高壓計量箱在線校準(zhǔn)儀的開發(fā)與應(yīng)用

張志濤,張守武,陳付英（東營市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所,山東東營257000）

高壓計量箱在線校準(zhǔn)儀的開發(fā)與應(yīng)用

張志濤,張守武,陳付英
（東營市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所,山東東營257000）

摘要：由于技術(shù)手段有限，國內(nèi)外還沒有相應(yīng)的技術(shù)及設(shè)備用于高壓計量箱現(xiàn)場整體校準(zhǔn)，也就不可能對其實際計量結(jié)果給予正確評估，為保證供、用電雙方的經(jīng)濟利益，提高用電管理水平，開發(fā)高壓計量箱在線校準(zhǔn)儀就顯得非常迫切。在線校準(zhǔn)儀主要采用了整體校準(zhǔn)的思路，注重解決了抗干擾、硬件選擇、無線傳輸技術(shù)等難點，它的開發(fā)與應(yīng)用解決了高壓計量裝置的無法進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)的難題，使得整體校準(zhǔn)技術(shù)在應(yīng)用上有了新的創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：高壓計量箱；在線校準(zhǔn)儀；整體校準(zhǔn)

1國內(nèi)外研究狀況

目前國內(nèi)對傳統(tǒng)的高壓計量裝置的檢測方法是對電能表、計量用電壓、電流互感器分別檢測，當(dāng)它們達(dá)到一定的準(zhǔn)確度要求時，再使用誤差綜合的方法來評估高壓電能計量裝置整體的準(zhǔn)確度。

國際上還沒有高壓電能計量裝置在線校準(zhǔn)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。國與國之間，在電能計量裝置的在線校準(zhǔn)上的實踐也各不相同。有些國家，如歐洲國家，目前只使用離線檢定的方法，通過使用便攜的模擬負(fù)載（電壓、電流源）進(jìn)行電能計量裝置的離線檢定，并制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。但也有些國家已經(jīng)自發(fā)地開始研究在線檢驗的條件和方法，例如德國和意大利，他們的有關(guān)在線校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)正處于起草階段。

總的來說，高壓電能計量裝置的現(xiàn)場整體校準(zhǔn)，國內(nèi)外還沒有相關(guān)成功的案例或報導(dǎo)。

2技術(shù)路線

2.1總體思路

對于高壓計量箱在線校準(zhǔn)儀的研發(fā)，在技術(shù)上的主要構(gòu)思是標(biāo)準(zhǔn)表比對法，在線校準(zhǔn)儀本身相當(dāng)于一臺高精度電能表，通過對6/10kV的三相中性點不接地系統(tǒng)，在一次高壓側(cè)直接對電壓、電流取樣，并計算功率，與現(xiàn)場使用的高壓計量箱的計量結(jié)果進(jìn)行直接比對，得到高壓計量箱的動態(tài)綜合誤差。

2.2技術(shù)路線

為適應(yīng)現(xiàn)場的工作環(huán)境，提高在線校準(zhǔn)的可操作性，將數(shù)據(jù)采集與功率計算兩個模塊分開，采用無線連接的方式。數(shù)據(jù)采集模塊集成到電流鉗上，但要保證其工頻耐壓性能滿足現(xiàn)場安全使用的要求。功率計算部分采用便捷式PC機，進(jìn)行功率和誤差的計算。這樣，工作人員在現(xiàn)場進(jìn)行操作時，接線非常簡單，并且在校準(zhǔn)操作時，與高壓電壓、大電流完全隔離，保證了工作人員的人身安全。高壓計量箱在線校準(zhǔn)儀研制過程中的技術(shù)難點及解決措施主要有：

2.2.1?高電位下的抗干擾方法

由于裝置是在高電壓、高電場、大電流下工作，抗干擾的問題特別突出，經(jīng)常出現(xiàn)信號中斷，死機，損壞元件等故障。針對以上問題，裝置采用了全屏蔽措施，將所有的元件全部屏蔽；針對接通采集頭時產(chǎn)生火花所形成的干擾，裝置采用了延時接通電源的方式解決；通過軟件上控制，可以在出現(xiàn)通信故障時，在地電位端操作重啟，保證了在出現(xiàn)干擾時校準(zhǔn)儀可以重啟；同時裝置由多點接地方式改為一點接地，從工藝上為防干擾作了保證。

2.2.2?選擇合適的硬件保證電能計量的高精度

為保證測量精度，裝置采用了16位A/D采集單元；采用電壓、電流同步采集的方式可保證測量角差的精度；為保證在波形不太好的情況下的測量精度和負(fù)荷變動較快情況下的測量精度，采用高速采集和處理。

