高压计量箱在线校准仪的开发与应用

张志涛,张守武,陈付英（东营市产品质量监督检验所,山东东营257000）

高压计量箱在线校准仪的开发与应用

张志涛,张守武,陈付英
（东营市产品质量监督检验所,山东东营257000）

摘要：由于技术手段有限，国内外还没有相应的技术及设备用于高压计量箱现场整体校准，也就不可能对其实际计量结果给予正确评估，为保证供、用电双方的经济利益，提高用电管理水平，开发高压计量箱在线校准仪就显得非常迫切。在线校准仪主要采用了整体校准的思路，注重解决了抗干扰、硬件选择、无线传输技术等难点，它的开发与应用解决了高压计量装置的无法进行现场校准的难题，使得整体校准技术在应用上有了新的创新。

关键词：高压计量箱；在线校准仪；整体校准

1国内外研究状况

目前国内对传统的高压计量装置的检测方法是对电能表、计量用电压、电流互感器分别检测，当它们达到一定的准确度要求时，再使用误差综合的方法来评估高压电能计量装置整体的准确度。

国际上还没有高压电能计量装置在线校准的相关标准。国与国之间，在电能计量装置的在线校准上的实践也各不相同。有些国家，如欧洲国家，目前只使用离线检定的方法，通过使用便携的模拟负载（电压、电流源）进行电能计量装置的离线检定，并制定了相关的标准。但也有些国家已经自发地开始研究在线检验的条件和方法，例如德国和意大利，他们的有关在线校准的标准正处于起草阶段。

总的来说，高压电能计量装置的现场整体校准，国内外还没有相关成功的案例或报导。

2技术路线

2.1总体思路

对于高压计量箱在线校准仪的研发，在技术上的主要构思是标准表比对法，在线校准仪本身相当于一台高精度电能表，通过对6/10kV的三相中性点不接地系统，在一次高压侧直接对电压、电流取样，并计算功率，与现场使用的高压计量箱的计量结果进行直接比对，得到高压计量箱的动态综合误差。

2.2技术路线

为适应现场的工作环境，提高在线校准的可操作性，将数据采集与功率计算两个模块分开，采用无线连接的方式。数据采集模块集成到电流钳上，但要保证其工频耐压性能满足现场安全使用的要求。功率计算部分采用便捷式PC机，进行功率和误差的计算。这样，工作人员在现场进行操作时，接线非常简单，并且在校准操作时，与高压电压、大电流完全隔离，保证了工作人员的人身安全。高压计量箱在线校准仪研制过程中的技术难点及解决措施主要有：

2.2.1̓高电位下的抗干扰方法

由于装置是在高电压、高电场、大电流下工作，抗干扰的问题特别突出，经常出现信号中断，死机，损坏元件等故障。针对以上问题，装置采用了全屏蔽措施，将所有的元件全部屏蔽；针对接通采集头时产生火花所形成的干扰，装置采用了延时接通电源的方式解决；通过软件上控制，可以在出现通信故障时，在地电位端操作重启，保证了在出现干扰时校准仪可以重启；同时装置由多点接地方式改为一点接地，从工艺上为防干扰作了保证。

2.2.2̓选择合适的硬件保证电能计量的高精度

为保证测量精度，装置采用了16位A/D采集单元；采用电压、电流同步采集的方式可保证测量角差的精度；为保证在波形不太好的情况下的测量精度和负荷变动较快情况下的测量精度，采用高速采集和处理。

2.2.3̓无线通信方式的应用

在校准仪中，存在两个电位：一个是高电位，一个是接地低电位，两个电位差特别大，为了保证安全，把每相测量的电压、电流、功率及其他参数在高电位端运行，计算结果传输到低电位端处理。装置采用无线传输方式，既隔离了高电位又实现了信号传输的功能，极大地提高了装置的安全性，也大大提高了精度。

2.2.4̓整体校准技术的应用

高压计量箱的现场整体校准技术是在线路的实际负载情况下采用标准表对比的方法，将标准表与被检高压计量箱同时连接到线路中，即电压并连电流串连的方式在同一个计量点进行电能计量。这样就不需要将高压计量箱拆开，分别对电压互感器、电流互感器和电表进行检验，从而实现了整体校准。这种方法快速而且经济，不需要对客户线路进行变动，不存在接线错误或其它原因导致的计量偏差，同时也不影响客户的正常使用。

3在线校准仪的结构

高压计量在线校准仪采用标准表法进行高压计量箱的在线校准，因此校准仪本身就是一台高精度便携式的电能表。校准仪（见图1）主要由三部分组成，为低压信号数据采集模块、高压数据采集模块和校准仪主体。

低压数据采集模块实现电压等级为400V的低压用电系统的电能数据采集与计算，可在线校准各种低压电能表（包括高压计量箱内的电能表）；高压信号数据采集模块为三个互相独立的电流电压取样钳组成，可实现6/10kV系统的电能数据采集与计算。校准仪主体，采用PC机，主要实现功率、电能和误差的计算。

图1在线校准仪的结构

4在线校准仪的现场应用

高压计量箱现场校验（见图2）时，将三个高压计量杆公共接地端可靠接地后，依次打开三个高压计量杆控制开关，确认内部电路供电正常后，将高压计量杆挂接到三相线路上；选择电流钳量程，选择电压等级；将被校高压计量箱电表脉冲输出连接到校验仪脉冲输入口；输入被检表脉冲常数，读取被检表脉冲，当读取到设置数量的脉冲后，校准仪自动显示测量的相对误差，测试完毕。

图2高压计量现场校验示意图

5结论和分析

经过反复改进后高压计量在线校准仪，仪器能够实现以下主要功能：高压计量箱在线校验；高压计量箱电参数测量；高压计量箱互感器二次电能表校验；高压计量箱互感器二次电参数测量；高压计量箱互感器变比测量；高压计量箱互感器向量图及谐波分析。

在线校准仪经过校准（校准数据如表1），证明精度指标完全符合设计及在线校准要求，测试精度优于0.5级。

表1在线校准仪校准结果

6结语

高压计量箱在线校准仪主要用于高压计量箱的在线校准，可以对其实际计量结果给予正确评估，能够保证供、用电双方的经济利益，提高用电管理水平。它的开发与应用解决了高压计量装置的无法进行现场校准的难题，使得整体校准技术在应用上有了新的创新。

参考文献：

[1]电能计量装置技术管理规程（DL/T448-2000）中华人民共和国电力行业标准，备案号：7768-2000.中华人民共和国国家经济贸易委员会发布[S].

[2]IEC60044-8电子式电流互感器标准，国际电工委员会发布[S].