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電能表的校驗裝置論文
電能表的校驗裝置論文【1】
摘要：隨著電力市場的逐步形成利完善，電能表需要承擔(dān)的功能越來越多，尤其是供電及用電方對自身的權(quán)益越來越關(guān)心，從而對電能計量裝置的準確度提出了越來越高的要求。
感應(yīng)式電能表受其結(jié)構(gòu)和原理上的制約，要進一步提高準確度和拓展其功能很困難;電子式電能表由于具有計量準確、功耗小、故障率低、量程寬、超載能力強等一系列優(yōu)點，因此得到了廣泛的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：電能表 校驗裝置
1、電能表校驗裝置的發(fā)展過程
過去電能表檢定裝置較為原始，裝置的穩(wěn)定度、火真度、對稱度等性能極大地取決于市電，無法進行控制，頻率也不能調(diào)整。
步入70年代后期，開始使用變壓器移相器代替龐大笨重的感應(yīng)式移相器，用磁飽和式穩(wěn)壓器及以后出現(xiàn)的分立元件電子式穩(wěn)壓器對市電電壓進行穩(wěn)壓，并且.開始使用光電采樣器和控制器，但是裝置的基本性能并沒有發(fā)生木質(zhì)性的改變，后來將這類產(chǎn)品統(tǒng)稱為電工式電能表檢定裝置。
到了80年代中期，國產(chǎn)電子式標準功率電能表誕生，隨后電子式高穩(wěn)定度功率源問世，使電能表檢定裝置的性能發(fā)生了革命性的變化，從此新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，而電工式電能表檢定裝置也被淘汰。
電能表校驗裝置的發(fā)展經(jīng)歷了從“電工式”校驗裝置到“電子式”校驗裝置到“程控式”校驗裝置，直到目前的“智能式”校驗裝置的發(fā)展歷程。
1.1電工式校驗裝置
“電工式”校驗裝置可以說是電能表校驗裝置發(fā)展的第一個階段，60年代使用最為廣泛。
優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，便于維護，輸出功率大，便于大電流輸出設(shè)計。
但也有缺點：綜合指標低，電壓、電流移相調(diào)節(jié)細度差，一般采用跨相式移相，這樣三相校驗臺需要配三相穩(wěn)壓電源供電，移相變化率不易達到同家規(guī)定要求;輸出的電流、電壓信號，頻率，波形均取決于市電，難以滿足規(guī)程要求。
在操作方面，對電能表的校驗完全是手工操作，自動化水平較低。
由于該類型校驗臺不配備計算機對其進行管理，電能表校驗結(jié)果數(shù)據(jù)也必須由校表員來處理，工作繁瑣且效率低，操作員的勞動強度也較大。
從70年代初期開始這種檢定裝置不斷地引入新技術(shù)，如采用光電傳感器代替人工記數(shù)，改變電壓回路、感應(yīng)式移相器的接法減小噪聲，降低波形失真度等等，使“電工式”檢定裝置也在不斷的完善。
然而，新型電子技術(shù)的不斷發(fā)展使“電工式”檢定裝置退出了檢定裝置的歷史舞臺，取而代之的是“電子式”檢定裝置。
1.2電子式校驗裝置
從80年代開始，電子技術(shù)正以前所未有的速度快步向前發(fā)展，電能表校驗裝置也在不斷的采用新技術(shù)，如：國家精密儀器用互感器技術(shù)已經(jīng)成熟，顯示儀表也向數(shù)字式儀表發(fā)展等。
自80年代中期起校驗裝置普遍采用了微機技術(shù)，有系統(tǒng)機，單板機和單片機。
事實上所謂的“電子式”是指采用電子技術(shù)產(chǎn)生單、三相正弦交流信號加以功率放大，其相位、頻率、幅度的調(diào)節(jié)往往在“弱電”部分完成。
