曲樂(lè)斌

摘要：近年來(lái)社會(huì)用電需求的不斷增大，電力工程建設(shè)數(shù)量也逐漸增多。面對(duì)日益增加的電力消耗，有必要確保電網(wǎng)電能計(jì)量的可靠性和穩(wěn)定性，維護(hù)雙方的利益，減少電力消耗糾紛。在任何計(jì)量工作都會(huì)產(chǎn)生誤差的問(wèn)題，電能計(jì)量也不例外，但計(jì)量誤差是可以采取一定的措施來(lái)減少，以此來(lái)保證電能計(jì)量裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，保證計(jì)量的準(zhǔn)確性和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。本文就 空載電能表計(jì)量巡檢測(cè)試儀設(shè)計(jì)與應(yīng)用 展開(kāi)探討。

關(guān)鍵詞：電能表;空載電流;極性判斷;電壓信號(hào)

引言

在電能計(jì)量裝置巡檢過(guò)程中，當(dāng)回路空載運(yùn)行，即電能表的空載電流很小，0.05A以下時(shí)，電能表現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試儀器均無(wú)法判斷電能表的極性和相位是否正確。對(duì)此研制了空載電能表計(jì)量巡檢測(cè)試儀，可在空載電流0.05A以下時(shí)判斷電能表的極性和相位是否正確。

1城市電網(wǎng)計(jì)量裝置安裝運(yùn)行現(xiàn)狀

（1）施工不規(guī)范。近年來(lái)，為了適應(yīng)城市發(fā)展，電網(wǎng)建設(shè)越來(lái)越完善，但總體上還沒(méi)有取得良好的發(fā)展效果。許多項(xiàng)目放寬了設(shè)計(jì)和施工的要求，因?yàn)槭┕挝幻つ孔非笫┕て?，留下了許多質(zhì)量隱患。對(duì)于計(jì)量裝置的構(gòu)造和操作環(huán)境的高度復(fù)雜性，它受到各種因素的極大影響。如果預(yù)先設(shè)計(jì)不合理，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件不了解，主觀設(shè)計(jì)不僅會(huì)增加施工難度，還會(huì)導(dǎo)致后期測(cè)量裝置出現(xiàn)問(wèn)題的可能性更大。（2）外界干擾大。城市建設(shè)速度加快，各種基礎(chǔ)設(shè)施和建設(shè)項(xiàng)目不斷增加，導(dǎo)致大量地下作業(yè)，尤其是管道數(shù)量不斷增加。在一定程度上，它也會(huì)對(duì)城市電網(wǎng)建設(shè)產(chǎn)生影響，即使是因?yàn)橄嚓P(guān)部門(mén)的聯(lián)系不及時(shí)，也會(huì)造成施工期間計(jì)量裝置的損壞，影響計(jì)量裝置的正常運(yùn)行。在城市建設(shè)中，采用機(jī)械挖掘、鉆井和頂管等施工工程分布廣泛，沒(méi)有明確規(guī)律，從根本上造成了電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)管理的難度。根據(jù)數(shù)據(jù)分析，過(guò)去城市電網(wǎng)計(jì)量裝置線路故障，由于外部因素引起的比例可達(dá)到2/3，這成為影響城市電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)鍵因素。（3）運(yùn)維難度大。計(jì)量裝置在施工過(guò)程中具有很強(qiáng)的隱蔽性，故障檢測(cè)和操作維護(hù)管理更加困難。特別是為了滿足不同地區(qū)的電能量計(jì)量要求，存在不同分類的電能量計(jì)量裝置，主要是包括5種類型的電能量計(jì)量裝置。不同類型的電能計(jì)量裝置對(duì)布線方法有不同的要求。例如，訪問(wèn)中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的電能計(jì)量裝置應(yīng)采用三相三線有功、無(wú)功電能表。由于電能計(jì)量裝置的分類和布線要求不同，計(jì)量裝置的運(yùn)行和維護(hù)都很困難，不利于維護(hù)電網(wǎng)企業(yè)和用戶的用電效率。

2空載電能表計(jì)量巡檢測(cè)試儀設(shè)計(jì)及測(cè)試

（1）極性判斷原理。新型測(cè)試儀極性判斷原理是比較電流、電壓回路中電壓信號(hào)的相位，為180°則判斷為極性正確，反之極性不正確。（2）硬件組成。測(cè)試儀由MCU（微處理器）、AD（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）、LCD（液晶顯示器）、過(guò)零檢測(cè)電路、濾波器、采樣電壓互感器和放大器組成。采用部件型號(hào)及功能見(jiàn)表1所示。

（3）硬件電路設(shè)計(jì)。測(cè)試儀電路原理圖如圖1所示，過(guò)零檢測(cè)電路包括第一過(guò)零檢測(cè)電路GL1和第二過(guò)零檢測(cè)電路GL2。濾波器包括第一濾波器LB1、第二濾波器LB2、第三濾波器LB3、第四濾波器LB4。第一采樣電壓互感器TV1的一次側(cè)和第二采樣電壓互感器TV2的一次側(cè)分別與三相三線電壓互感器TV的二次側(cè)級(jí)聯(lián)并接，TV1的二次側(cè)極性端和TV2二次側(cè)極性端均等電位相連，AD轉(zhuǎn)換器與MCU通過(guò)總線連接，MCU輸出端與LCD相連。第一放大器FD1的輸入端和第二放大器FD2的輸入端分別與L1相電流互感器L1-TA和L3相電流互感器L3-TA的二次極性端S1連接，F(xiàn)D1的輸出端和FD2的輸出端分別通過(guò)LB3和LB4與AD轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，F(xiàn)D1的放大控制端和FD2的放大控制端分別與MCU的輸入輸出控制端連接，實(shí)現(xiàn)電流信號(hào)放大倍數(shù)同步調(diào)節(jié)。LB1和LB2分別通過(guò)GL1和GL2與MCU的輸入端相連，過(guò)零檢測(cè)電路的作用是把正弦波變?yōu)門(mén)TL電平的方波傳至MCU，用來(lái)同步測(cè)量計(jì)算TV的相位。

