電氣儀表計量檢定及自動化分析研究

鄭勇彬

（第八采油廠規(guī)劃設計研究所儀表管理室，黑龍江 大慶 163000）

電氣儀表是計量電學量的主要設備，計量檢定是保證電氣儀表計量準確度的重要手段，也是計量部門的主要工作。在我國，以往的電氣儀表計量檢定方法為整體檢定法，通過評定電氣儀表的計量性能出具檢定證書，且目前大多數(shù)的計量檢定分析集中于熱力工程領域，該領域各種儀器設備中都發(fā)揮著至關重要的作用，為了保證其發(fā)揮正確的作用，就要做好儀器設備的溫度、壓力、流量和液位等重要參數(shù)計量的檢定工作，有學者研究發(fā)現(xiàn)，在檢定中會根據(jù)其應用范圍分析，通過分散檢測、單一分析、綜合評價等手段，對熱工儀器儀表計量裝置的運行狀態(tài)及運行性能進行檢測。操作人員應從不同的運行階段、不同的運行周期對運行數(shù)據(jù)進行檢測，在一定程度上避免了由于數(shù)據(jù)檢測上的疏漏而導致的后期評定結(jié)果不客觀不準確的現(xiàn)象。但傳統(tǒng)的電氣儀表計量檢定方法在實際應用中存在誤差大的問題，導致電氣儀表計量自動化分析諧波噪聲比過大，電氣儀表計量自動化分析效率低。因此，本文提出電氣儀表計量檢定及自動化分析研究，致力于從根本上降低電氣儀表計量檢定及自動化分析諧波噪聲比，提高電氣儀表計量檢定精度。

1 電氣儀表計量檢定

在電氣儀表計量檢定過程中，必須在明確電氣儀表計量檢定流程的基礎上完成檢定工作。本文研究的電氣儀表計量檢定方法為總量檢定方法，該方法主要是將電氣儀表計量看作一個整體，通過檢定電氣儀表中電流和磁場垂直方向上產(chǎn)生的電勢差，判斷計量的精準度。

設此總量檢定過程的計算表達式為V，可得公式（1）。

式中，M指的是電氣儀表延時電流；N指的是電氣儀表的靈敏度；S指的是電氣儀表在磁場方向上的厚度；C指的是電氣儀表電流導通時間；θ指的是測試臺溫度，單位為℃。

通過公式（1）得出電氣儀表中電流和磁場垂直方向上產(chǎn)生的電勢差后，利用電流傳感器中的單片機讀取電氣儀表計量正常電流值。

測繪儀器計量檢定自動檢定系統(tǒng)標準接口共分為兩部分：原始記錄板塊與數(shù)據(jù)處理中間件系統(tǒng)，本文使用標準接口技術，高效對接自動檢定系統(tǒng)運行中產(chǎn)生的校準原始記錄和現(xiàn)有計量業(yè)務數(shù)據(jù)，以及完成現(xiàn)有計量業(yè)務管理系統(tǒng)和自動檢定系統(tǒng)內(nèi)被檢儀器基礎數(shù)據(jù)與原始記錄數(shù)據(jù)間的數(shù)據(jù)互傳，自動生成檢定證書報告，減少由于人工檢定時出現(xiàn)校準差錯。

原始記錄板塊采用Excel格式的記錄板塊管理、出證界面數(shù)據(jù)集自動化計量軟件參數(shù)。記錄板塊管理是設計中最關鍵的部分，可以設定原始記錄數(shù)據(jù)參數(shù)，為自動檢定系統(tǒng)提供傳參根據(jù)。出證界面數(shù)據(jù)是提供被檢測儀器信息的憑據(jù)，而軟件參數(shù)是按照原始記錄板塊設計提供的參數(shù)作為組裝數(shù)據(jù)回傳依據(jù)。數(shù)據(jù)處理中間件是完成不同系統(tǒng)數(shù)據(jù)互傳，處理跨平臺調(diào)用、跨語言調(diào)用和遠程調(diào)用的部件。中間件可以完成如下操作任務。

（1）測試軟件列表管理。該板塊能夠管理與維護現(xiàn)存自動化計量校準軟件信息，儲存測試軟件ID、軟件名稱等。

（2）后臺交互。管理與維護數(shù)據(jù)通道控制，起到用戶連接、數(shù)據(jù)傳送與接收、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等作用。