其優(yōu)點是輸出波形質(zhì)量好，輸出穩(wěn)定度高，大大降低了操作人員的勞動強度，易實現(xiàn)操作程控化;缺點是電路故障率高，人功率輸出較困難。
80年代后期較普遍采用“數(shù)字波形合成”原理的“電子式”校驗裝置已經(jīng)成為現(xiàn)在的主流產(chǎn)品，其綜合性能大人優(yōu)于“電工式”校驗裝置。
1.3程控式校驗裝置
“程控式”一般是在“電子式”的基礎(chǔ)J.實現(xiàn)操作程控化共爭全自動化。
即只須置入相應(yīng)的一些參數(shù)，操作一次或幾次鍵盤即可完成整個校驗過程，并打印出校驗結(jié)果。
“程拎式”校驗裝充分利用了計算機強大的硬什資源和廣泛的軟件支持，具有計算精度更高，速度更快，同時可以排除人為誤差T擾等優(yōu)點。
“程控式”校驗裝置具有以下幾個特點：
(1)將電能表的校驗和管理聯(lián)系起米，做到一次充成。
(2)減輕操作人貝的勞動強度，提高上作效率，校驗數(shù)據(jù)由計算機處理。
(3)投資少，見效快，適合計量部門、電力系統(tǒng)等使用，可以使電能表的檢定和管理水平提高一大步。
1.4智能式校驗裝置
智能儀器是以微處理器或微控制器芯片(如單片機)為核心的可以存儲大量的測量信息并具有對測量結(jié)果進行實時分析、綜合并做出各種判斷能力的儀器。
智能儀器一般具有自動測量功能，強大的數(shù)據(jù)處理能力，自動調(diào)零和單位換算功能，能進行簡單的故障提示，具有操作面板和顯示器，有簡單的報警功能。
智能儀器與傳統(tǒng)儀器的區(qū)別主要有：面板摔制采用靈活的功能鍵和數(shù)字鍵;面板顯示采用數(shù)碼或字符顯示，近年來采用CRT或液晶屏幕顯示字符或圖形;具有數(shù)據(jù)處理能力，包括均值計算、方差計算、變換及誤差修正等;具有一定的人工智能;具有一定的人機對話功能。
2、國內(nèi)電能表校驗裝置的技術(shù)現(xiàn)狀
目前國內(nèi)使用的電能表校驗臺，呈現(xiàn)老式電工式臺體和新興電子式臺體并存的局面。
電能表校驗裝置使用量較大，生產(chǎn)廠家也比較多，電工型臺體成本低，結(jié)構(gòu)簡單，但精度太差(如工作頻率為電網(wǎng)頻率不可調(diào)，穩(wěn)定度僅為0.1%等)，難以實現(xiàn)全自動化，不能滿足新形勢的需求。
電子式臺體精度高，但功率小，一股不超過50VA，每次校表l～5塊，最大輸出電流勉強能達到50A，無法與100～120A的國際標準接軌。
20世紀90年代中期，國內(nèi)企業(yè)先后開始研制電子式或全自動電能表校驗臺，在此基礎(chǔ)上對過去生產(chǎn)的電能表誤差運算器進行了改造，實現(xiàn)了誤差運算器的上位機聯(lián)網(wǎng)，便于電力部門對電能表的網(wǎng)絡(luò)化管理。
從目前國內(nèi)市場來看，國內(nèi)電能校表驗裝置生產(chǎn)廠家有100余家，總體上說是供過于求，競爭十分激烈。
其中年產(chǎn)能力在1000萬元以上的有13家，在市場上表現(xiàn)較好的有：浙江海鹽電力儀表廠、河南思達、廣州羊城、深圳科陸、鄭州三暉，其中廣州羊城、浙江海鹽、河志思達這三家共占有60～70%的份額。
各個廠家的產(chǎn)品各有千秋，較為出色的有廣州羊城、深圳科陸、浙江海鹽三家。
下面是廣州羊城GY9-YC-1893系列的一些技術(shù)特點：
(1)VFD真空熒光顯示屏集中顯示校驗參數(shù)的設(shè)置方案，校驗參數(shù)的設(shè)置和輸出由12個功能鍵、復(fù)位鍵、多功能旋鈕完成，所有的操作結(jié)果均在VFD屏幕上顯示。
