陳義昌

（福建省計(jì)量科學(xué)研究院，福州350003）

電能表自動(dòng)化檢定系統(tǒng)計(jì)量檢定單元檢定技術(shù)的研究

陳義昌

（福建省計(jì)量科學(xué)研究院，福州350003）

本文介紹了電能表自動(dòng)化檢定系統(tǒng)的構(gòu)成，對(duì)其核心部分“計(jì)量檢定單元”的技術(shù)要求和檢定方法做了一些研究，并探討了檢定中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及解決辦法。

電能表自動(dòng)化檢定系統(tǒng)；計(jì)量檢定單元；基本誤差；運(yùn)行試驗(yàn)

0 引言

隨著智能電能表的普及，電能表自動(dòng)化檢定系統(tǒng)已陸續(xù)被采用。電能表自動(dòng)化檢定系統(tǒng)主要由：計(jì)量檢定單元、自動(dòng)耐壓?jiǎn)卧?、時(shí)間校驗(yàn)單元、功能測(cè)試單元、外觀檢查單元、自動(dòng)封表單元、自動(dòng)貼標(biāo)單元、電能表自動(dòng)上下料單元及自動(dòng)分揀單元等部分組成。對(duì)于這樣龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，該如何對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，已經(jīng)成為擺在我們面前的重要課題。以下以單、三相電能表自動(dòng)化檢定系統(tǒng)為例，對(duì)系統(tǒng)的核心部分“計(jì)量檢定單元”的檢定做一些探討。

電能表自動(dòng)化檢定系統(tǒng)中的計(jì)量檢定單元包括若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的自動(dòng)化檢定裝置，每個(gè)檢定裝置分別配有功率源、標(biāo)準(zhǔn)表、隔離PT（單相裝置才有）、隔離CT（三相裝置才有）、時(shí)鐘校驗(yàn)儀及其他必要的部件。對(duì)于計(jì)量檢定單元中標(biāo)準(zhǔn)表的檢定，我們按JJG 596—1999電子式電能表檢定規(guī)程的要求進(jìn)行；對(duì)于計(jì)量檢定單元中自動(dòng)化檢定裝置部分的檢定，我們基本按JJG 597—2005交流電能檢定裝置檢定規(guī)程的要求進(jìn)行，只是在“確定基本誤差”、“確定多路輸出的一致性”等項(xiàng)目的技術(shù)要求和檢定方法上做了一些必要的補(bǔ)充，并增加了最大負(fù)載的運(yùn)行試驗(yàn)。

1 確定基本誤差

對(duì)多路輸出的三相電能表檢定裝置確定基本誤差，JJG 597—2005只要求在第一表位進(jìn)行，規(guī)程之所以這樣規(guī)定，是由于考慮到檢定裝置的功率源輸出到標(biāo)準(zhǔn)表和各表位的電壓是并聯(lián)、電流是串聯(lián)的，因而，在不同表位上“確定基本誤差”的差異只是由標(biāo)準(zhǔn)表到表位間的電位差所引起的。對(duì)于電能表自動(dòng)化檢定裝置，在檢定直接接入式的三相智能電能表時(shí)，為了不脫電流回路與電壓回路的并線鉤，必須采用隔離CT，而對(duì)于不同表位的不同隔離CT，其基本誤差是各不相同的，也就是說(shuō)，從功率源串聯(lián)輸出到標(biāo)準(zhǔn)表和各表位的電流經(jīng)隔離CT的作用后就不再相同了。因此，從理論上說(shuō)，對(duì)于電能表自動(dòng)化檢定裝置，在每一個(gè)表位上都必須進(jìn)行“確定基本誤差”的操作。若這樣做的話，檢定一個(gè)具有24表位的電能表自動(dòng)化檢定裝置，需耗時(shí)十多天，那么，對(duì)于一個(gè)具有12個(gè)計(jì)量檢定單元的三相電能表自動(dòng)化檢定系統(tǒng)，光檢定其計(jì)量檢定單元就需耗時(shí)一百多天。這樣做從實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)檢定工作的角度考慮，是完全不切合實(shí)際的。

