黃 洪

(福建省計量科學(xué)研究院，福州 350003)

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計量用低壓電流互感器自動化檢定系統(tǒng)的研究

黃 洪

(福建省計量科學(xué)研究院，福州 350003)

國內(nèi)電流互感器的自動化流水線檢定系統(tǒng)的研制工作起步較晚，目前還存在一系列問題，本文在介紹低壓電流互感器自動化檢定系統(tǒng)基本工作原理的基礎(chǔ)上，分析了該系統(tǒng)的誤差來源，探討性地提出了整檢方案。

電流互感器；自動化檢定系統(tǒng)；誤差

0 引言

一直以來，低壓電流互感器都是采用傳統(tǒng)的手工方式進行檢定，由于其工作效率較低，運營成本較高，難以滿足電力部門用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)和智能電能表快速推廣應(yīng)用的更高要求。為了消除人為和地域因素引起的檢定質(zhì)量差異，有效提高檢定工作質(zhì)量效率和計量管理水平，提高計量的透明度、公信力，確保準確公正計量，目前國內(nèi)大力發(fā)展和推廣低壓電流互感器自動化流水線檢定系統(tǒng)。低壓電流互感器自動化檢定系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電流互感器的自動傳送、自動接線、自動實驗、自動判定和不合格表自動分揀等全自動檢定工作，減少了人工作業(yè)環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了無人化操作，給電力部門電流互感器的檢定工作帶來極大的方便，但由于國內(nèi)電流互感器的自動化流水線檢定系統(tǒng)發(fā)展較晚，目前還存在一系列問題，鑒于此，本文以武漢南瑞有限公司生產(chǎn)低壓電流互感器自動化檢定系統(tǒng)為例，在介紹其基本工作原理的基礎(chǔ)上，對其誤差來源進行分析，并探討性地提出了整體檢定方法。

1 低壓電流互感器自動化檢定系統(tǒng)的基本組成及原理[1-2]

低壓電流互感器自動化檢定系統(tǒng)集倉儲、物流、校驗和管理于一體。主要由倉庫接駁與輸送、自動上下料、自動識別分揀、自動接拆線、互感器自動化檢定、分揀貼標和自動控制與信息管理等單元組成。計量用低壓電流互感器自動化檢定系統(tǒng)組成示意圖如圖1所示。限于篇幅，以下僅對倉庫接駁單元、自動識別單元、互感器檢定單元以及自動控制與信息管理單元進行介紹。

倉庫接駁單元是自動檢定系統(tǒng)與智能倉儲系統(tǒng)的“中間橋梁”，實現(xiàn)自動檢定系統(tǒng)與倉儲系統(tǒng)的無縫對接，輸送單元將皮帶、輥筒、鏈板傳輸技術(shù)和電氣控制技術(shù)有機結(jié)合，將互感器穩(wěn)定、準確的輸送到指定工位，有效利用試驗場地，保證檢定通道順暢。

圖1 計量用低壓電流互感器自動化檢定系統(tǒng)組成示意圖

自動識別單元分為圖像匹配識別和信息自動識別。圖像匹配識別是通過頂置的圖像匹配視覺識別系統(tǒng)，對互感器進行外觀檢查；信息自動識別由RFID掃描儀和條碼掃描儀形成的雙保險信息自動識別系統(tǒng)。

互感器檢定單元由絕緣耐壓試驗臺和誤差試驗臺組成，可自動完成絕緣電阻測量、工頻耐壓試驗、二次繞組匝間絕緣試驗、基本誤差試驗和磁飽和裕度試驗。檢定單元具有手動和自動模式切換功能，一二次壓接異常報警保護功能。

自動控制與信息管理單元可以實現(xiàn)工作站、人機界面、功能單元、傳感器以及PLC之間的通訊，對接計量一體化生產(chǎn)調(diào)度平臺和智能倉儲系統(tǒng)，集中或本地控制機械手、傳輸線、拆碼垛機、自動接拆線和自動檢定等裝置；應(yīng)用三維仿真技術(shù)，集中、實時的顯示控制出庫、上料、檢定、下料、入庫以及異常處理等環(huán)節(jié)與流程；有序管理信息、參數(shù)和數(shù)據(jù)，檢定數(shù)據(jù)準確、完整、可追溯。低壓電流互感器自動化檢定系統(tǒng)上位機軟件界面如圖2所示。

