流水线自动化检表系统的耐压测试部分溯源检测

沈明炎 林松 陈静 姜苏娜 / ．福建省计量科学研究院；．国网福建省电力有限公司平潭供电公司

流水线自动化检表系统的耐压测试部分溯源检测

沈明炎1林松2陈静1姜苏娜1/ 1．福建省计量科学研究院；2．国网福建省电力有限公司平潭供电公司

在剖析自动化检表系统的结构特点及其流程控制的基础上，着重分析研究了系统的耐压测试部分的工作原理及计量性能，根据电学计量理论和相应技术标准的要求，提出了检表系统耐压测试部分的溯源检测方法。为智能电能表的流水线自动化检表系统的耐压检测提供技术参考，在保证耐压测试试验的准确可靠方面具有重要的意义。

自动化检表；耐压测试；溯源检测；检测方法

0 引言

随着我国智能电网建设的日益开展，智能电网正在不断实现全覆盖，智能电能表作为其供电和用电双方贸易结算的凭证，要求智能电能表的计量性能能够满足要求。由于智能电能表数量庞大、功能复杂、检表工作量大和时效要求高等都要求国网电力公司改变传统的检表方式，因此国网电力公司在全国范围内采用集约化的现代管理方式，科学地应用流水线自动化检表系统来实现自动化检表，其中就包含智能电能表的耐压测试部分这一个性能测试部分，以检测智能电能表的安全防护相关的电性能。耐压测试作为智能电能表一个重要的检测项目，其测试结果的准确性和可靠性是衡量智能电能表性能好坏的重要指标，因此，其测试标准的计量性能必须符合相应等级的技术要求。下文就着重分析研究流水线自动化检表系统的耐压测试部分溯源检测。

1 流水线自动化检表系统的结构

流水线自动化检表系统是采用异步并行方式工作和流程分段方式控制的模式将多个检验子系统联接运行的一个系统平台。在整个工作平台的一边设置纵向传送机构，系统平台的各子系统的纵向传送机构对接在一起，用于向电能表检验单元传送待测电能表。传送机构和各子系统的终端控制器与主控计算机通信连接，由计算机控制协同工作，实现多项目多流程分段同时工作[1]。

流水线自动化检表系统分为管理层、传动层、执行层三部分[2]，其中管理层是负责系统的控制、通信和调度；传动层则是实现整个系统的电气自动化传动控制，实现流程自动化；执行层则是由实际执行检验和测量任务的各个子系统构成，其中包括仓储接口部分、分拣部分、耐压测试部分、外观检查部分、电能表电能检定部分、电能表功能测试部分、自动封印和自动贴标部分，执行管理层下发的指令，能够自动按程序完成各项检测任务。流水线自动化检表系统的结构框图如图1所示。

图1 流水线自动化检表系统的结构框图

由于耐压测试试验为安规检测项目，其试验技术要求与电能误差检定单元不同，因此独立作为一个性能测试部分[3]，下文就详细阐述流水线自动化检表系统的耐压测试部分的工作原理及相应的溯源检测方法。

2 耐压测试部分的工作原理

耐压测试部分采用程控式的控制方式，可远程设置试验电压值及电压持续时间。自动耐压测试部分在被检电能表进入测试位置后，完成端子的自动插接，自动读入检定方案并开展测试，自动判断检定结果，并将检定数据存储、上传。试验过程中，耐压试验装置分别对每个表位的泄漏电流进行检测，当泄漏电流大于预先设置的泄漏电流限值时，自动切断相应表位的试验电压，并报警指示该表位耐压击穿，其他未击穿表位继续耐压测试[4]。试验完毕后，工控机可以读取各表位的耐压结果。

耐压试验时，其工作原理图如图2所示，由交流电压发生器产生一设定的高电压，施加在被检电能表试验端子上进行测试。保持一段规定的时间，通过漏电流检测电路实测的泄漏电流值的大小来确定被检电能表的耐压能力。如果在规定的时间内，其泄漏电流小于规定的泄漏电流限值，则确定被检电能表的耐压能力符合要求。

图2 耐压试验原理图

不同的产品有不同的技术规格,测试方式根据电能表的型号规格分为两类，一类为直接接入式电能表，试验电压施加于连接在一起的电压电流线路、工作电压高于40 V的辅助线路端钮与外壳的接地螺钉（或紧固螺钉、紧靠电能表底座的金属平板）之间，不受耐压试验的线路接地；另一类为经互感器接入式电能表，其分别测试电压回路对地、电流回路对地和不相连接的所有电压线路与所有电流线路之间的耐压试验，不受耐压试验的线路接地[5]。

耐压试验装置的高压试验容量≥500 VA，可平稳调定工频正弦波形（波形畸变因数＜5%）的试验电压。试验电压应在5～l0 s内由零升到要求的试验电压，并保持l min，随后以同样速度将试验电压降到零，在耐压测试过程中，试验装置的绝缘不应出现击穿或电弧放电现象[6]。耐压测试部分系统框图如图3所示。

3 耐压测试部分的溯源检测方法

3.1 输出电压的检测

测量耐压输出装置的输出电压利用间接测量的原理：将交流高电压转换成相应比例的可供测量的交流低电压，再将高精度电压表的测量电压按比例换算得到测量结果，通过与装置输出电压的比较得出误差值。对输出电压误差的要求为±2 %（6 000 V以下），电压误差的数学表达式如式（1）所示。