怎樣做才能既保證精度又節(jié)省時(shí)間呢？經(jīng)過(guò)深入的研究和反復(fù)的試驗(yàn)，最終采用以下方案“確定基本誤差”：對(duì)于第一表位，按JJG 597—2005的要求全檢；對(duì)于其他表位，只檢有功部分，單數(shù)表位檢“三相四線”，電壓檔位選擇3×220／380V，電流檔位分別選擇3×0.1A、3×5A和3×100A檔，功率因數(shù)分別選擇cosΦ＝1.0和cosΦ＝0.5（L）；雙數(shù)表位檢“三相三線”，電壓檔位選擇3×100V，電流檔位和功率因數(shù)的選擇與“三相四線”相同。按此方法“確定基本誤差”，檢定一個(gè)具有24表位的電能表自動(dòng)化檢定裝置，大約需耗時(shí)1.5天，可縮短檢定時(shí)間9天左右，節(jié)省了大量的人力、物力。

對(duì)于按上述方案來(lái)確定其他表位的基本誤差，是否存在錯(cuò)判（把不合格判為合格）和誤判（把合格判為不合格）的可能性？我們的答案是否定的。這是因?yàn)椋?/p>

三相電能表自動(dòng)化檢定裝置（鄭州三暉電氣有限公司生產(chǎn)），其功率源輸出到標(biāo)準(zhǔn)表和各表位的電壓是并聯(lián)、電流是串聯(lián)的。在檢定直接接入式的三相智能電能表時(shí)，為了不脫并線鉤，在每個(gè)表位的電流回路采用隔離CT，將電流回路與電壓回路隔離開(kāi)，其隔離CT是采用ROGOWSKI（羅氏線圈）原理制成的電子式互感器。由于羅氏線圈具有正比于電流導(dǎo)數(shù)的輸出，其線性度極好，不會(huì)飽和也無(wú)磁滯現(xiàn)象，具有良好的穩(wěn)定性和暫態(tài)響應(yīng)［4］。所以，對(duì)于其他表位的基本誤差，只要在電流量程的最小電流（0.1A）、基本電流（5A）和最大電流（100A）等檔位檢定合格，就能保證全部電流量程的基本誤差都合格。

2 確定多路輸出的一致性

對(duì)于“多路輸出的一致性”的檢定，除了按JJG 597—2005的要求進(jìn)行外，還增加了“掛表試驗(yàn)”。將電能表自動(dòng)化檢定裝置的所有表位全部掛表，按JJG 596—1999的要求進(jìn)行基本誤差測(cè)試，測(cè)試完畢后將被檢表全部下線。然后，對(duì)于三相裝置（24表位），按mod（i＋12，24）排序（i＝1、2、3…24）；對(duì)于單相裝置（96表位），按mod（i＋48，96）排序（i＝1、2、3…96）。排序后重新上線進(jìn)行第二次誤差測(cè)試（在同一檢定裝置進(jìn)行）。兩次測(cè)試的結(jié)果均必須滿足JJG 596—1999和式（1）的要求［3］。

式中，y1為第一次測(cè)試的基本誤差；y2為第二次測(cè)試的基本誤差；U為測(cè)量不確定度。

我們之所以增加“掛表試驗(yàn)”，是因?yàn)椋?/p>

1）按JJG 597—2005的規(guī)定，對(duì)多路（M路）輸出的裝置，只選擇控制量限路確定基本誤差。為了保證其他量限和其他路的輸出符合要求，有必要增加“掛表試驗(yàn)”。

2）由于自動(dòng)化檢定裝置的表位較多，最后一個(gè)表位距功率源和標(biāo)準(zhǔn)表的距離較遠(yuǎn)，標(biāo)準(zhǔn)表到表位間的電位差可能較大。另外，裝置的電流回路是采用繼電器自動(dòng)短接的，繼電器可能出現(xiàn)偶爾接觸不良的現(xiàn)象（檢定“端鈕間的電位差”時(shí)曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)），會(huì)導(dǎo)致電流輸出的波形嚴(yán)重失真和電位差較大。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題，有必要增加“掛表試驗(yàn)”。

3）由于功率源和標(biāo)準(zhǔn)表安裝于自動(dòng)化檢定裝置的中間部位，距第一表位和最后一個(gè)表位的距離最遠(yuǎn)，所以，在做第二次“掛表試驗(yàn)”時(shí)，不采用“隨機(jī)排序”而采用“取模排序”，就是為了保證同一塊表在電位差最大的兩個(gè)表位進(jìn)行重復(fù)測(cè)試。

3 運(yùn)行試驗(yàn)