2 低壓電流互感器自動化檢定系統(tǒng)的誤差來源分析

JJG 313—2010《測量用電流互感器檢定規(guī)程》中對環(huán)境條件、電源及調(diào)節(jié)設(shè)備、標準器、誤差測量裝置等作了明確的規(guī)定，計量用低壓電流互感器自動化檢定系統(tǒng)可根據(jù)這些技術(shù)要求分析并計算其在實際使用中的測量誤差。由低壓電流互感器自動化檢定系統(tǒng)的組成及基本原理可知，其誤差除了表1傳統(tǒng)電流互感器檢定裝置的來源外，主要由二次接拆線機構(gòu)和一次接拆線機構(gòu)組成。以下將主要針對這兩個誤差來源進行分析：

表1 傳統(tǒng)電流互感器檢定裝置的誤差來源及影響量

2.1 二次接線結(jié)構(gòu)引入的誤差

二次接拆線機構(gòu)往往引入負荷誤差，由低壓電流互感器自動化檢定系統(tǒng)的工作原理可知，二次負荷引入的誤差主要由二次接線機構(gòu)和電流互感器負荷箱組成。二次接拆線機構(gòu)由導(dǎo)桿式氣缸、二次引線端、導(dǎo)電桿、接觸端頭和彈簧等組成。導(dǎo)桿式氣缸驅(qū)動導(dǎo)電桿從上向下壓緊互感器二次端子；導(dǎo)電桿內(nèi)置彈簧，利用彈簧壓縮產(chǎn)生的張力保證接觸端頭與互感器二次端子的良好接觸，且適應(yīng)不同規(guī)格互感器的高度。二次接拆線機構(gòu)接線示意圖如圖3所示[3]。

圖3 互感器二次自動接線示意圖

由圖3可知，二次負荷引入的誤差主要由導(dǎo)電桿內(nèi)部的彈簧張力構(gòu)成，故為了避免二次負荷引入的誤差，在計量用低壓電流互感器自動化檢定系統(tǒng)運行之前，應(yīng)對導(dǎo)電桿彈簧的狀態(tài)進行檢查，獲取接觸點狀態(tài)信息，確保導(dǎo)電桿末端與互感器二次端子的可靠接觸。

2.2 一次接拆線機構(gòu)引入的誤差

一次接拆線結(jié)構(gòu)包含一次自動穿排機構(gòu)和一次自動接拆線機構(gòu)組成。一次自動穿排機構(gòu)由同步電缸、移動平臺、支撐架、銅桿和銅排組成，根據(jù)互感器類型自動切換穿心銅桿或銅排，完成一次穿心動作。一次自動接拆線機構(gòu)由氣爪、夾爪、導(dǎo)電塊和活動方塊等組成。

為了減小一次接拆線機構(gòu)引入的誤差，在計量用低壓電流互感器自動化檢定系統(tǒng)運行之前，應(yīng)對系統(tǒng)進行檢查，以確保穿心銅桿(排)、氣爪和互感器三者中心同平面，氣爪上下受力均勻，盡力避免母排位置、相鄰互感器干擾等引入的誤差。

3 低壓電流互感器自動化檢定系統(tǒng)的整體檢定方案[4～7]

為確保低壓電流互感器自動化檢定系統(tǒng)的穩(wěn)定性和量值的準確性，應(yīng)定期對其進行檢定，以下將結(jié)合JJG 313—2010《測量用電流互感器檢定規(guī)程》、Q/GDW 573—2010《計量用低壓電流互感器自動化檢定系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》和DL/T668《測量用互感器檢驗裝置》等技術(shù)規(guī)范，探討性地提出低壓電流互感器自動化檢定系統(tǒng)的整體檢定方案。

