張志濤,張守武,陳付英（東營(yíng)市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所,山東東營(yíng)257000）

高壓計(jì)量箱在線校準(zhǔn)儀的開發(fā)與應(yīng)用

張志濤,張守武,陳付英
（東營(yíng)市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所,山東東營(yíng)257000）

摘要：由于技術(shù)手段有限，國(guó)內(nèi)外還沒有相應(yīng)的技術(shù)及設(shè)備用于高壓計(jì)量箱現(xiàn)場(chǎng)整體校準(zhǔn)，也就不可能對(duì)其實(shí)際計(jì)量結(jié)果給予正確評(píng)估，為保證供、用電雙方的經(jīng)濟(jì)利益，提高用電管理水平，開發(fā)高壓計(jì)量箱在線校準(zhǔn)儀就顯得非常迫切。在線校準(zhǔn)儀主要采用了整體校準(zhǔn)的思路，注重解決了抗干擾、硬件選擇、無線傳輸技術(shù)等難點(diǎn)，它的開發(fā)與應(yīng)用解決了高壓計(jì)量裝置的無法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的難題，使得整體校準(zhǔn)技術(shù)在應(yīng)用上有了新的創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：高壓計(jì)量箱；在線校準(zhǔn)儀；整體校準(zhǔn)

1國(guó)內(nèi)外研究狀況

目前國(guó)內(nèi)對(duì)傳統(tǒng)的高壓計(jì)量裝置的檢測(cè)方法是對(duì)電能表、計(jì)量用電壓、電流互感器分別檢測(cè)，當(dāng)它們達(dá)到一定的準(zhǔn)確度要求時(shí)，再使用誤差綜合的方法來評(píng)估高壓電能計(jì)量裝置整體的準(zhǔn)確度。

國(guó)際上還沒有高壓電能計(jì)量裝置在線校準(zhǔn)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)與國(guó)之間，在電能計(jì)量裝置的在線校準(zhǔn)上的實(shí)踐也各不相同。有些國(guó)家，如歐洲國(guó)家，目前只使用離線檢定的方法，通過使用便攜的模擬負(fù)載（電壓、電流源）進(jìn)行電能計(jì)量裝置的離線檢定，并制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。但也有些國(guó)家已經(jīng)自發(fā)地開始研究在線檢驗(yàn)的條件和方法，例如德國(guó)和意大利，他們的有關(guān)在線校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)正處于起草階段。

總的來說，高壓電能計(jì)量裝置的現(xiàn)場(chǎng)整體校準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)外還沒有相關(guān)成功的案例或報(bào)導(dǎo)。

2技術(shù)路線

2.1總體思路

對(duì)于高壓計(jì)量箱在線校準(zhǔn)儀的研發(fā)，在技術(shù)上的主要構(gòu)思是標(biāo)準(zhǔn)表比對(duì)法，在線校準(zhǔn)儀本身相當(dāng)于一臺(tái)高精度電能表，通過對(duì)6/10kV的三相中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，在一次高壓側(cè)直接對(duì)電壓、電流取樣，并計(jì)算功率，與現(xiàn)場(chǎng)使用的高壓計(jì)量箱的計(jì)量結(jié)果進(jìn)行直接比對(duì)，得到高壓計(jì)量箱的動(dòng)態(tài)綜合誤差。

2.2技術(shù)路線

為適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境，提高在線校準(zhǔn)的可操作性，將數(shù)據(jù)采集與功率計(jì)算兩個(gè)模塊分開，采用無線連接的方式。數(shù)據(jù)采集模塊集成到電流鉗上，但要保證其工頻耐壓性能滿足現(xiàn)場(chǎng)安全使用的要求。功率計(jì)算部分采用便捷式PC機(jī)，進(jìn)行功率和誤差的計(jì)算。這樣，工作人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作時(shí)，接線非常簡(jiǎn)單，并且在校準(zhǔn)操作時(shí)，與高壓電壓、大電流完全隔離，保證了工作人員的人身安全。高壓計(jì)量箱在線校準(zhǔn)儀研制過程中的技術(shù)難點(diǎn)及解決措施主要有：

2.2.1?高電位下的抗干擾方法

由于裝置是在高電壓、高電場(chǎng)、大電流下工作，抗干擾的問題特別突出，經(jīng)常出現(xiàn)信號(hào)中斷，死機(jī)，損壞元件等故障。針對(duì)以上問題，裝置采用了全屏蔽措施，將所有的元件全部屏蔽；針對(duì)接通采集頭時(shí)產(chǎn)生火花所形成的干擾，裝置采用了延時(shí)接通電源的方式解決；通過軟件上控制，可以在出現(xiàn)通信故障時(shí)，在地電位端操作重啟，保證了在出現(xiàn)干擾時(shí)校準(zhǔn)儀可以重啟；同時(shí)裝置由多點(diǎn)接地方式改為一點(diǎn)接地，從工藝上為防干擾作了保證。

2.2.2?選擇合適的硬件保證電能計(jì)量的高精度

為保證測(cè)量精度，裝置采用了16位A/D采集單元；采用電壓、電流同步采集的方式可保證測(cè)量角差的精度；為保證在波形不太好的情況下的測(cè)量精度和負(fù)荷變動(dòng)較快情況下的測(cè)量精度，采用高速采集和處理。

