水电厂三相电能表现场校验的两种方法

宗和刚，王朝淳

（1.华能澜沧江水电股份有限公司乌弄龙·里底水电站，云南迪庆674606；2.华能澜沧江水电股份有限公司黄登大华桥水电厂，云南大理671003）

0 引言

电能表的检定分为首次检定和后续检定。首次检定是对未被检定过的电能表进行的检定；后续检定是在首次检定后的任何一种检定，包括强制周期检定和修理后的检定，修理后的电能表，其检定原则须按首次检定进行[1]。水电厂运行中的单、三相电能表在进行周期性检定时，若全部拆回试验室检定，困难较多，①工作量比较大，任务繁重；②影响用户用电；③影响供、售电量指标的完成。因此，对运行中的电能表除了采取周期性抽检的方法外，还可采用现场校验的方法[2]。

某电厂在2016～2017年度的检修工作中，以5号发电机组作为第1台检修对象，5号机组LCU的A5柜安装有3台三相电能表PW1（机组出口侧主用电能表）、PW2（机组出口侧备用电能表）、PW3（主变高压侧电能表）。这3台电能表的定检周期是6年，从封印上可以看到从上次检定结束到今年刚好6年，需要按规定对它们进行检定。刚好利用本次检修的机会，一并办理工作票进行检定。在检定过程中使用了电测仪表通用检定装置AT1022和便携式电能表现场校验仪AT6012对电能表进行了离线和在线两种方法的检定，文章详细介绍了两种校验方法并交代了校验过程中需要注意的事项，旨在给电力生产技术人员提供一定参考。

1 校验装置介绍

在本次校验过程中主要用到两种校验设备：电测仪表通用检定装置AT1022和便携式电能表现场校验仪AT6012，两种设备的精度等级都是0.05级。在利用这两种设备对电厂电能表进行校验之前，需要利用精度等级为0.01级的精密仪器对两种设备进行校核，确保两种设备精度等级在误差范围内，并出具检测报告，方可使用。

1.1 电测仪表通用检定装置AT1022

该装置的电压、电流输出经过内部基准自动跟踪比对，精度、稳定度更好；配置RS-232、RS-485、扩展I/O、以太网、USB、WIFI等接口，方便上位机操作、程序升级、改进及远程故障诊断；另外，该装置的谐波源性能突出，具备高至63次的谐波输出，对三相电源的每个量分别做出相位和幅度设置，并有分析图表，波形图、柱状图和矢量图可供观察；因此配备8寸彩色触摸屏，人机界面友好、操作使用简单。它在科研机构、电厂、电网公司、铁路、大型工矿企业等计量测试部门和国家各级计量测试机构等都有应用。利用该装置可检定示仪表、数显表、电量变送器、电能表等，还可检测交流采样RTU，也可作为一个谐波源输出谐波。可以说该装置由于软硬件功能组合非常强大，已经在一个便携式的仪器内实现了传统小型实验室的功能。

1.2 便携式电能表现场校验仪AT6012

该校验仪是新一代的精密交流电测量仪器，主要用于RTU、交流采样装置、保护装置和三相电能表等的现场校验及各种交流电参数的测量（例如：三相电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、频率、相位、谐波、向量图、电能等）。它采用了32位ARM处理器，高分辨率彩色液晶显示器，多路16位精密A/D转换器，内置0.01级宽量程电流互感器，并可配置多种电流钳，具有极宽的测量范围和较高的测量准确度。采用低功耗电路设计，高能量锂电池供电，可连续长时间工作。

2 三相电能表的现场校验

本次检修需要校验的3块表都是由澳大利亚红相电力设备公司生产的型号为MK6E三相电能表。电能表的现场校验按照机组的运行状态可以分在线校验（此时机组处于发电态）和离线校验（此时机组处于检修态或者停机态）。下边以机组出口侧主用电能表PW1的校验进行说明。

2.1 MK6E简介

MK6E是为适合现代化电能计量要求而专门设计制造的高精度、高可靠性电能表。它不但具有高准确性电能双向计量的功能，同时还记录一系列必需的系统电力参数。表内数量众多的寄存器使得MK6E表具有多种复杂功能，不但保证了电能计量的正确性，而且实现了数据记录及用电管理。

如图1，MK6E有以下几个部分：

（1）1个2×16位字符的液晶显示屏。

（2）1个用于显示的步进按钮（Select Button）。步进按钮能让用户可以按EziView软件预编的LCD液晶显示项一屏屏翻动，而不需等待编程设定的自动翻屏时间才能查看液晶显示内容。