(2)全新的數(shù)字合成正弦信號源功能強大，穩(wěn)定性更高。
(3)校驗管理軟件采用生動直觀的用戶和向?qū)降牟僮�，可人為設(shè)定校驗流程，并采用了多媒休技術(shù)。
(4)存計算機控制方式下，可以實現(xiàn)自動校驗、存儲校驗數(shù)據(jù)、查詢打印數(shù)據(jù)以及實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理。
(5)利用數(shù)字疊加技術(shù)，產(chǎn)生正弦波和諧波的番加輸出。
(6)能校驗各種電子式、感應(yīng)式電能表及多功能、復(fù)費率、預(yù)付費電能表。
可檢測具有正反相、象限功能的電能表。
(7)配以時針，校驗儀可完成與時間有關(guān)的電能表的校驗。
(8)具有電流開路、電壓短路保護工功能及聲光提示。
系統(tǒng)自動診斷功能的加入，方便了現(xiàn)場的維護，也為遠程故障診斷的實現(xiàn)提供了可能。
(9)光電頭集中翻轉(zhuǎn)、自動尋找色標功能。
3、結(jié)束語
電氣行業(yè)作為關(guān)系到國民經(jīng)濟發(fā)展命脈的重要行業(yè)，電能管理要求計算機系統(tǒng)要有很高的可靠性和安全性，因此在設(shè)計過程中，必須使整個系統(tǒng)遵循先進性、實用性、可靠性、安全性、可維護性及經(jīng)濟性等原則。
同時，電能計量管理不僅要自成體系，而且要求與企業(yè)中其它各級業(yè)務(wù)部門和下級單位實現(xiàn)信息的共享，因此在操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)的訪問接口方面應(yīng)針對不同數(shù)據(jù)源和目標設(shè)計具有通用的符合標準的接口。
同時該軟件的兼容性要好，以適應(yīng)各地不同的運行環(huán)境。
另外，系統(tǒng)應(yīng)盡量實現(xiàn)適用于用戶特點的智能化人機交界面，便于用戶操作使用。
電能表的評估及校驗問題研究【2】
0.前言
從關(guān)口電能計量的特殊性出發(fā)，提出了關(guān)口電能表性能要求綱要，進而探索了關(guān)口電能表陛能評估方法。
經(jīng)測試證明，從電能定義出發(fā)的計量準確度的多方位評估，對區(qū)分關(guān)口電能表性能差異很有效。
由于篇幅有限，其它已有成果的特殊性能評估項目不再一一列舉，前沿計量功能的評估技術(shù)正在進行后續(xù)研究。
現(xiàn)代電網(wǎng)的諧波計量、電能質(zhì)量測量、電網(wǎng)電能量與損耗量平衡計算等計量應(yīng)用技術(shù)發(fā)展對關(guān)口電能表提出越來越高的要求，儀表性能要求和評估技術(shù)需要適應(yīng)現(xiàn)場運行環(huán)境不斷改變的實際情況。
作為第一步，面向電子式多功能關(guān)口電能表推出新的電力行業(yè)標準是十分迫切的課題。
1.關(guān)口電能表性能評估方法
關(guān)口電能表性能評估，是指采用現(xiàn)有參考標準和經(jīng)探索的測試方法，全面鑒別儀表性能的特征與差異。
與關(guān)口電能表性能要求分類相應(yīng)，儀表的性能評估項目也分為基本性能評估項目和特殊性能評估項目兩類。
1.1基本性能評估項目
主要采用IEC相關(guān)標準、國家標準、行業(yè)標準和法制計量檢定規(guī)程提出的方法進行測試，考核儀表性能(質(zhì)量)是否合格，其主要問題是不能全面、正確地反映關(guān)口電能表的特征和現(xiàn)代電子式電能表的技術(shù)發(fā)展，具體包括：
