电气仪表在线校验浅析

赵立婷+孙帅

摘 要：仪表校验是一项要求严格的测试工作。按照国家校验规程的要求，计量仪表的校验工作是在标准校验室内，而就我厂目前条件，仪表校验工作只能在现场进行，且采取"标准表法"进行仪表校验.这会由于条件限制及人为因素的影响，造成仪表校验误差较大且影响机组安全稳定运行。因而，如何提高仪表现场校验的准确度、弥补不能在实验室进行仪表校验的不足、减少人为因素对仪表校验准确度的影响成为仪表校验工作迫切需要解决的问题。本文提出仪表校验的优化方法，采用"标准源法"在线对计量仪表校验。

关键词：标准表法；在线计量仪表校验；标准源法；

1.前言

在当前工业自动化生产过程中，电气仪表作为不可或缺的重要组成部分，发挥着极其关键的作用。电气仪表主要测量和记录设备工作中的各项指标， 在电力系统、计量部门中应用极其广泛。电力系统作为电气仪表的第一大用户，从电力设备现场调试、预防性试验和电能计量，到电压、电流、功率、功率因数、频率等参数的监测，都要以仪表为基准，因此，电气仪表的准确与否对电力系统的可靠运行起着至关重要的作用[1]。

2.仪表校验现状简介

为确保测量仪表的准确度，依照国家相关规定必须定期校验。仪表校验是一项要求严格的测试工作，早期的仪表校验由操作员来加载、解除标准信号，读取并记录被检仪表的示值，通过与标准量的比较来计算误差。首先，人眼的分辨能力有限，当指针位于两分度线之间时，只能粗略估计指针位置，不能准确读取仪表的示值。其次，整个工作过程繁琐，重复性工作很多，操作员责任心和视觉疲劳也严重影响了校验的准确程度。因此，在校验测试工作中难免不出现疏忽和差错，如果能及时发现、改正这些差错，往往只是增加了重复劳动；如果不能及时发现，则有可能带来严重的后果。这就对传统的仪表校验方式提出了严峻的挑战。

解决上述问题的有效方法是提高仪表校验的自动化程度，在校验过程中尽量减少或消除人工操作。随着计算机运算处理能力的增强、微机控制标准源技术的发展，出现了一些自动校验仪表的方法，仪表校验的部分工作已经可由计算机来完成，使仪表校验的效率和准确度有了很大程度的提高。但是对于不带数字接口的、表盘复杂的指针式仪表的自动校验，很多专家、学者在此领域进行了大量的研究工作，但目前的校验方法仍不够成熟，示数识别的难题一直未有很好解决[1]。

3.仪表校验方法分类

目前，从使用“标准”的角度，仪表校验方法基本可归为两大类，第一类为早期使用的“标准表法”，这是一种“以表检表”的校验方法。第二类为“标准源”，是一种“以源检表”的方法。

根据校验过程中的人工参与操作的情况，也就是仪表校验的“自动化程度”，可分为人工校验、半自动校验和全自动校验方法。

3.1标准表法特点

标准表法的特征是利用比被校仪表准确度等级更高的仪表作为校验过程中“比对的标准”，按照规定对仪表进行校验。校验仪表就是确定仪表最大引用误差所属范围的过程。我厂使用的电气指针式仪表准确度等级主要为1.5级，数字式仪表主要为0.5级。

3.2标准源法特点

标准源法的主要特征是利用标准源作为校验过程中比对的标准，按照规定对仪表进行校验。这种“以源检表”方法，使标准量调节更方便、更准确，减少了手记、人算的工作量，但对于指针式仪表来说，其结果也受至人工读数的影响。

4.我厂前期电气仪表校验方法

4.1在现场进行仪表校验

就我厂目前的条件，标准校验室暂未建成，仪表校验无法完全满足标准的温度、湿度等条件，仪表校验工作只能在现场进行，尽量使现场条件接近实验室的标准，但不可避免会产生一定得误差[2]。