3電能裝置檢驗(yàn)策略

隨著科技的迅速發(fā)展而逐步提高，產(chǎn)品質(zhì)量也在不斷穩(wěn)定，可以更準(zhǔn)確的進(jìn)行電能計(jì)量工作。對(duì)電能計(jì)量裝置進(jìn)行周期現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)時(shí)，如果按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)帶來(lái)一些負(fù)面的影響，比如安全風(fēng)險(xiǎn)較高，經(jīng)濟(jì)效益降低，可能產(chǎn)生一些不必要的浪費(fèi)，效率降低等。在上面我們已經(jīng)講到過(guò)，裝置有四種表現(xiàn)形式，分別是正常、注意、異常、和嚴(yán)重，這四種狀態(tài)可以有目的性的開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)。例如可以通過(guò)常規(guī)來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，則判斷計(jì)量裝置的運(yùn)行狀態(tài)為正常;當(dāng)可以通過(guò)在常規(guī)檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，計(jì)量裝置的運(yùn)行狀態(tài)應(yīng)為注意;當(dāng)可以按照實(shí)際適時(shí)的檢驗(yàn)時(shí)，計(jì)量裝置應(yīng)為異常;當(dāng)需要通過(guò)立即檢驗(yàn)時(shí)，計(jì)量裝置判斷為為嚴(yán)重，并應(yīng)該盡快查出原因，直到問(wèn)題解決。通過(guò)大量的實(shí)踐證明，要想知道計(jì)量裝置的運(yùn)行狀態(tài)，可以通過(guò)對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)的結(jié)果來(lái)進(jìn)行判斷。與之前規(guī)定好的檢驗(yàn)次數(shù)相比較，這在很大程度上減少了檢驗(yàn)員的工作時(shí)間，減輕了工作量。通過(guò)大量的事實(shí)可以證明，提高計(jì)量裝置年檢的工作效率可以在進(jìn)行電力營(yíng)銷的時(shí)候采取狀態(tài)檢驗(yàn)的方法。

4模擬試驗(yàn)

如圖2所示，在實(shí)驗(yàn)室中，采用0.05級(jí)5000A/1A互感器、2kVA升流器和1kVA調(diào)壓器組成1個(gè)電流發(fā)生回路，模擬小電流，在0.0026A小電流情況下，測(cè)試儀可以判斷電能表極性。如表2所示，在1%Ian情況下，二次電流為0.05A，實(shí)際電流也是0.05A，極性正確;如果把Ia2個(gè)端子KD交換，則二次電流為-0.05A，極性錯(cuò)誤。表3中，在0.01%Ian的小電流情況下，二次電流為0.005A，實(shí)際電流也是0.005A，極性正確;如果把KD2個(gè)端子交換，則二次電流為-0.005A，極性錯(cuò)誤。

5電網(wǎng)計(jì)量裝置運(yùn)維管理

（1）加強(qiáng)計(jì)量人員素質(zhì)培訓(xùn)。電能計(jì)量裝置的運(yùn)行和維護(hù)與城市電力用戶的正常電力需求有關(guān)。面對(duì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的用戶對(duì)電力服務(wù)提出了更高的要求，許多用戶具有不斷的法律和權(quán)利意識(shí)。加強(qiáng)電力公司必須更加重視電能計(jì)量管理，因?yàn)檫@不僅關(guān)系到電力公司的經(jīng)濟(jì)效益，也是滿足用戶需求的必要途徑。在這方面，要加強(qiáng)對(duì)計(jì)量人員的素質(zhì)培養(yǎng)，掌握電能計(jì)量裝置的業(yè)務(wù)技術(shù)和學(xué)習(xí)培訓(xùn)，建立一支技術(shù)精湛，服務(wù)優(yōu)良的專業(yè)運(yùn)行維護(hù)隊(duì)伍，電能計(jì)量裝置。運(yùn)行維護(hù)為實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量裝置運(yùn)行維護(hù)效率的不斷提高奠定了良好的基礎(chǔ)。（2）做好定期巡檢。對(duì)于電能計(jì)量裝置的運(yùn)行維護(hù)管理，應(yīng)當(dāng)完成現(xiàn)場(chǎng)周期檢定計(jì)劃，同時(shí)實(shí)施輪換和抽樣檢查措施，嚴(yán)格按照現(xiàn)場(chǎng)周期檢定計(jì)劃執(zhí)行，從而保證電能計(jì)量安裝穩(wěn)定運(yùn)行，避免因校準(zhǔn)不完整而導(dǎo)致設(shè)備故障。

結(jié)語(yǔ)

針對(duì)目前市場(chǎng)上的電能表測(cè)試儀器在空載電流很小情況下無(wú)法判斷其極性的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了空載電能表計(jì)量巡檢測(cè)試儀，該儀器操作簡(jiǎn)單、實(shí)用，且無(wú)需另外提供電源，直接使用二次測(cè)試回路電源供電，解決了現(xiàn)場(chǎng)取電困難的問(wèn)題，對(duì)變電站、進(jìn)出線間隔、設(shè)備更新改造以及新裝用戶裝置測(cè)量具有重要意義。

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