电能表自动化检定系统计量检定单元检定技术的研究

2013-06-30陈义昌

计量技术 2013年4期

关键词：标准表表位电能表

陈义昌

（福建省计量科学研究院，福州350003）

电能表自动化检定系统计量检定单元检定技术的研究

陈义昌

（福建省计量科学研究院，福州350003）

本文介绍了电能表自动化检定系统的构成，对其核心部分“计量检定单元”的技术要求和检定方法做了一些研究，并探讨了检定中发现的问题及解决办法。

电能表自动化检定系统；计量检定单元；基本误差；运行试验

0 引言

随着智能电能表的普及，电能表自动化检定系统已陆续被采用。电能表自动化检定系统主要由：计量检定单元、自动耐压单元、时间校验单元、功能测试单元、外观检查单元、自动封表单元、自动贴标单元、电能表自动上下料单元及自动分拣单元等部分组成。对于这样庞大复杂的系统，该如何对其进行检测，已经成为摆在我们面前的重要课题。以下以单、三相电能表自动化检定系统为例，对系统的核心部分“计量检定单元”的检定做一些探讨。

电能表自动化检定系统中的计量检定单元包括若干个相对独立的自动化检定装置，每个检定装置分别配有功率源、标准表、隔离PT（单相装置才有）、隔离CT（三相装置才有）、时钟校验仪及其他必要的部件。对于计量检定单元中标准表的检定，我们按JJG 596—1999电子式电能表检定规程的要求进行；对于计量检定单元中自动化检定装置部分的检定，我们基本按JJG 597—2005交流电能检定装置检定规程的要求进行，只是在“确定基本误差”、“确定多路输出的一致性”等项目的技术要求和检定方法上做了一些必要的补充，并增加了最大负载的运行试验。

1 确定基本误差

对多路输出的三相电能表检定装置确定基本误差，JJG 597—2005只要求在第一表位进行，规程之所以这样规定，是由于考虑到检定装置的功率源输出到标准表和各表位的电压是并联、电流是串联的，因而，在不同表位上“确定基本误差”的差异只是由标准表到表位间的电位差所引起的。对于电能表自动化检定装置，在检定直接接入式的三相智能电能表时，为了不脱电流回路与电压回路的并线钩，必须采用隔离CT，而对于不同表位的不同隔离CT，其基本误差是各不相同的，也就是说，从功率源串联输出到标准表和各表位的电流经隔离CT的作用后就不再相同了。因此，从理论上说，对于电能表自动化检定装置，在每一个表位上都必须进行“确定基本误差”的操作。若这样做的话，检定一个具有24表位的电能表自动化检定装置，需耗时十多天，那么，对于一个具有12个计量检定单元的三相电能表自动化检定系统，光检定其计量检定单元就需耗时一百多天。这样做从实际现场检定工作的角度考虑，是完全不切合实际的。

怎样做才能既保证精度又节省时间呢？经过深入的研究和反复的试验，最终采用以下方案“确定基本误差”：对于第一表位，按JJG 597—2005的要求全检；对于其他表位，只检有功部分，单数表位检“三相四线”，电压档位选择3×220／380V，电流档位分别选择3×0.1A、3×5A和3×100A档，功率因数分别选择cosΦ＝1.0和cosΦ＝0.5（L）；双数表位检“三相三线”，电压档位选择3×100V，电流档位和功率因数的选择与“三相四线”相同。按此方法“确定基本误差”，检定一个具有24表位的电能表自动化检定装置，大约需耗时1.5天，可缩短检定时间9天左右，节省了大量的人力、物力。

对于按上述方案来确定其他表位的基本误差，是否存在错判（把不合格判为合格）和误判（把合格判为不合格）的可能性？我们的答案是否定的。这是因为：

三相电能表自动化检定装置（郑州三晖电气有限公司生产），其功率源输出到标准表和各表位的电压是并联、电流是串联的。在检定直接接入式的三相智能电能表时，为了不脱并线钩，在每个表位的电流回路采用隔离CT，将电流回路与电压回路隔离开，其隔离CT是采用ROGOWSKI（罗氏线圈）原理制成的电子式互感器。由于罗氏线圈具有正比于电流导数的输出，其线性度极好，不会饱和也无磁滞现象，具有良好的稳定性和暂态响应［4］。所以，对于其他表位的基本误差，只要在电流量程的最小电流（0.1A）、基本电流（5A）和最大电流（100A）等档位检定合格，就能保证全部电流量程的基本误差都合格。