(1)重有功、輕無功、缺乏視在電能計量的準確度測試。
(2)測試的負荷、功率因數(shù)改變范圍小，難以完全滿足實際應(yīng)用要求。
(3)缺乏非正弦、動態(tài)負荷、快速測量等新技術(shù)。
(4)通信、電能質(zhì)量、事件記錄只有功能展示，沒有正確的考核方法等。
1.2特殊性能評估項目
通過測試項目拓展，增加臨界測試、開展算法剖析、提高測試嚴酷等級、模擬環(huán)境改變、引入測試新技術(shù)等技術(shù)手段，全面考核儀表的性能特征與差異，以及對物理條件改變的適應(yīng)能力。
關(guān)口電能表特殊性能評估項目共計47項，主要包括功率測量原理的鑒別，準確度評估，電氣性能試驗，通信性能測試和型式試驗項目的改進、擴展等。
實驗室通過反復(fù)測試、驗證，從中確定具有較強鑒別能力的特殊性能評估重點項目l0項：
(1)在正弦和非正弦波形下，有功和無功功率測量原理鑒別。
(2)從電能定義出發(fā)，在負載電流、電壓、相位、頻率、積算周期的全口徑范圍內(nèi)的計量誤差曲線繪制。
(3)0～360度有功、無功計量誤差一致性測試。
(4)電壓回路臨界電壓測試。
(5)諧波負荷下有功、無功電能計量差異鑒別。
(6)極低負荷和低功率因數(shù)下有功功率、無功功率準確度測量。
(7)三相電壓不平衡對無功計量的影響測試。
(8)沖擊負荷試驗。
(9)在實用、極限通信條件下，通信、數(shù)據(jù)保存、計量工作情況考核。
(10)多種要求下電能表脈沖常數(shù)驗算。
總體來看，關(guān)口性能評估測試技術(shù)橫跨多個領(lǐng)域，其特征在于：采用最新、最嚴的技術(shù)標準;誤差曲線、臨界測試、沖擊負荷試驗、計量原理鑒別、諧波反應(yīng)能力等成為測試項目的亮點;引入快速測量、計量原理鑒別等新技術(shù);由于政出多門，有爭議的項目占一定比例;性能評估給出的結(jié)論是一個“分級評估結(jié)果”，而不是合格與不合格的結(jié)論。
2.電能表校驗
隨著用電客戶的不斷增多與供電企業(yè)售電量的持續(xù)增加，大量的電能表長時間運行在用電現(xiàn)場，電能表時有故障發(fā)生。
當用戶認為供電企業(yè)裝設(shè)的計費電能表讀數(shù)不準確時，有權(quán)向供電企業(yè)提出校驗申請。
用戶電能表的校驗和故障分析工作與常規(guī)電能表的校驗分析工作有所不同，它比較側(cè)重故障分析。
由于被申請校驗的電能表故障原因的復(fù)雜與表計性能結(jié)構(gòu)的差異，模擬現(xiàn)場運行環(huán)境下的校驗分析不失為常規(guī)校驗分析的一種有益補充。
2.1用戶表申請校驗的原因分析
長期運行在現(xiàn)場的電能表，由于電能表自身的老化和性能不穩(wěn)定，溫度、濕度、過負荷、電網(wǎng)過電壓、頻率、諧波、浪涌等諸多因素的影響，使電能表的電氣性能、電磁兼容性和機械性能等發(fā)生改變，造成了部分電能表的計量不準確。
用戶一般通過經(jīng)驗和目測來分析判斷電能表的運行狀態(tài)，如懷疑表計發(fā)生故障(特別是“快走”)就向供電企業(yè)提出校驗申請。
按照實際工作經(jīng)驗來看，此類校驗的申請受用戶主觀因素居多，因為經(jīng)過實測后是合格的往往多一些。
2.2進行用戶表申請校驗工作的注意事項
檢驗人員在拿到表后一般不急于直接通電校驗，應(yīng)耐心查閱電能表使用的相關(guān)資料，從側(cè)面了解電能表的運行情況，摸清表計故障原因的來龍去脈(一般營銷部門會提供相關(guān)資料)，并加以分析，做到心中有數(shù)，必要時可直接與用戶聯(lián)系，咨詢電能表實際運行時的情況。