2.2.3?無線通信方式的應(yīng)用

在校準(zhǔn)儀中，存在兩個(gè)電位：一個(gè)是高電位，一個(gè)是接地低電位，兩個(gè)電位差特別大，為了保證安全，把每相測(cè)量的電壓、電流、功率及其他參數(shù)在高電位端運(yùn)行，計(jì)算結(jié)果傳輸?shù)降碗娢欢颂幚?。裝置采用無線傳輸方式，既隔離了高電位又實(shí)現(xiàn)了信號(hào)傳輸?shù)墓δ?，極大地提高了裝置的安全性，也大大提高了精度。

2.2.4?整體校準(zhǔn)技術(shù)的應(yīng)用

高壓計(jì)量箱的現(xiàn)場(chǎng)整體校準(zhǔn)技術(shù)是在線路的實(shí)際負(fù)載情況下采用標(biāo)準(zhǔn)表對(duì)比的方法，將標(biāo)準(zhǔn)表與被檢高壓計(jì)量箱同時(shí)連接到線路中，即電壓并連電流串連的方式在同一個(gè)計(jì)量點(diǎn)進(jìn)行電能計(jì)量。這樣就不需要將高壓計(jì)量箱拆開，分別對(duì)電壓互感器、電流互感器和電表進(jìn)行檢驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)了整體校準(zhǔn)。這種方法快速而且經(jīng)濟(jì)，不需要對(duì)客戶線路進(jìn)行變動(dòng)，不存在接線錯(cuò)誤或其它原因?qū)е碌挠?jì)量偏差，同時(shí)也不影響客戶的正常使用。

3在線校準(zhǔn)儀的結(jié)構(gòu)

高壓計(jì)量在線校準(zhǔn)儀采用標(biāo)準(zhǔn)表法進(jìn)行高壓計(jì)量箱的在線校準(zhǔn)，因此校準(zhǔn)儀本身就是一臺(tái)高精度便攜式的電能表。校準(zhǔn)儀（見圖1）主要由三部分組成，為低壓信號(hào)數(shù)據(jù)采集模塊、高壓數(shù)據(jù)采集模塊和校準(zhǔn)儀主體。

低壓數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)現(xiàn)電壓等級(jí)為400V的低壓用電系統(tǒng)的電能數(shù)據(jù)采集與計(jì)算，可在線校準(zhǔn)各種低壓電能表（包括高壓計(jì)量箱內(nèi)的電能表）；高壓信號(hào)數(shù)據(jù)采集模塊為三個(gè)互相獨(dú)立的電流電壓取樣鉗組成，可實(shí)現(xiàn)6/10kV系統(tǒng)的電能數(shù)據(jù)采集與計(jì)算。校準(zhǔn)儀主體，采用PC機(jī)，主要實(shí)現(xiàn)功率、電能和誤差的計(jì)算。

圖1在線校準(zhǔn)儀的結(jié)構(gòu)

4在線校準(zhǔn)儀的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

高壓計(jì)量箱現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)（見圖2）時(shí)，將三個(gè)高壓計(jì)量桿公共接地端可靠接地后，依次打開三個(gè)高壓計(jì)量桿控制開關(guān)，確認(rèn)內(nèi)部電路供電正常后，將高壓計(jì)量桿掛接到三相線路上；選擇電流鉗量程，選擇電壓等級(jí)；將被校高壓計(jì)量箱電表脈沖輸出連接到校驗(yàn)儀脈沖輸入口；輸入被檢表脈沖常數(shù)，讀取被檢表脈沖，當(dāng)讀取到設(shè)置數(shù)量的脈沖后，校準(zhǔn)儀自動(dòng)顯示測(cè)量的相對(duì)誤差，測(cè)試完畢。

圖2高壓計(jì)量現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)示意圖

5結(jié)論和分析

經(jīng)過反復(fù)改進(jìn)后高壓計(jì)量在線校準(zhǔn)儀，儀器能夠?qū)崿F(xiàn)以下主要功能：高壓計(jì)量箱在線校驗(yàn)；高壓計(jì)量箱電參數(shù)測(cè)量；高壓計(jì)量箱互感器二次電能表校驗(yàn)；高壓計(jì)量箱互感器二次電參數(shù)測(cè)量；高壓計(jì)量箱互感器變比測(cè)量；高壓計(jì)量箱互感器向量圖及諧波分析。

在線校準(zhǔn)儀經(jīng)過校準(zhǔn)（校準(zhǔn)數(shù)據(jù)如表1），證明精度指標(biāo)完全符合設(shè)計(jì)及在線校準(zhǔn)要求，測(cè)試精度優(yōu)于0.5級(jí)。

表1在線校準(zhǔn)儀校準(zhǔn)結(jié)果

6結(jié)語

高壓計(jì)量箱在線校準(zhǔn)儀主要用于高壓計(jì)量箱的在線校準(zhǔn)，可以對(duì)其實(shí)際計(jì)量結(jié)果給予正確評(píng)估，能夠保證供、用電雙方的經(jīng)濟(jì)利益，提高用電管理水平。它的開發(fā)與應(yīng)用解決了高壓計(jì)量裝置的無法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的難題，使得整體校準(zhǔn)技術(shù)在應(yīng)用上有了新的創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)：

[1]電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程（DL/T448-2000）中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，備案號(hào)：7768-2000.中華人民共和國(guó)國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)發(fā)布[S].

[2]IEC60044-8電子式電流互感器標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際電工委員會(huì)發(fā)布[S].