一种电压监测仪快速检定系统

许 玥 王红梅 黄 林

（云南电网有限责任公司昆明供电局）

0 引言

电压合格率是反映供电质量的重要指标，直接影响企业生产、居民生活，因此国家能源局对电力公司供电电压合格率进行监督、考核。为满足考核要求，电网公司根据布点要求，在关键线路上安装电压监测仪统计供电线路电压合格率［1-2］。

近年来随着电网公司供电容量和用户增加，所安装使用的电压监测仪数量也不断增加，以云南电网公司为例，截至2019年全公司电压监测仪超过25000台，受电压监测仪软硬件性能和运行环境影响，运行一定年限后，其精度有所下降，甚至不能满足要求，因此DL/T500—2009《电压监测仪使用技术条件》规定：“监测仪作为工作计量器件，必须进行周期检测。检查周期一般为：重要监测点1年，一般电压监测点1～3年。”

随着通讯技术和控制技术的发展，各电网公司迫切希望搭建可自动化和智能化完成电压监测仪精度检测的检测系统［3-4］。为实现该目标，国内已开展相关研究，文献［5］ 介绍一种电压监测仪的全自动测试系统的实现方案，文献［6］ 从电压监测系统的构成、工作原理、实现功能、性能指标及检测流程等方面，对电压监测仪的检测装置系统结构进行了阐述，文献 ［7］ 设计了一种具有智能化，准确性，辅助决策功能于一体的PS6750电压监测仪一键检定装置，依托一体化全省电压监测主站系统，可实现对电压监测仪的定制化、任务化的在线检测。以上研究均聚焦于如何实现检测源自动加量和检测数据如何读取，忽略了电压监测仪检测时需人工拆接输入源和电压监测仪电源线，一方面人工拆接线效率低，另一方面因人工错误拆接线影响检测结果，甚至损害电压监测仪。

为解决以上问题，本文总结了现有电压监测系统的功能特点，并分析了人工拆接线是影响检测效率和安全的关键因素，提出了一种利用检测工装实现电压监测仪全自动检定的系统。试验数据证明所提方案可明显提高检测效率。

1 现状分析

1.1 现有电压监测仪检定系统

现有的电压监测仪检定系统主要由检定源、上位机、检定台及电压监测仪构成［8-11］，如图1所示，各部分功能如下：

1）上位机中安装自动检定控制软件，该软件可控制检定源输出电压，同时从电压监测仪中读取检测数据，并最终生成检定报告。

2）检定源即标准源，为待检测电压监测仪提供标准输入，通常可同时带3～4台电压监测仪。

3）检定台用于摆放待检测电压监测仪，同时提供装置电源。

4）待检测电压监测仪需从检测台获取电源，接受检定源输入，同时基于电压监测仪通讯规约上送数据给上位机软件。

1.2 现有电压监测仪精度检定过程及瓶颈分析

根据DL/T500—2009《电压监测仪使用技术条件》规定，精度检测项目包括基本误差、灵敏度、综合误差等，现有检定系统通过以下步骤完成检测［12-13］，如图2所示。

步骤1：人工完成电压监测仪接线，包括电源接线、输入电压信号线及通讯线；

步骤2：上位机设置，设置待检测的规约信息，包括可唯一识别电压监测仪的终端地址等；

步骤3：上位机软件同步装置时间，通信方式为以太网，通常使用SNTP校时；

步骤4：上位机软件按预检测项，驱动检定源输出电压给电压监测仪，并分别从电压监测仪读取测量数据；

步骤5：上位机软件停止检定源，并生成检定报告；

步骤6：人工拆除电源线、输入电压信号线及通讯线。

根据检测过程分析，检测周期使用的时间为T，可将其拆分为三个阶段，即人工接线阶段T1、上位机自动检测阶段T2、人工拆线阶段T3，其满足式（1）。

由于上位机软件检测过程是一个预设过程，在不考虑通讯影响的情况可以认为T2为固定值，而T1和T3受检测人员自身素质影响，是可变的时间过程。因而T1和T3是现有电压监测仪检定系统主要瓶颈。

2 基于工装的电压监测仪检定系统

2.1 工装

工装即工艺装备：指制造过程中所用的各种工具的总称。包括刀具/夹具/模具/量具/检具/辅具/钳工工具/工位器具等，工装为其通用简称。工装已在各生产领域广泛使用，可提高生产效率和产品质量。

本文将工装技术应用于电压监测仪检定可克服人工拆接线存在的安全隐患，提高检定效率，真正实现电压监测仪自动检定。

2.2 电压监测仪接线

为了适应配电复杂环境，电压监测仪通常设计为壁挂式，因其只监测线路一组线电压（除监测220V时为相电压），因此其监测信号只有2个端子；电压监测仪电源通常为100V，220V，380V自适应，检定时通常给220V电源，其端子也是两个。

检定时，其接线情况如图3所示，监测端子与检定源相连，可接收100V、220V及380V的输出信号，电源端子通常与检定台的固定电源连接，通常为220V交流电压。

2.3 电压监测仪工装设计

图4 为典型的电压监测仪外观结构图，本文2.2已阐述其接线要求，以此型号的电压监测仪工装设计为例阐述实现过程。

图5 是基于图4电压监测仪所设计的工装置，检定时只需将待检电压监测放入工装中，再将工装中预留的测试输入电压信号线端子和电源端子插入电压监测仪端子即可完成接线，工装输入电压信号线端子和电源端子已分别与检测源和检测台电源连接，为了保证测试安全，中间分别加装电压空开。拆线时，先分别断开电压空开，再将工装测试线拔出即可。

在电压监测仪检定系统中加入工装可有效减少人工拆接线，同时保证接线正确，在提高检定效率的同时避免人为错误操作引发的风险。

3 验证

3.1 验证思路

为验证本文所提方法的可行性，选取9台电压监测仪作为被试品，抽调不熟练、基本熟练、熟练的检定人员各3人、共9人，熟练程度相同的3人为一组，编号a、b、c，每人分配3台电压监测仪同时开始操作，分别使用现有检定系统和本文所提检定系统进行检定，最终统计各分组检定耗时开展验证，如表1～表3所示。

表1 测试装置

表2 本组测试装置时间

表3 测试装置所需时间

3.2 不熟练检定人员检定

抽调检测人员无监测电压监测仪经验，即未使用现有电压监测仪检定系统和本文所设计系统。

3.3 基本熟练检定人员检定

抽调检测人员近半年内开展过电压监测仪检定，即基本掌握电压监测仪接线，较为熟练现有电压监测仪检定系统。

3.4 熟练检定人员检定

本抽调检测人员近一周内开展过电压监测仪检定，即熟练掌握电压监测仪接线和使用现有电压监测仪检定系统。

3.5 试验结果分析

从以上实验结果得出以下结论：

1）因检测人员经验不同，使用现有检测系统耗时差异较大，不熟练检定人员耗时明显高于另外两个对照组。

2）使用本文提出的设计系统进行检定时，三组人员耗时差异较小，可以证实此工装系统对检测人员接线熟练度要求低，容易操作。

3）验证实验仅设置单人检定3台电压监测仪的检定任务，在不熟练、基本熟练、熟练3个分组中平均检定耗时分别缩短7.3min、5.7min、3.3min，由此可以推知，当被试品数量显著增长时，本文所设计电压监测仪检测系统亦将显著缩短检测总时间，尤为适用于大批量检定任务。

4 结束语

分析现有电压监测仪检定系统存在问题，针对人工拆接线环节进行改善，提出将工装技术应用于电压监测仪检定中，并给出其设计和实现过程，最终实验验证本文所提方案的有效性。