4.2 采取标准表法进行仪表校验

在我厂第一次辅助电源检修、主电源检修期间，仪表校验均采用以表检表的方法。用准确度相对高的继电保护测试仪向仪表输出电压、电流等，人工进行记录仪表的型号、位置等基本信息及试验数据，每校验完一个仪表，人工进行计算误差，将误差不符合规定的仪表收回、记录，后续进行更换。虽然继电保护测试仪的准确度等级已经相当高，但常常由于被校仪表量程多，标尺刻度特性各异，每一量程又对应多条分度线，在校验工作中靠人员的眼盯、手调、手记、人算，不仅劳动强度大，往往校验结果受人疲劳和读数误差的影响较大。

5.仪表现场校验方法优化

仪表校验人员通过分析研究现场仪表校验的相关资料，结合我厂实际情况，提出仪表校验优化方法。

5.1在线计量仪表校验

（1）校验前的准备

校验前的准备工作，是在线计量仪表校验工作中非常关键的一环。校验员必须熟悉现场系统图纸，对每一台计量仪表的控制要求和方式深入了解，确保在校验过程中不影响生产系统的正常运转。

（2）在线计量仪表校验工作的实施

在线计量仪表校验，主要操作方式，是把仪表校验的标准源串人控制回路，在现场模拟输入信号，对计量仪表上、下行程示值进行校验，再通过计算仪表基本误差，判断是否符合被检仪表精度的要求。通过我们所采取的这种校验方法，在校验中可以发现隐藏在系统中的回路错误，这样，即满足了计量仪表精度的要求，又能够实现控制系统的优化。

5.2采取标准源法进行仪表校验

选定福禄克5522A多功能产品校准器作为仪表校验的标准源。可以校准各种测量交直流电压、交直流电流、交直流功率、电阻、电容和温度的精密仪表。

5522A型多产品校准器可以本地模式在前面板操作，也可以通过RS-232 或IEEE--488接口进行远程控制。在远地操作的情况下，有几种现成的软件选件可以使5522A的操作满足各种类型的校准要求。

本地操作：

典型的本地操作包括连接校准器和被测仪器，然后按动前面板键盘，使校准器处于所希望的输出模式。前面板布局方便于从左至右手动操作。使用乘10键和除10键通过单键操作可以很容易地增加或减少输出值。带背光的液晶显示可以在不同视角和不同光线下方便地读取。按键采用彩色数码，并有良好的触觉特性[3]。

远地操作（RS-232）：

5522A的后面板上有两个RS-232串行数据口：SERIAL 1 FROM HOST和SERIAL 2 TO UUT（见图1-2）。两个口各有其专门的用处，分别在操作时进行串行数据通讯以及在5522A的校准程序中用于控制5522A。

SERIAL 1 FROM HOST串行数据口把一台主机终端或个人计算机和5522A连接起来。可以选择几种方法来向5522A发送命令：可以从一台终端输入命令来向5522A发送； SERIAL 2 TO UUT串行数据口通过5522A把UUT和PC机或者终端连接起来（见图1-2）。这种“穿越式”结构使得我们不需要使用PC机或终端上的两个COM口[3]。

6.结论

在线对计量仪表进行校验，可以发现隐藏在系统中的回路错误；利用5522A多功能校准器实现标准源法校验，对于不带数字接口的指针式仪表，实现人工读取示数，计算机输出电量、计算误差等半自动校验方式；对于带数字通信接口的数字仪表，实现计算机输出电量、读取测量值、计算误差等全自动校验方式。两种优化结合起来将大大提高仪表校验效率，减少人力劳动，提高仪表校验准确度，实现控制系统优化，保障机组安全稳定运行。

参考文献

[1]赵书涛，基于计算机视觉的直读仪表校验方法研究，华北电力大学博士学位论文：赵书涛，2005：1-100

[2]周树凯，在线计量仪表校验浅析，中国油气计量论坛论文集，2010：1-5

[3]福禄克公司，5522A多产品校准器用户使用手册，2011：1-151