彭瀟，李智，蔡祖安，徐植堅(jiān)

(1.湖南省電力公司科學(xué)研究院，湖南長(zhǎng)沙 410007;2.湖南省湘電試驗(yàn)研究院有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410007;3.湖南省電力公司常德電業(yè)局，湖南常德 415001）

電能計(jì)量失壓失流計(jì)時(shí)儀自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的研制

彭瀟1，李智2，蔡祖安3，徐植堅(jiān)1

(1.湖南省電力公司科學(xué)研究院，湖南長(zhǎng)沙 410007;2.湖南省湘電試驗(yàn)研究院有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410007;3.湖南省電力公司常德電業(yè)局，湖南常德 415001）

電能計(jì)量過(guò)程中，因各種原因常造成電能表的失壓、失流故障，引起大量電量的流失。但目前使用的電能表校驗(yàn)臺(tái)并無(wú)失壓失流檢測(cè)功能，致使出具的檢定證書(shū)受到質(zhì)疑，從而引起電量的流失或計(jì)量糾紛。本文介紹一種運(yùn)用先進(jìn)電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)，能夠測(cè)試失壓失流記錄功能的自動(dòng)檢測(cè)裝置。

失壓;失流;自動(dòng)測(cè)試;計(jì)時(shí)儀

目前用于計(jì)量的多功能電能表都具備了失壓、失流故障的事件和時(shí)間記錄。通過(guò)對(duì)這些故障的記錄，湖南省每年可以追補(bǔ)數(shù)百萬(wàn)至上千萬(wàn)千瓦時(shí)電量。由于目前使用的電能表校驗(yàn)臺(tái)并無(wú)該項(xiàng)檢測(cè)功能，因此對(duì)失壓記錄的投入和退出電壓值、計(jì)時(shí)誤差、失壓?jiǎn)?dòng)電流及失流啟動(dòng)和退出值等重要項(xiàng)目并未進(jìn)行檢測(cè)。可能使失壓、失流等記錄不合格的電能表進(jìn)入電力系統(tǒng)，造成故障電量的漏計(jì)、誤計(jì)，以致出具的數(shù)據(jù)可靠性受到質(zhì)疑，不利于電力市場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)秩序維護(hù)和正常運(yùn)行。

1 定義

1.1失壓

失壓及失壓記錄的情況可用圖1說(shuō)明。

圖1 發(fā)生失壓時(shí)事件記錄圖

從圖1可知，失壓分為:某一相或兩相失壓;三相全失壓。

與停電和斷相的區(qū)別是，失壓時(shí)各相電流是存在的，這時(shí)，電能表電壓檢測(cè)線路無(wú)電壓或電壓低于其極限值。原因可能是電壓互感器高壓側(cè)斷相等引起。

1.2失流

某一相高于5%標(biāo)定電流，其余兩相或一相低于電能計(jì)量啟動(dòng)電流將被判定為失流。電流三相不平衡也可作為特殊的失流情況也會(huì)被記錄下來(lái)。

電流不平衡率判斷閾值:三相電流中最大一相的電流Imax達(dá)到設(shè)定的電流值，此時(shí)的電流不平衡率開(kāi)始記錄。

1.3斷相

僅一相或兩相有電流或電壓，其余相電壓電流全無(wú)被定義為斷相。

2 失壓失流功能自動(dòng)測(cè)試裝置

失壓失流功能自動(dòng)測(cè)試裝置必須具備電壓電流可控標(biāo)準(zhǔn)源對(duì)被檢電能表輸出失壓、失流的各種狀態(tài)值，還需要連接計(jì)算機(jī)的虛擬儀器以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)過(guò)程的自動(dòng)化。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)源硬件設(shè)計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)源由標(biāo)準(zhǔn)表、穩(wěn)壓穩(wěn)流源和反饋回路組成。標(biāo)準(zhǔn)表的原理如圖2所示。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)表基本原理圖

標(biāo)準(zhǔn)表測(cè)量電壓、電流時(shí)，被測(cè)量經(jīng)過(guò)電壓/電壓 (V/V)變換器和電流/電壓 (I/V)變換器將高電壓和大電流轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)碾娖叫盘?hào)U(t)和I(t)，該對(duì)信號(hào)送給雙路模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D進(jìn)行同步地采樣，得到2組相關(guān)的數(shù)據(jù)集，這些數(shù)據(jù)再傳輸?shù)轿⑻幚砥?由微處理器從定義出發(fā)對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并得到測(cè)量結(jié)果。

相關(guān)定義為:

為確保標(biāo)準(zhǔn)表測(cè)量準(zhǔn)確度，I/V變換器由雙級(jí)電流互感器和標(biāo)準(zhǔn)采樣電阻組成;V/V變換器由雙級(jí)電壓互感器、隔離線路及放大器等組成。為了提高雙級(jí)互感器的準(zhǔn)確度，可以從設(shè)計(jì)和工藝上采取如下措施:

(1)采用高導(dǎo)磁材料和帶繞組的圓環(huán)形鐵芯。

(2)選擇鐵芯尺寸時(shí)，盡量使鐵芯平均磁路的長(zhǎng)度和鐵芯截面的周長(zhǎng)短些。

(3)合理選擇匝數(shù)和磁密B，盡量降低磁密，使鐵芯的磁密保持在10 000 GS左右，同時(shí)也不能繞太多的匝數(shù)。

(4)盡量選用粗漆包線繞制，以減小內(nèi)阻。

(5)在圓環(huán)鐵芯上均勻繞制，以減小漏抗。

(6)做好層間絕緣，采用浸漆工藝，提高絕緣阻抗。

在采樣和處理過(guò)程中，運(yùn)用同步采樣技術(shù)、自校準(zhǔn)技術(shù)和24位高速A/D轉(zhuǎn)換器，提高了采樣頻率，有效地減少了同步誤差、量化誤差，也使溫濕度的變化、器件的零點(diǎn)漂移、電磁及環(huán)境干擾對(duì)設(shè)備準(zhǔn)確度的影響降到了最低。