校驗人員做好外觀檢查和帶電檢查是完全必要的，通過目測往往可以發(fā)現(xiàn)電能表存在的一些缺陷，進而可以直觀分析并判斷電能表發(fā)生故障的可能原因。
如電能表玻璃內(nèi)有氣霧，可以判斷電能表可能長期運行在過負荷狀態(tài)或遭受過雷擊;如電能表時鐘不對，可以判斷電能表時段投切錯誤或電池欠壓;如電能表脈沖指示燈亂跳，可以知道表計電路有問題。
從實際校驗情況來看，由于電子式電能表與機械式電能表的工作原理和結(jié)構(gòu)的差異，特別是電子式電能表使用了大量的電子元件，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在氣候條件和電磁兼容性能方面比機械式電能表更敏感，因此其故障表現(xiàn)的形式比機械式電能表更豐富，發(fā)生故障的原因也更復(fù)雜。
因此，對電子式電能表更應(yīng)認真做好校前、校中、校后的觀察與過程分析。
可以有針對性的做某方面的試驗，如自熱影響，過(低)電壓、過電流影響走字試驗分析;電能表運行穩(wěn)定性的綜合評價等。
通過現(xiàn)象觀察、比較等多種方法，仔細分析并判斷電能表的整體性能情況。
特別是快走時，更應(yīng)做好故障分析和校驗質(zhì)量工作，以免遭到用戶起訴。
曾有一例：一只電子式電能表，供電局在正常檢定后出具了合格證書，但用戶憑實際經(jīng)驗認為電能表快走，向供電企業(yè)上級計量檢定機構(gòu)(技術(shù)監(jiān)督局)申請復(fù)檢。
電能表在較長時間的預(yù)熱走字后，果真“發(fā)燒”了，出現(xiàn)了很大的正誤差，這主要是由于電能表的性能在一定的條件下改變過大引起的。
用戶電能表申請校驗是經(jīng)實驗室檢定合格后，在運行中產(chǎn)生計量故障，再由用戶申請校驗的。
電能表已經(jīng)在實際現(xiàn)場的環(huán)境下運行多時，內(nèi)在的缺陷不一定能在實驗室基準條件下完全反映。
因此，除了常規(guī)檢定方法外，必要時可以模擬現(xiàn)場運行的環(huán)境下校驗。
這主要與實際運行環(huán)境的復(fù)雜性和電能表本身性能在運行中的改變差異有關(guān)。
特別是電子式電能表，由于使用了大量的電子元件，又在不同的環(huán)境條件下運行，在熱穩(wěn)定或電磁穩(wěn)定性能方面的體現(xiàn)比較豐富，有可能出現(xiàn)元件性能在一定條件下發(fā)生突變。
因此，在校驗電子式電能表時需特別留意，對出現(xiàn)有反�，F(xiàn)象的電能表的校驗需要更加細致。
例如：某一居民電子式電能表，通過信息分析認定應(yīng)該快走的(用電量明顯反常)，但在正常檢定后卻顯示合格。
為了了解申請校驗的電能表在實際運行環(huán)境下的運行情況，筆者適當(按電網(wǎng)規(guī)定)加大電壓，過一會兒電能表就指示燈亂跳，表計“飛走”了。
因此，校驗人員對故障原因有疑問或校驗結(jié)果不太可靠的表計，可以模擬實際運行的環(huán)境進行試驗，以便真實反映電能表的實際運行情況，一定程度上彌補了實驗室環(huán)境下常規(guī)檢驗的不足。
如適當提高或降低電壓;延長自熱和走字時間;間隔一段時間重復(fù)檢定;選擇某一特定負荷，長時間檢定和觀察等。
另外，校驗人員應(yīng)該具有很強的責(zé)任心、業(yè)務(wù)知識扎實、工作經(jīng)驗豐富的素質(zhì)和能力。
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