)采集設(shè)備壓縮與幀化處理數(shù)據(jù)信息。對(duì)于高精度預(yù)采集裝置，其存在比較強(qiáng)大的數(shù)據(jù)信息采集功能，采樣周期中的數(shù)據(jù)信息量超過(guò)23 M。保證采集數(shù)據(jù)信息能夠更加方便快捷、精準(zhǔn)地向主站傳輸?shù)幕A(chǔ)方法是數(shù)據(jù)信息的壓縮。此外，通信幀的促成是將相關(guān)通信協(xié)議作為根據(jù)，對(duì)主站的數(shù)據(jù)信息請(qǐng)求進(jìn)行等待。第三，主站所采集的結(jié)果應(yīng)結(jié)合需要進(jìn)行采集或是讀取高精度前端采集設(shè)備。主站數(shù)據(jù)信息召測(cè)命令的發(fā)出應(yīng)定時(shí)或是根據(jù)要求實(shí)施，確保數(shù)據(jù)幀的有效獲取。在主站，針對(duì)數(shù)據(jù)信息實(shí)施校驗(yàn)與壓縮，確定無(wú)誤后儲(chǔ)存在相應(yīng)服務(wù)器中。第四，主站對(duì)采樣數(shù)據(jù)信息加以處理并存。對(duì)于采樣所獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)信息實(shí)施數(shù)模轉(zhuǎn)換，應(yīng)根據(jù)所存儲(chǔ)的A/D采樣變比進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)信息的轉(zhuǎn)換，分類型保存與針對(duì)數(shù)據(jù)信息的處理需要應(yīng)用插值算法實(shí)施。第五，主站數(shù)據(jù)的計(jì)算與判定。主站通過(guò)相互匹配的電能計(jì)算法，仔細(xì)對(duì)周期中離散狀態(tài)的電壓和電力進(jìn)行計(jì)算采樣，同時(shí)計(jì)算該時(shí)間段的有用功能值和無(wú)用功能值[3]。

5 結(jié)束語(yǔ)

文章提出一種不停電狀況下實(shí)施電能表遠(yuǎn)程在線校驗(yàn)的方法，同時(shí)對(duì)能夠?qū)崿F(xiàn)這一措施的相關(guān)方案加以制訂。該模式的校驗(yàn)系統(tǒng)由通信系統(tǒng)、主站服務(wù)器以及高精度前端采集裝置等構(gòu)成。通過(guò)創(chuàng)建電能表實(shí)施運(yùn)維管理的相關(guān)軟件平臺(tái)，以促進(jìn)新型電能表主動(dòng)運(yùn)維管理體系的建立。