穩(wěn)壓穩(wěn)流源的功放采用對(duì)稱推挽功率放大器，采用隔離變壓器輸出，供電電源采用電源變壓器實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)隔離。接口總線采用隔離模塊實(shí)現(xiàn)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線和外設(shè) (包括計(jì)算機(jī)等)的總線隔離。這樣以確保實(shí)現(xiàn)三重隔離，提高設(shè)備抗干擾能力以及電磁兼容性能。

2.2 程序設(shè)計(jì)

2.2.1 失壓測(cè)試部分流程圖 (見(jiàn)圖3)

2.2.2 失流測(cè)試部分流程圖 (見(jiàn)圖4)

2.2.3 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言

使用由Borland公司推出的Delphi作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。Delphi為開(kāi)發(fā)人員提供全新的可視化編程環(huán)境，為開(kāi)發(fā)者提供了一種方便、快捷的Windows應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具。它運(yùn)用了Microsoft Windows圖形用戶界面的許多先進(jìn)特性和設(shè)計(jì)思想，采用了彈性可重復(fù)利用的完整的面向?qū)ο蟪绦蛘Z(yǔ)言 (Object-Oriented Language)、當(dāng)今世界上最快的編輯器、最為領(lǐng)先的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。

圖3 失壓測(cè)試流程圖

圖4 失壓測(cè)試流程圖

該系統(tǒng)采用最新的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，以文本文件的格式保存在軟件指定的路徑下，以特定的文件格式保存，分工作文件和進(jìn)度文件，主要以文件名格式不同來(lái)區(qū)分。

3 系統(tǒng)組成和測(cè)試

裝置由主機(jī)、掛表架、光電采樣器、便攜式計(jì)算機(jī)及虛擬儀器測(cè)試軟件等組成。

計(jì)算機(jī)一方面通過(guò)RS232接口與主機(jī)連接操作主機(jī)按程序自動(dòng)輸出電壓電流等運(yùn)行負(fù)荷給被檢電能表，使其在各種異常狀態(tài)下工作;另一方面，通過(guò)RS485接口與備件電能表通訊，讀取被檢電能表在各種異常狀態(tài)下工作的輸出信號(hào)和內(nèi)部記錄。對(duì)于只有簡(jiǎn)單報(bào)警信號(hào)指示燈的儀表，再根據(jù)以上的操作計(jì)算機(jī)給出測(cè)試結(jié)果的各項(xiàng)數(shù)據(jù)?？赏ㄟ^(guò)主機(jī)的光電采樣器檢測(cè)報(bào)警信號(hào)，從而達(dá)到檢測(cè)的目的。

虛擬儀器界面如圖5。

圖5 虛擬儀器界面

該裝置在實(shí)際應(yīng)用中，具有功能齊全、能夠自動(dòng)完成多功能電能表的失壓失流性能檢測(cè)的特點(diǎn)，方便實(shí)用，使用該裝置能夠有效提高檢測(cè)效率，確保掛網(wǎng)電能表的質(zhì)量，滿足規(guī)程的要求。

4 結(jié)論

失壓失流檢測(cè)功能裝置對(duì)電能計(jì)量異常狀況的記錄和處理有著非常重要的作用，這些記錄涉及到供電企業(yè)的利益和某些竊電刑事案件的取證，為電力損失提供唯一應(yīng)用數(shù)據(jù)，通過(guò)“電能表失壓失流功能檢測(cè)裝置”的檢定保證了電能表失壓失流測(cè)量數(shù)據(jù)的溯源性和合法性。本產(chǎn)品的推廣應(yīng)用對(duì)提高電能計(jì)量裝置的測(cè)量準(zhǔn)確度，減少電費(fèi)流失，正確統(tǒng)計(jì)發(fā)、供、用電的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)具有很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，前景非?？春?。

〔1〕張翠翠.多功能電能表技術(shù)規(guī)范的特點(diǎn)及驗(yàn)收檢測(cè)情況分析〔J〕.電測(cè)與儀表，2006，43(3):26，31-33.

〔2〕羅志坤.高壓電能計(jì)量裝置遠(yuǎn)程校驗(yàn)于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其應(yīng)用〔J〕.電子測(cè)量技術(shù)，2007，30(2):172-175.

〔3〕張?jiān)轰h.搭建電子式電能表輔助功能檢測(cè)裝置的研究與應(yīng)用〔J〕.陜西電力，2007，35(11):80-82.

Development on automatic test system for voltage-lossing and current-breaking time record meter used in energy measurement

PENG Xiao1，LI Zhi2，CAI Zu-an3，XU Zhi-jian1(1.Hunan Electric Power Corporation Research Institute，Changsha 410007，China;2.Hunan Xiangdian Test＆ Research Institute Co.，Ltd，Changsha 410007，China;3.Hunan Electric Power Corporation Changde Power Bureau，Changde 415001，China)

Electric measurement error occurs as a result of losing voltage and breaking current for power meter.However，power meter checkout consoles are not provided with the function of voltage-breaking and current-losing measuring.So the checkout certificate will be oppugned， and measurement error and dissension will occur. This article introduces an automechanism of testing multifunctional power meters with the function of detecting voltage-losing and current-breaking through applying advanced electronic and computer technology.

voltage-losing;current-breaking;automatic chechout;time record meter

TM932

B

1008-0198(2011)03-0018-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2011.03.006

2010-04-26 改回日期:2011-02-10