（3）1个计费复位按钮（BillingReset）。MK6E表计费复位有2种方式：手动复位和自动复位。按手动复位后，MK6E首先把上期寄存器的数据加到上上期计费寄存器中，再把当前计费寄存器的数据传送到上期计费寄存器中，且把当前计费寄存器清零。计费复位按钮上备封签孔以防止用户任何误操作，也可以通过EziView软件设置使此项功能失效。

（4）2个 LED（分别示为 Pulse1和 Pulse2）。Pulse1的缺省设置（注：可以更改）为有功电能输出，脉冲常数为 5 000 imp/kW·h；Pulse2的缺省设置（注：可以更改）为无功电能输出，脉冲常数为5 000 imp/kvar·h。

（5）1个用于本地通讯的光电读写端口。它既可以采用磁铁吸附式，也可以采用卡式。

（6）端子盖。端子盖用来保护电压、电流端口。移去表盖，可以发现电压端口、电流端口、脉冲输入输出端口、RS485或RS232通讯端口，备用电池,见图2。

图1 MK6E外观图

图2 接线端子及通讯端口

MK6E的主要特点：

（1）三相四线或三相三线一表通用，根据现场实际情况接线，然后通过软件设置就能实现不同接线方式下的电能测量。

（2）具备辅助电源（AUX）供电和PT供电自动切换功能（图3）。辅助电源供电方式是当三相PT电压断电时，电能表从辅助电源中取电。采用辅助电源供电方式时，即使线路停电也不影响电能表工作状态，辅助电源的电压可以是110/220 V任选，供电的电源优先级可以通过软件设定。

图3 电能表引脚功能图

（3）MK6E的脉冲输出有两种方式，面板上有两个发光二极管输出，端子板上最多可达6个电气隔离无源脉冲输出，二者物理性质一致，输出所代表的量及类型可以通过程序任意设定。

MK6E的基本参数：

（1）额定电压：3×57.7 V/100 V，3×100 V或者3×220 V/380 V;工作电压范围：57～240 V（相对于地的电压）。

（2）额定电流：5 A或1 A。（3）频率：（1±5%）×50 Hz。

（4）辅助电源的供电电压：100 V～250 VAC/DC。（5）精度等级：有功0.2S级，无功0.5级。

2.2 PW1的离线校验

离线校验时，机组一般处于停机态，利用AT1022作为信号源输入到PW1进行校验。校验之前需要记录一下底表的读数，校验后再记录一遍电能表读数，并将数据进行上报。

2.2.1 接线原理

图4所示为发电机出口侧主用表PW1和备用表PW2的接线原理图，PT二次侧的电压信号线直接与端子排XCPT5上端子9、11、13、15相连，再通过这些端子输入到PW1的电压信号输入端2、5、9、13；CT的二次侧电流回路为PW1和PW2共用，电流的正向端通过端子排XCPT5上的端子1、2、3输入到PW1的电流信号输入端1、4、8，电流的负向端通过端子排XCPT5上的端子4、5、6输入到PW2的电流信号输入端3、6、10，最后PW1和PW2串联在一起构成一个完整回路。图5所示，是端子排XCPT5短接原理图，其中端子4～6短接，7、8短接，9、10 短接，11、12 短接，13、14 短接，15、16 短接，粗线加黑部分是分组隔板，并且端子1～8是试验端子，剩下的是普通端子。

图4 PW1和PW2接线原理图

图5 XCPT5端子短接图

2.2.2 校验前的安全措施

（1）在上位机将5号机组置为检修态；

（2）将5号机组LCU的A1、A2、A3柜置为调试态，并在调试按钮上悬挂“禁止合闸，有人工作”标示牌；置于调试态的LCU，由于其继电器插箱的电源掉电，故不管输入到继电器的电压为多大，继电器都不会动作，防止了继电器向外开出信号导致事故。

（3）短接5号机组LCU A5柜端子排XCPT5的端子1和4，2和4,3和4；并将端子1～6左侧的划片划到右侧。另外，需要拆除5号机组LCU—A5柜中端子排XCOM1上的端子1、3、5内侧的接线，因为这3根线是电能表与PLC主机进行通信的数据线，只有将其断开，才能保证校验过程中不会有数据传输到PLC导致误动作。

2.2.3 校验步骤

AT1022开机之后在触摸屏上按电能表→四线用功→参数设置进行选择，按照电能表的额定参数和现场的实际接线方式进行参数设置，这里设置好还需要依据JJG596-2012《电子式交流电能表检定规程》对校验点进行选择。