2 電氣儀表計量自動化分析方法

在電氣儀表計量檢定過程中，為進一步提高電氣儀表計量精度，本文引進相對誤差自動化分析方法，研究電氣儀表計量自動化分析方法，具體內(nèi)容如下文所述。

2.1 選定電氣儀表計量自動化分析點位

本文將電氣儀表計量自動化分析點位選取分為兩種情況：對于基本量程的電氣儀表，選擇60%、70%、80%、90%以及100%的基本量程作為計量自動化分析點位；對于非基本量程的電氣儀表，選擇100%作為計量自動化分析點位。在此基礎上，通過電流傳感器測量計量自動化分析點位的輸出電流有效值，與該點位實際輸出電流的有效值進行對比，進一步確定電氣儀表計量自動化分析點位電流導通時間的準確度。

2.2 計算電氣儀表計量自動化分析相對誤差

通過示波器顯示的電氣儀表計量自動化分析各個點位輸出電流，并讀取電流持續(xù)時間，計算電流導通時間誤差。設電流導通時間誤差為γ，則有公式（2）。

式中，T指的是試驗臺輸出電流導通時間，單位為min；s指的是試驗臺實際輸出電流導通時間，單位為min。

通過公式（2）得出電流導通時間誤差，并測量電氣儀表計量的絕緣電阻以及接地電阻。為確定電氣儀表計量自動化分析點位輸出電流有效值相對誤差，本文將電流傳感器串入試驗臺電流輸出回路，利用電流傳感器將電壓轉(zhuǎn)換為電流，可以在示波器上觀測到電流變化曲線，此時，計算電氣儀表計量自動化分析各個點位輸出電流有效值為U，可得公式（3）。

式中，K指的是電流傳感器變比，單位為Mv/A；I指的是試驗臺顯示輸出電流有效值。

根據(jù)公式（3）輸出電流有效值計算公式可推導出電氣儀表計量自動化分析相對誤差的計算公式為r，可得公式（4）。

通過公式（4），可以得出電氣儀表計量自動化分析相對誤差，試驗臺顯示輸出電流有效值越大，則電氣儀表計量自動化分析相對誤差越高；反之，相對誤差則越小。

2.3 實現(xiàn)電氣儀表計量自動化分析

通常情況下，數(shù)據(jù)在終端的顯示映射取值在0～1.0，通過計算每個數(shù)據(jù)的映射值，以此獲得電氣儀表計量自動化分析結(jié)果為Q，可得公式（5）。

式中，A指的是電氣儀表計量自動化分析權(quán)值；?指的是顯示電氣儀表計量自動化分析精度；E指的是電氣儀表計量檢定準確率。

通過公式（5），實現(xiàn)電氣儀表計量自動化分析。

3 實例分析

3.1 實驗準備

根據(jù)上述電氣儀表計量檢定及自動化分析的方法設計，設計實例分析。選取某電氣儀表作為本次實驗對象，該電氣儀表參數(shù)要求表。

本次實驗內(nèi)容為測試兩種方法下的自動化分析諧波噪聲比，自動化分析諧波噪聲比越低，證明自動化分析受到的噪聲干擾越小，自動化分析精度越高。首先，使用本文設計方法自動化分析電氣儀表計量，通過KPLery軟件測試自動化分析諧波噪聲比，記為實驗組；而后使用傳統(tǒng)方法自動化分析電氣儀表計量，通過KPLery軟件測試自動化分析諧波噪聲比，記為對照組。設置實驗次數(shù)為5次，記錄實驗結(jié)果。

3.2 實驗結(jié)果分析與結(jié)論

分別使用本文方法與傳統(tǒng)方法進行五次實驗，通過KPLery軟件測試自動化分析諧波噪聲比結(jié)果，整理實驗數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1 自動化分析諧波噪聲比對比結(jié)果

通過表1可得出如下的結(jié)論：本文設計的方法自動化分析諧波噪聲比明顯低于對照組，本文方法自動化分析諧波噪聲比最高為0.056，相較對照組自動化分析諧波噪聲比最低0.158更低，由此證明研究的電氣儀表計量檢定及自動化分析方法，能夠?qū)崿F(xiàn)電氣儀表計量檢定精準自動化分析，具有一定的現(xiàn)實意義。

4 結(jié)語

通過實驗證明，本文研究方法具有一定的實用性，能夠在一定程度上優(yōu)化電氣儀表計量檢定及自動化分析方法。在后期的發(fā)展中，應加大本文研究方法在電氣儀表計量檢定及自動化分析中的應用力度。但是，此次研究未針對具體的參數(shù)進行計量和測試，下一步研究將考量具體參數(shù)計量檢定過程中的精確度，進一步提高電氣儀表的計量精度，為后續(xù)的電氣儀表計量校準工作提供幫助。