電能計量裝置接線正誤檢測儀的研究與應(yīng)用

王 衍，楊小奕，劉乃杉，哲愷斌

（國網(wǎng)遼寧省錦州市義縣供電公司，遼寧 錦州 121199）

電能計量裝置安裝是電力企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理及電網(wǎng)安全運行的重要環(huán)節(jié)，影響電能貿(mào)易結(jié)算，關(guān)系到電力企業(yè)、廣大電力客戶和老百姓的利益。電能計量裝置計量的準(zhǔn)確性可以通過電能計量檢定機(jī)構(gòu)的校驗得到保證；而現(xiàn)場接線的準(zhǔn)確性，不僅取決于裝表人員的工作責(zé)任心、業(yè)務(wù)水平及工作的熟練程度，還有多種原因可造成計量裝置錯誤接線，直接影響到計量的準(zhǔn)確性。可以通過現(xiàn)場校驗電能計量裝置來校驗計量準(zhǔn)確性和接線的正確性。但前提是已送電且有一定負(fù)荷，而正常工作流程是：先完成計量裝置安裝，驗收合格送電后，現(xiàn)場校驗人員才到現(xiàn)場校驗。其間，由于未送電安裝人員無法判斷計量裝置接線的正確與否，送電后由于現(xiàn)場校驗人員未及時到現(xiàn)場校驗，若出現(xiàn)接線錯誤導(dǎo)致漏計、少計甚至不計的情況，將會給用戶與供電企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)糾紛，造成損失。

為了把握好電能計量裝置安裝這一重要環(huán)節(jié)，電能計量人員必須具備很高的業(yè)務(wù)素質(zhì)和工作技能。在電能表安裝接線檢查的工作中，通常采用的方法是：（1） 用儀器儀表。伏安相位表、電能表現(xiàn)場校驗儀或一些智能電能表校驗儀和電能計量故障差錯檢測儀等；運用此方法的前提是，現(xiàn)場已送電且有一定負(fù)荷，同時對安裝人員的技術(shù)要求較高，所以，安裝人員絕大多數(shù)不用儀表測量。對極少數(shù)安裝人員，可能會用表計測一下有無電壓電流，但不會去判定是否有極性反、相序不對應(yīng)等問題。（2）用通燈：用通燈進(jìn)行對線，可判定導(dǎo)線的通斷，但不能判極性，且費時、費力，對人員的技術(shù)水平要求高；所以，安裝人員絕大多數(shù)也不會采用[1]。

針對存在的不足，本文開展電能計量裝置接線正誤檢測儀的研究：（1）實現(xiàn)在電能計量裝置無外電源無負(fù)荷的情況下實現(xiàn)接線正誤的檢測；（2）通過優(yōu)化后的固定檢測步驟，使其作業(yè)方法標(biāo)準(zhǔn)化，方法簡單、容易掌握，不過分依賴人員技能水平；（3）能快速找出錯誤并指導(dǎo)糾錯，檢測時間從30 min縮短至5 min，具有較大的推廣價值。

1 電能計量裝置接線正誤檢測儀的結(jié)構(gòu)

本電能計量裝置接線正誤檢測儀由4部分組成：通斷檢測模塊、電流回路檢測模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、顯示模塊[2]，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 電能計量裝置接線正誤檢測儀系統(tǒng)框圖

1.1 通斷檢測模塊

電壓檢測原理及接線圖如圖2所示。其實施步驟為：（1）打開主機(jī)電源，將測試筆開關(guān)撥至“查線”位置；（2）將主機(jī)的電壓、電流測試線對應(yīng)接入；（3）用遙控器將主機(jī)“工作方式”，置于“電壓接線檢測”；（4）用遙控器依次接入開關(guān)“ABCN”，并在電能表表尾端用測試筆進(jìn)行對應(yīng)檢測。

圖2 電壓識別原理圖

電流檢測原理及接線圖如圖3所示。其實施步驟為：（1）電壓接線檢測完成并正確；（2）用遙控器將主機(jī)“工作方式”，置于“電流接線檢測”；（3）用遙控器依次接入開關(guān)“ABC”，并在電能表表尾端用“測試鉗”進(jìn)行對應(yīng)檢測；（4）若檢測時發(fā)現(xiàn)有錯誤，則進(jìn)入“電流相序檢測”[3]。

圖3 電流識別原理圖

1.2 電流回路檢測模塊

電流相序檢測步驟為：（1）在進(jìn)行電流接線檢測時，若檢測不到對應(yīng)的信號，則進(jìn)行“電流相序檢測”；（2）用遙控器將主機(jī)“工作方式”，置于“電流相序檢測”；（3）用遙控器依次接入開關(guān)“ABC”，并在電能表表尾端用“測試筆”進(jìn)行對應(yīng)檢測；（4）確定電流相序檢測正確無誤后，再重復(fù)進(jìn)行“電流接線檢測”。電流回路錯誤時識別原理圖如圖4所示。