3.1 功能單元

從倉庫取出不少于2箱盛滿互感器(其中包含若干只不合格品)的周轉(zhuǎn)箱，設(shè)置流水線速率、互感器取放的速度及其他必要參數(shù)，啟動檢定系統(tǒng)流程；檢定完畢，檢查檢定系統(tǒng)能否將互感器從主輸送線上放入空周轉(zhuǎn)箱中，且合格品與不合格品分別放入各自對應(yīng)的周轉(zhuǎn)箱中。檢查檢定系統(tǒng)能否將單層周轉(zhuǎn)箱疊放成多層。重復(fù)試驗不少3次，不能有一次失誤發(fā)生。

3.2 絕緣電阻測量單元

在一組物料正確定位接線的狀態(tài)下，啟動絕緣電阻測量流程，自動裝置應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)完成測量并在工控機屏幕上顯示。檢定自動裝置退出定位接線流程，松開一次導(dǎo)體和二次端子電極壓接點，用絕緣電阻表檢定儀(額定電壓500V、準確度優(yōu)于1級)對計量用低壓電流互感器自動化檢定系統(tǒng)內(nèi)置絕緣電阻測量儀的500MΩ點進行校準，相對誤差應(yīng)不超過±5%。

3.3 耐壓試驗單元

在一組物料正確定位接線的狀態(tài)下，啟動工頻耐壓試驗流程，自動裝置應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)完成試驗并在工控機屏幕上顯示試驗電壓值和試驗時間。試驗后，在一次導(dǎo)體回路與接地系統(tǒng)之間接入準確度不低于1級的交流高壓表(或電壓互感器+數(shù)字萬用表)，量程置5kV或者10kV。再次啟動工頻耐壓試驗流程，讀出2kV(交流輸出電壓)和5mA(擊穿報警電流)的實際值。相對誤差均應(yīng)不超過±5%。

3.4 基本誤差測量單元

在一組物料正確定位接線的狀態(tài)下，啟動基本誤差測量流程，自動裝置應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)完成測量并在工控機屏幕上顯示誤差測量結(jié)果。在磁飽和裕度試驗流程完成后，啟動自動裝置退出定位接線狀態(tài)，執(zhí)行分選與貼標流程以及下料流程，試驗中的一組物料放置到周轉(zhuǎn)箱后，移送到檢定實驗室，當作0.1級電流互感器按JJG 1021—2007規(guī)定進行誤差測量。測得的誤差與自動化檢定系統(tǒng)的測量結(jié)果相比，偏差應(yīng)不超過±0.025%(比值差)和±0.5′(相位差)。結(jié)果超出此值的數(shù)據(jù)比例不得超過總數(shù)的20%，且最大不超過±0.03%(比值差)和±0.6′(相位差)。

3.5 系統(tǒng)測量重復(fù)性

按計量用低壓電流互感器自動化檢定系統(tǒng)數(shù)量的50%隨機抽測。檢測方法和判定依據(jù)參照JJG 313—2010《測量用電流互感器檢定規(guī)程》、JJG 1021—2007《電力互感器檢定規(guī)程》以及DL/T668《測量用互感器檢驗裝置》的要求進行。

4 結(jié)束語

隨著自動化檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，自動化流水線檢定系統(tǒng)將逐漸取代傳統(tǒng)的手動檢定裝置。鑒于目前國內(nèi)尚無相關(guān)系統(tǒng)的檢定檢定標準，本文在介紹低壓電流互感器自動化檢定系統(tǒng)基本工作原理的基礎(chǔ)上，分析了該系統(tǒng)的誤差來源，探討性地提出了整檢方案。

[1] JJG 313—2010測量用電流互感器檢定規(guī)程[S].北京：中國計量出版社，2010

[2] Q/GDW 573—2010 計量用低壓電流互器感自動化檢定系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[S]

[3] 張杰梁，黃洪，方杰．電流互感器負荷箱的檢測及誤差分析[J].計量技術(shù)，2010(12)

[4] JJG 1021—2007電力互感器檢定規(guī)程[S].北京：中國計量出版社，2007

[5] DL/T 668—1999測量用互感器檢驗裝置[S]

[6] 張杰梁．電子式互感器校驗儀同相分量與正交分量的交叉影響研究[J].計量技術(shù)，2012(8)

[7] 彭學(xué)斌．提高實際負載下檢定電流互感器誤差的準確性[J].計量技術(shù)，2002(12)

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.2.18