空載電能表計量巡檢測試儀設計與應用

曲樂斌

摘要：近年來社會用電需求的不斷增大，電力工程建設數量也逐漸增多。面對日益增加的電力消耗，有必要確保電網電能計量的可靠性和穩定性，維護雙方的利益，減少電力消耗糾紛。在任何計量工作都會產生誤差的問題，電能計量也不例外，但計量誤差是可以采取一定的措施來減少，以此來保證電能計量裝置的平穩運行，保證計量的準確性和企業經濟效益。本文就 空載電能表計量巡檢測試儀設計與應用 展開探討。

關鍵詞：電能表;空載電流;極性判斷;電壓信號

引言

在電能計量裝置巡檢過程中，當回路空載運行，即電能表的空載電流很小，0.05A以下時，電能表現場測試儀器均無法判斷電能表的極性和相位是否正確。對此研制了空載電能表計量巡檢測試儀，可在空載電流0.05A以下時判斷電能表的極性和相位是否正確。

1城市電網計量裝置安裝運行現狀

（1）施工不規范。近年來，為了適應城市發展，電網建設越來越完善，但總體上還沒有取得良好的發展效果。許多項目放寬了設計和施工的要求，因為施工單位盲目追求施工期，留下了許多質量隱患。對于計量裝置的構造和操作環境的高度復雜性，它受到各種因素的極大影響。如果預先設計不合理，對現場條件不了解，主觀設計不僅會增加施工難度，還會導致后期測量裝置出現問題的可能性更大。（2）外界干擾大。城市建設速度加快，各種基礎設施和建設項目不斷增加，導致大量地下作業，尤其是管道數量不斷增加。在一定程度上，它也會對城市電網建設產生影響，即使是因為相關部門的聯系不及時，也會造成施工期間計量裝置的損壞，影響計量裝置的正常運行。在城市建設中，采用機械挖掘、鉆井和頂管等施工工程分布廣泛，沒有明確規律，從根本上造成了電網運行維護管理的難度。根據數據分析，過去城市電網計量裝置線路故障，由于外部因素引起的比例可達到2/3，這成為影響城市電網運行狀態的關鍵因素。（3）運維難度大。計量裝置在施工過程中具有很強的隱蔽性，故障檢測和操作維護管理更加困難。特別是為了滿足不同地區的電能量計量要求，存在不同分類的電能量計量裝置，主要是包括5種類型的電能量計量裝置。不同類型的電能計量裝置對布線方法有不同的要求。例如，訪問中性點絕緣系統的電能計量裝置應采用三相三線有功、無功電能表。由于電能計量裝置的分類和布線要求不同，計量裝置的運行和維護都很困難，不利于維護電網企業和用戶的用電效率。

2空載電能表計量巡檢測試儀設計及測試

（1）極性判斷原理。新型測試儀極性判斷原理是比較電流、電壓回路中電壓信號的相位，為180°則判斷為極性正確，反之極性不正確。（2）硬件組成。測試儀由MCU（微處理器）、AD（模數轉換器）、LCD（液晶顯示器）、過零檢測電路、濾波器、采樣電壓互感器和放大器組成。采用部件型號及功能見表1所示。

（3）硬件電路設計。測試儀電路原理圖如圖1所示，過零檢測電路包括第一過零檢測電路GL1和第二過零檢測電路GL2。濾波器包括第一濾波器LB1、第二濾波器LB2、第三濾波器LB3、第四濾波器LB4。第一采樣電壓互感器TV1的一次側和第二采樣電壓互感器TV2的一次側分別與三相三線電壓互感器TV的二次側級聯并接，TV1的二次側極性端和TV2二次側極性端均等電位相連，AD轉換器與MCU通過總線連接，MCU輸出端與LCD相連。第一放大器FD1的輸入端和第二放大器FD2的輸入端分別與L1相電流互感器L1-TA和L3相電流互感器L3-TA的二次極性端S1連接，FD1的輸出端和FD2的輸出端分別通過LB3和LB4與AD轉換器的輸入端相連，FD1的放大控制端和FD2的放大控制端分別與MCU的輸入輸出控制端連接，實現電流信號放大倍數同步調節。LB1和LB2分別通過GL1和GL2與MCU的輸入端相連，過零檢測電路的作用是把正弦波變為TTL電平的方波傳至MCU，用來同步測量計算TV的相位。