圖4 電流回路錯誤時識別原理圖（定相序及通斷）

由于被測電流是直流，電流小且時間短，所以，即要求傳感器能測直流，還要求有較高的分辨率（0.1 mA AC/DC），精度較高等。同時，為了消除地磁場及外電場對測量結(jié)果的干擾，在測量前應(yīng)先記下地磁場及外電場對測量結(jié)果的干擾值，測試后再扣除此值。因此電流傳感器是關(guān)鍵因素，傳感器分辨率、精度不高，均影響系統(tǒng)性能。為了能同時檢測直流，傳感器采用分割式鐵芯和霍爾元件（hole element）組合的方式，當(dāng)被測電流I通過傳感器時，霍爾元件感應(yīng)輸出一個霍爾電壓UH，可以通過檢測霍爾電壓UH，來計算被測試電流I，霍爾電壓UH比例于被測試電流I。為提高精度、擴(kuò)展用途，傳感器對應(yīng)輸出比例為：10 mV/A或100 mV/A，即輸入1 A電流，比例輸出10 mV電壓或輸出100 mV電壓，兩擋手動切換。

當(dāng)每相的兩條電流線極性接入正確時（以A相為例），采樣傳感器CT1為正信號，CT2為負(fù)信號，此信號送入“信號分析與狀態(tài)存貯器”進(jìn)行比較處理后，進(jìn)行對應(yīng)顯示；當(dāng)每相的2條電流線極性接入錯誤時（以A相為例），采樣傳感器CT1為負(fù)信號，CT2為正信號，此信號送入“信號分析與狀態(tài)存貯器”進(jìn)行比較處理后，進(jìn)行對應(yīng)顯示并提示安裝人員進(jìn)行更正；若電流接線正確或錯誤已改正，則電流接線正確指示燈（綠燈）亮，并記下狀態(tài)，給出全部接線正確的結(jié)果。

1.3 數(shù)據(jù)分析模塊

數(shù)據(jù)分析實施模塊邏輯圖如圖5所示。首先進(jìn)行電壓接線的測試，下面以A相為例：（1）進(jìn)行收、發(fā)端同步比較，當(dāng)收UA=1 且發(fā)UA=1 ，則UA=1，否則，UA=0 。當(dāng)UA=1 時，表示A相接線正確，信號進(jìn)入門1的輸入端，然后進(jìn)行B、C相的檢查，當(dāng)B、C相均輸出1時門1輸出1，表示電壓接線正確。UA=0 時，門1輸出為0，顯示電壓接線錯誤，進(jìn)入“手動步進(jìn)模式”對電壓線進(jìn)行一一檢查，依據(jù)對應(yīng)顯示的位置進(jìn)行更正；（2）進(jìn)行B相、C相的測試，原理與A相相同。

圖5 電壓、電流接線線序、通斷及極性分析邏輯圖

在電壓接線檢查完成后，進(jìn)行電流接線正確與否的測試，IA1、IA2、IB1、IB2、IC1、IC2的狀態(tài)信號由電流取樣鉗上的狀態(tài)指示燈得到，下面以A相為例進(jìn)行說明：（1）進(jìn)行收、發(fā)端同步比較，利用高分辨率、高精度的電流傳感器，在電能表表尾端子處進(jìn)行采樣，當(dāng)用電流傳感器測量IA1、IA2時二次均是綠燈亮，表示收端IA1=1 、IA2=1 ，此時，若看見發(fā)端對應(yīng)的IA1、IA2也是綠燈亮，則發(fā)端IA1=1 、IA2=1，則IA=1 ，測試者依據(jù)指示按下對應(yīng)的0、1鈕，表示A相電流回路接線正確。否則，UA=0 ，表示A相電流回路接線錯誤，進(jìn)入“手動步進(jìn)模式”對電壓線進(jìn)行一一檢查。當(dāng)IA1=1 、IA2=1 時，表示A相接線正確，信號進(jìn)入門2的輸入端，然后進(jìn)行B、C相的檢查，當(dāng)B、C相均輸出1時門5輸出1，表示電壓接線正確。IA1=0 、IA2=0 時，門2輸出為0，顯示電壓接線錯誤，進(jìn)入“手動步進(jìn)模式”對電壓線進(jìn)行一一檢查，依據(jù)對應(yīng)顯示的位置進(jìn)行更正；（2）第二步，進(jìn)行B相，C相的測試，原理與A相相同。

1.4 顯示模塊

顯示模塊現(xiàn)選用燈光指示方式，采用異或門電路實現(xiàn)邏輯數(shù)據(jù)處理，大大減小常用報警電路體積和開發(fā)成本，圖6為電路板實物圖。

圖6 異或門組合電路電路板

2 應(yīng)用效果

2.1 有效性驗證

實物圖如圖7所示，在某供電公司進(jìn)行電能計量裝置的接線檢查，從正確率和檢測時間2方面驗證，分別如表1和表2所示。驗證了設(shè)備優(yōu)越性：（1）用新型儀器進(jìn)行接線檢查的正確率達(dá)到100%，中級工及以上的人員均能進(jìn)行正確操作。（2）用新型儀器實施后判定時間縮短為平均時間不足5 min。

表1 裝表接電完工后不同方式的接線判定正確率統(tǒng)計表

表2 電能計量裝置（無電無負(fù)荷）接線正誤判定時間統(tǒng)計表

圖7 電能計量裝置接線正誤檢測儀實物圖

3 結(jié)束語

針對目前計量接線檢測手段和裝置存在的不足，本文開展電能計量裝置接線正誤檢測儀的研究，具備3大特點：（1）不依賴于無外電源即可實現(xiàn)接線正誤的檢測；（2）檢測步驟得以固化，作業(yè)方法標(biāo)準(zhǔn)化，不過分依賴人員技能水平；（3）能快速找出錯誤并指導(dǎo)糾錯，檢測時間短。