2 确定多路输出的一致性

对于“多路输出的一致性”的检定，除了按JJG 597—2005的要求进行外，还增加了“挂表试验”。将电能表自动化检定装置的所有表位全部挂表，按JJG 596—1999的要求进行基本误差测试，测试完毕后将被检表全部下线。然后，对于三相装置（24表位），按mod（i＋12，24）排序（i＝1、2、3…24）；对于单相装置（96表位），按mod（i＋48，96）排序（i＝1、2、3…96）。排序后重新上线进行第二次误差测试（在同一检定装置进行）。两次测试的结果均必须满足JJG 596—1999和式（1）的要求［3］。

式中，y1为第一次测试的基本误差；y2为第二次测试的基本误差；U为测量不确定度。

我们之所以增加“挂表试验”，是因为：

1）按JJG 597—2005的规定，对多路（M路）输出的装置，只选择控制量限路确定基本误差。为了保证其他量限和其他路的输出符合要求，有必要增加“挂表试验”。

2）由于自动化检定装置的表位较多，最后一个表位距功率源和标准表的距离较远，标准表到表位间的电位差可能较大。另外，装置的电流回路是采用继电器自动短接的，继电器可能出现偶尔接触不良的现象（检定“端钮间的电位差”时曾经出现过），会导致电流输出的波形严重失真和电位差较大。为了及时发现此类问题，有必要增加“挂表试验”。

3）由于功率源和标准表安装于自动化检定装置的中间部位，距第一表位和最后一个表位的距离最远，所以，在做第二次“挂表试验”时，不采用“随机排序”而采用“取模排序”，就是为了保证同一块表在电位差最大的两个表位进行重复测试。

3 运行试验

将自动化检定装置挂满最大负载（220V、100A）的被检表运行20min，若不出现被检表端钮盒过度发热或装置的电流回路报警等情况则判定为合格。

自动化检定装置的电流回路是靠气压顶针接通被检表的，由于设计的原因，检定时，不管电流大小，其气压和顶针的大小都是一样的，当检定大电流时，有可能因气压太低、顶针太细和接触不良等原因导致触点过度发热，使得装置的电流回路报警。另外，根据JJG 596—1999检定规程中校核常数的要求，加最大电流试验至少应能持续20min。因此，检定时，对于每个自动化检定装置，有必要在最大负载下运行20min，用以考察功率源的输出容量和各表位的接触电阻是否符合要求。

4 检定中发现的问题及探讨

1）在自动化检定装置的检定中，有时会出现输出功率不稳和误差不稳、超差等现象，特别在检定小电流档位和cosΦ＝0.5（L）时更容易出现上述现象。分析其原因，可能是：当自动化检定系统工作时，检定单元的12个大功率源同时输出、耐压单元的高电压输出以及其他功能单元工作时所产生的干扰所致，至于是什么干扰很难确定也没有必要确定，只要能消除这些干扰对检定结果的影响即可。经过反复试验，我们发现，当出现装置的输出功率不稳时，电压回路的波形失真度就较大，功率因数变化也比较大，因此，我们认为是电压回路受到干扰。根据抗干扰方面的知识，抗干扰最有效的办法就是接地，所以，在装置与标准表的外壳已接地的基础上再将其电压回路中的U0也同时接地，这样即可解决上述问题。

2）在检定“端钮间的电位差”时，有时会出现个别表位的继电器不完全吸合现象，导致电流回路的失真度超差和端纽间的电位差变大。解决办法为：对装置反复进行几次“全部挂表”（继电器放开）、“全部不挂表”（继电器吸合）的操作，促使电流回路短接用的继电器完全吸合。

3）在加最大电流（100A）运行的试验中，三相装置只运行了13min后就因出现被检表接线端纽盒严重发热现象而中断试验。分析其原因，可能是装置的气压太低及连接电流回路的顶针太细，导致顶针与电能表电流回路的接触不紧和接触面太小所致。建议：在单、三相自动化检定系统中各自挑选一个装置，在此装置上增大气压、配备一些较粗的顶针并且在触点上镀银，尽量减小接触电阻，专门用于检定100A的电能表。