3電能裝置檢驗策略

隨著科技的迅速發展而逐步提高，產品質量也在不斷穩定，可以更準確的進行電能計量工作。對電能計量裝置進行周期現場檢驗時，如果按照現行標準，會帶來一些負面的影響，比如安全風險較高，經濟效益降低，可能產生一些不必要的浪費，效率降低等。在上面我們已經講到過，裝置有四種表現形式，分別是正常、注意、異常、和嚴重，這四種狀態可以有目的性的開展現場檢驗。例如可以通過常規來進行檢驗時，則判斷計量裝置的運行狀態為正常;當可以通過在常規檢驗的基礎上進行檢驗時，計量裝置的運行狀態應為注意;當可以按照實際適時的檢驗時，計量裝置應為異常;當需要通過立即檢驗時，計量裝置判斷為為嚴重，并應該盡快查出原因，直到問題解決。通過大量的實踐證明，要想知道計量裝置的運行狀態，可以通過對其運行狀態的結果來進行判斷。與之前規定好的檢驗次數相比較，這在很大程度上減少了檢驗員的工作時間，減輕了工作量。通過大量的事實可以證明，提高計量裝置年檢的工作效率可以在進行電力營銷的時候采取狀態檢驗的方法。

4模擬試驗

如圖2所示，在實驗室中，采用0.05級5000A/1A互感器、2kVA升流器和1kVA調壓器組成1個電流發生回路，模擬小電流，在0.0026A小電流情況下，測試儀可以判斷電能表極性。如表2所示，在1%Ian情況下，二次電流為0.05A，實際電流也是0.05A，極性正確;如果把Ia2個端子KD交換，則二次電流為-0.05A，極性錯誤。表3中，在0.01%Ian的小電流情況下，二次電流為0.005A，實際電流也是0.005A，極性正確;如果把KD2個端子交換，則二次電流為-0.005A，極性錯誤。

5電網計量裝置運維管理

（1）加強計量人員素質培訓。電能計量裝置的運行和維護與城市電力用戶的正常電力需求有關。面對經濟的快速發展，越來越多的用戶對電力服務提出了更高的要求，許多用戶具有不斷的法律和權利意識。加強電力公司必須更加重視電能計量管理，因為這不僅關系到電力公司的經濟效益，也是滿足用戶需求的必要途徑。在這方面，要加強對計量人員的素質培養，掌握電能計量裝置的業務技術和學習培訓，建立一支技術精湛，服務優良的專業運行維護隊伍，電能計量裝置。運行維護為實現電能計量裝置運行維護效率的不斷提高奠定了良好的基礎。（2）做好定期巡檢。對于電能計量裝置的運行維護管理，應當完成現場周期檢定計劃，同時實施輪換和抽樣檢查措施，嚴格按照現場周期檢定計劃執行，從而保證電能計量安裝穩定運行，避免因校準不完整而導致設備故障。

結語

針對目前市場上的電能表測試儀器在空載電流很小情況下無法判斷其極性的問題，設計了空載電能表計量巡檢測試儀，該儀器操作簡單、實用，且無需另外提供電源，直接使用二次測試回路電源供電，解決了現場取電困難的問題，對變電站、進出線間隔、設備更新改造以及新裝用戶裝置測量具有重要意義。

參考文獻

[1]內蒙古電力（集團）有限責任公司.內蒙電力（集團）有限責任公司電計量工作管理標準（試行）[S].呼和浩特：內蒙古電力（集團）有限責任公司，2017：10.

[2]全國電磁計量技術委員會.測量用電流互感器：JJG313—2010[S].北京：中國計量出版社，2015：1-2.