2.2.3?無線通信方式的應(yīng)用

在校準(zhǔn)儀中，存在兩個電位：一個是高電位，一個是接地低電位，兩個電位差特別大，為了保證安全，把每相測量的電壓、電流、功率及其他參數(shù)在高電位端運行，計算結(jié)果傳輸?shù)降碗娢欢颂幚怼Ｑb置采用無線傳輸方式，既隔離了高電位又實現(xiàn)了信號傳輸?shù)墓δ埽瑯O大地提高了裝置的安全性，也大大提高了精度。

2.2.4?整體校準(zhǔn)技術(shù)的應(yīng)用

高壓計量箱的現(xiàn)場整體校準(zhǔn)技術(shù)是在線路的實際負(fù)載情況下采用標(biāo)準(zhǔn)表對比的方法，將標(biāo)準(zhǔn)表與被檢高壓計量箱同時連接到線路中，即電壓并連電流串連的方式在同一個計量點進(jìn)行電能計量。這樣就不需要將高壓計量箱拆開，分別對電壓互感器、電流互感器和電表進(jìn)行檢驗，從而實現(xiàn)了整體校準(zhǔn)。這種方法快速而且經(jīng)濟，不需要對客戶線路進(jìn)行變動，不存在接線錯誤或其它原因?qū)е碌挠嬃科睿瑫r也不影響客戶的正常使用。

3在線校準(zhǔn)儀的結(jié)構(gòu)

高壓計量在線校準(zhǔn)儀采用標(biāo)準(zhǔn)表法進(jìn)行高壓計量箱的在線校準(zhǔn)，因此校準(zhǔn)儀本身就是一臺高精度便攜式的電能表。校準(zhǔn)儀（見圖1）主要由三部分組成，為低壓信號數(shù)據(jù)采集模塊、高壓數(shù)據(jù)采集模塊和校準(zhǔn)儀主體。

低壓數(shù)據(jù)采集模塊實現(xiàn)電壓等級為400V的低壓用電系統(tǒng)的電能數(shù)據(jù)采集與計算，可在線校準(zhǔn)各種低壓電能表（包括高壓計量箱內(nèi)的電能表）；高壓信號數(shù)據(jù)采集模塊為三個互相獨立的電流電壓取樣鉗組成，可實現(xiàn)6/10kV系統(tǒng)的電能數(shù)據(jù)采集與計算。校準(zhǔn)儀主體，采用PC機，主要實現(xiàn)功率、電能和誤差的計算。

圖1在線校準(zhǔn)儀的結(jié)構(gòu)

4在線校準(zhǔn)儀的現(xiàn)場應(yīng)用

高壓計量箱現(xiàn)場校驗（見圖2）時，將三個高壓計量桿公共接地端可靠接地后，依次打開三個高壓計量桿控制開關(guān)，確認(rèn)內(nèi)部電路供電正常后，將高壓計量桿掛接到三相線路上；選擇電流鉗量程，選擇電壓等級；將被校高壓計量箱電表脈沖輸出連接到校驗儀脈沖輸入口；輸入被檢表脈沖常數(shù)，讀取被檢表脈沖，當(dāng)讀取到設(shè)置數(shù)量的脈沖后，校準(zhǔn)儀自動顯示測量的相對誤差，測試完畢。

圖2高壓計量現(xiàn)場校驗示意圖

5結(jié)論和分析

經(jīng)過反復(fù)改進(jìn)后高壓計量在線校準(zhǔn)儀，儀器能夠?qū)崿F(xiàn)以下主要功能：高壓計量箱在線校驗；高壓計量箱電參數(shù)測量；高壓計量箱互感器二次電能表校驗；高壓計量箱互感器二次電參數(shù)測量；高壓計量箱互感器變比測量；高壓計量箱互感器向量圖及諧波分析。

在線校準(zhǔn)儀經(jīng)過校準(zhǔn)（校準(zhǔn)數(shù)據(jù)如表1），證明精度指標(biāo)完全符合設(shè)計及在線校準(zhǔn)要求，測試精度優(yōu)于0.5級。

表1在線校準(zhǔn)儀校準(zhǔn)結(jié)果

6結(jié)語

高壓計量箱在線校準(zhǔn)儀主要用于高壓計量箱的在線校準(zhǔn)，可以對其實際計量結(jié)果給予正確評估，能夠保證供、用電雙方的經(jīng)濟利益，提高用電管理水平。它的開發(fā)與應(yīng)用解決了高壓計量裝置的無法進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)的難題，使得整體校準(zhǔn)技術(shù)在應(yīng)用上有了新的創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)：

[1]電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程（DL/T448-2000）中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，備案號：7768-2000.中華人民共和國國家經(jīng)濟貿(mào)易委員會發(fā)布[S].

[2]IEC60044-8電子式電流互感器標(biāo)準(zhǔn)，國際電工委員會發(fā)布[S].