解下端子排 XCPT5上端子 9、11、13、15的内侧接线，利用导线将AT1022的交流电压输出端子Ua、Ub、Uc、Uo分别与上面解下来的线相接，将交流电压信号送到 PW1；解下端子排 XCPT5 上端子 1、2、3、4、5、6的内侧接线，利用导线将AT1022的交流电流输出端子与解下来的线相连，具体连接方式是Ia(黄色)与端子1上解下的线相连，Ia(黑色)与端子4上解下的线相连，Ib(绿色)与端子2上解下的线相连，Ib(黑色)与端子5上解下的线相连，Ic(红色)与端子3上解下的线相连，Ic(黑色)与端子6上解下的线相连。

文章仅对PW1的正向有功的校验进行说明，此时电能表的脉冲输出通道1（端子C和端子OP1）与AT1022的电能脉冲输入端口OS连接。C和OP2为正向无功通道，C和OP3为反向有功通道，C和OP4为反向无功通道，这里功能与通道的对应关系可以在程序中进行修改。

完成上边的步骤之后，即可开始校验。校验方式选择连续，即按校验点的顺序进行依次校验，并计算误差，校验的数据会存储在AT1022的存储器中，利用U盘拷贝出来，即可打印。

2.3 PW1的在线校验

在很多时候，机组处于运行状态，此时如果对电能表的计量存在异议，就需要进行在线校验。在线校验具有不需要拆卸计量器具、不需要中断计量并且可真实记录现场实际影响的优点，还可节约人力物力，提高工作效率。

为便于现场操作，现场校验仪常采用电流钳接入电流，不需要断开线路。由于电流钳的等级不会很高，一般不超过0.2级，所以现场校验仪的等级一般也可以以0.2级为限。若采用电流直接接入方式时，等级可以提高，通常可达0.1级或0.05级。

在本次检定中使用的便携式电能表现场校验仪AT6012就是采用电流钳接入电流。接线过程中遵循电流回路与PW1串联，电压回路与PW1并联。具体接线方式如图6所示。电压回路，电能表的Va、Vb、Vc、Vn 分别与 AT6012 的 Ua、Ub、Uc、Un 相并；电流回路，电能表的接线端 1、3、4、6、8、10 分别与AT6012 的 Ia+、Ia-、Ib+、Ib-、Ic+、Ic- 相 串 联 ；AT6012 的 Ia、Ib、Ic端是 A、B、C 三相的电流钳端子，电流钳的连接，要注意电流钳上箭头的方向要和电流回路的方向一致。然后将AT6012的电能脉冲采样器安装好，置于电能表的LED闪光处，进行脉冲采集。完成以上工作之后，将AT6012开机，并进行相关设置，包括参数设置和检测点设置，设置完成后即可开始测量。

图6 电能表的三相四线制接法

3 电能表校验注意事项

式中S：试验标准差；n:测量次数；ri:第i次测得的相对误差（%）；r:各次测量得出的相对误差平均值（%），即：

不管是利用离线式校验还是利用在线式校验，都必须明确几点。

（1）由于现场校验是一种不严格的校验，校验的外部条件达不到实验室规定的检定条件，最终判断电能表是否超差，要以实验室的检定为主。

（2）由于电能表的三相电压、电流分别来自于电压互感器、电流互感器的二次侧，假如互感器的倍率选择不合适，或者互感器精度降低，都会对电能表的校验造成很大误差[3]。

（3）在进行相对误差测试时，对0.01、0.02和0.05级仪表，进行不少于10次试验；对0.1、0.2和0.5级仪表，进行不少于5次试验[4]。按下式计算仪表试验标准差（%）：

4 总结

文章详细介绍了利用电测仪表通用检定装置AT1022和便携式电能表现场校验仪AT6012对水电厂三相电能表进行现场校验的两种方法。两种方法比较下来，在线校验由于使用精度不是很高的电流钳，从测量结果上分析可信度不如离线式校验。另外，从安全方面看，在线式校验始终是带电操作，不是很安全。所以现场校验人员应该根据现场实际情况，综合考虑，选出适合的方法。

[1]JJG 1085-2013标准电能表检定规程[S].北京：中国质检出版社，2013.

[2]贾海霞.浅谈电能表的现场校验 [J].科技传播,2010(14):77-78.

[3]赵淑权.关于电能表现场校验工作的思考[J].中国科技纵横,2011(19):316-316.

[4]GB/T 17215.701-2011标准电能表[S].