图3 耐压测试部分系统框图

式中：U′——耐压装置的输出电压设定值；

U——输出电压的实测值

通常有两种常用的电压测量方式，一种是采用电压互感器（变比为10 000 V/100 V）和1台由高精度数字电压表构成的PT分压法；另一种是由高压分压器和1台由高精度数字电压表构成的电阻分压法。其输出电压的检测示意图如图4所示。

图4 输出电压的检测示意图

3.2 泄漏报警电流的检测

测量耐压输出装置的泄漏报警电流的测量原理：在耐压输出装置的输出端串入调节负荷（根据输出电压的档位，利用欧姆定律来选择调节负荷），与高精度交流毫安表配合检测电流，耐压装置缓慢升压直至报警跳闸，将此时耐压装置上显示的泄漏报警电流与高精度交流毫安表测量的实际值比较，计算出泄漏报警电流的误差。泄漏报警电流误差的数学表达式如式（2）所示。

式中：I′——耐压装置的泄漏报警电流显示值；

I——泄漏报警电流的实测值

常用的泄漏报警电流测量方式有两种。一种是采用高阻值大功率可调电阻与高精度交流毫安表直接串入耐压输出装置来测量，此方法操作简单，但对高压可调电阻箱要求较高，并且在检测的过程中直接高压操作，危险性较高，通常不采用此方法；另一种是采用间接测量的方式，利用电压互感器将交流高电压转换成相应比例的交流低电压，再将低阻值小功率可调电阻与高精度交流毫安表串接于电压互感器的二次侧。此方法不仅可调负荷易满足要求，而且检测过程处于低压测量状态，安全性较高，因此一般采用此方法检测泄漏报警电流。其泄漏报警电流的检测示意图如图5所示。

图5 泄漏报警电流的检测示意图

3.3 输出电压保持时间的检测

耐压装置交流高电压输出的过程可分为三个时间阶段。第一阶段为试验电压从零升至输出设定电压值的时间，称为上升时间；第二阶段为试验电压保持在输出设定值的时间，称为输出电压保持时间；第三阶段为试验电压从输出设定电压值降至零的时间，称为下降时间。耐压测试试验时间信号图如图6所示。因此，耐压装置的输出电压保持时间的检测是利用开关计时的原理，即设置一个门限电压（设置为与耐压装置输出设定电压一致）。当检测的电压值达到门限水平时，启动时间计数，当电压值低于门限水平时停止时间计数，则这期间所累计的时间为试验时间的实测值，与耐压装置的设置时间相比较得出输出电压保持时间的误差。耐压装置的输出电压保持时间的误差限值为±5 %，其误差的数学表达式如式（3）所示。

式中：T′——耐压装置的输出电压保持时间设定值；

T——输出电压保持时间的实测值

图6 耐压测试试验时间信号图

耐压装置的输出电压保持时间的检测有两种方法，一种是采用电压互感器、过压保护继电器和计时器组合来检测，此方法操作简单，但对过压保护继电器的灵敏度和精度的要求较高，不易实现，因此一般不采用此方法；另一种是采用电压互感器、电子式电压比较器、继电器和计时器组合来检测，此方法能够较精确地完成电压比较的工作，操作易于实现，通常采用此方法作为耐压装置的输出电压保持时间的检测方法。其输出电压保持时间的检测示意图如图7所示。

图7 输出电压保持时间的检测示意图

4 结语

随着国网公司集约化管理的深入实施，智能电能表的流水线自动化检表系统的普及，智能电能表的自动化和智能化检定得到了充分的实现。与此同时，系统的各个单元的计量准确性也必须得到保证，作为安规检测项目的耐压测试部分的准确与否，关系到产品的重要质量指标。本文根据耐压测试部分的工作原理，并结合计量检测理论，研究并提出了系统的耐压测试部分的溯源检测方法，有效地保障智能电能表的流水线自动化检表系统的耐压检测准确可靠。

[1]张燕黄，金娟.电能表智能化检定流水线系统的研究与应用[J].电测与仪表，2009（12）：74-77.

[2]高利明，陈卓娅，张欲晓，等.一种智能化全自动流水线电能表检定系统[J].河南电力，2011（4）：38-41.

[3]黄洪，沈明炎，姜苏娜，等.电能表流水线自动检定系统的电能计量研究[J].机电技术，2016（4）：91-94.

[4]韩有华，郭洪斌，王新亚.一种多工位电能表全自动交流耐压试验装置的方案设计[J].仪表技术，2006（3）：42-44.

[5]王清欣,李胜军.电能表耐电压检测试验装置设计[J].郑州轻工业学院学报：自然科学版，2011（2）：86-89.

[6]单莹.耐电压测试仪自动检测系统的研究与实现[D].山东大学，2007.

Research on Trace measurement of the withstanding voltage test part of automatic pipeline inspection system for intelligent electric energy meter

Shen Mingyan1，Lin Song2，Chen Jing1，Jiang Suna1
（1. Fujian Metrology Institute；2. State Grid Fujian Electric Power Co., Ltd. Pingtan Power Supply Company）

Based on the analysis of the structural characteristics and the process control of the automatic inspection system, this article focuses on the analysis of the working principle and the measurement performance of the withstanding voltage test part of the automatic inspection system. According to the requirement of electrical metrology and the corresponding technical standard, the method of traceability detection of the withstanding voltage test part of the automatic inspection system is put forward. This research provides the measurement technical reference for the withstanding voltage test of the automatic pipeline inspection system for intelligent electric energy meter, which is of great signi fi cance in ensuring the accurate and reliable test of withstanding voltage test.

automatic verification electric energy meter; withstanding voltage test; Trace measurement; measurement method