將自動(dòng)化檢定裝置掛滿最大負(fù)載（220V、100A）的被檢表運(yùn)行20min，若不出現(xiàn)被檢表端鈕盒過(guò)度發(fā)熱或裝置的電流回路報(bào)警等情況則判定為合格。

自動(dòng)化檢定裝置的電流回路是靠氣壓頂針接通被檢表的，由于設(shè)計(jì)的原因，檢定時(shí)，不管電流大小，其氣壓和頂針的大小都是一樣的，當(dāng)檢定大電流時(shí)，有可能因氣壓太低、頂針太細(xì)和接觸不良等原因?qū)е掠|點(diǎn)過(guò)度發(fā)熱，使得裝置的電流回路報(bào)警。另外，根據(jù)JJG 596—1999檢定規(guī)程中校核常數(shù)的要求，加最大電流試驗(yàn)至少應(yīng)能持續(xù)20min。因此，檢定時(shí)，對(duì)于每個(gè)自動(dòng)化檢定裝置，有必要在最大負(fù)載下運(yùn)行20min，用以考察功率源的輸出容量和各表位的接觸電阻是否符合要求。

4 檢定中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及探討

1）在自動(dòng)化檢定裝置的檢定中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)輸出功率不穩(wěn)和誤差不穩(wěn)、超差等現(xiàn)象，特別在檢定小電流檔位和cosΦ＝0.5（L）時(shí)更容易出現(xiàn)上述現(xiàn)象。分析其原因，可能是：當(dāng)自動(dòng)化檢定系統(tǒng)工作時(shí)，檢定單元的12個(gè)大功率源同時(shí)輸出、耐壓?jiǎn)卧母唠妷狠敵鲆约捌渌δ軉卧ぷ鲿r(shí)所產(chǎn)生的干擾所致，至于是什么干擾很難確定也沒(méi)有必要確定，只要能消除這些干擾對(duì)檢定結(jié)果的影響即可。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)出現(xiàn)裝置的輸出功率不穩(wěn)時(shí)，電壓回路的波形失真度就較大，功率因數(shù)變化也比較大，因此，我們認(rèn)為是電壓回路受到干擾。根據(jù)抗干擾方面的知識(shí)，抗干擾最有效的辦法就是接地，所以，在裝置與標(biāo)準(zhǔn)表的外殼已接地的基礎(chǔ)上再將其電壓回路中的U0也同時(shí)接地，這樣即可解決上述問(wèn)題。

2）在檢定“端鈕間的電位差”時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)個(gè)別表位的繼電器不完全吸合現(xiàn)象，導(dǎo)致電流回路的失真度超差和端紐間的電位差變大。解決辦法為：對(duì)裝置反復(fù)進(jìn)行幾次“全部掛表”（繼電器放開(kāi)）、“全部不掛表”（繼電器吸合）的操作，促使電流回路短接用的繼電器完全吸合。

3）在加最大電流（100A）運(yùn)行的試驗(yàn)中，三相裝置只運(yùn)行了13min后就因出現(xiàn)被檢表接線端紐盒嚴(yán)重發(fā)熱現(xiàn)象而中斷試驗(yàn)。分析其原因，可能是裝置的氣壓太低及連接電流回路的頂針太細(xì)，導(dǎo)致頂針與電能表電流回路的接觸不緊和接觸面太小所致。建議：在單、三相自動(dòng)化檢定系統(tǒng)中各自挑選一個(gè)裝置，在此裝置上增大氣壓、配備一些較粗的頂針并且在觸點(diǎn)上鍍銀，盡量減小接觸電阻，專(zhuān)門(mén)用于檢定100A的電能表。

5 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)電能表自動(dòng)化檢定系統(tǒng)計(jì)量檢定單元的特點(diǎn)，本文介紹的檢定方法，是對(duì)JJG 597—2005的必要補(bǔ)充。按照此方法進(jìn)行檢定，將提高檢定結(jié)果的可信度并節(jié)省大量的人力、物力，有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

［1］國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.JJG 596—1999電子式電能表檢定規(guī)程.北京：中國(guó)計(jì)量出版社，1999

［2］國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.JJG 597—2005交流電能檢定裝置檢定規(guī)程.北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2005

［3］Q／GDW 574—2010電能表自動(dòng)化檢定系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

［4］袁季修.電流互感器和電壓互感器.北京：中國(guó)電力出版社，2011

10.3969／j.issn.1000－0771.2013.4.21