空载电能表计量巡检测试仪设计与应用

曲乐斌

摘要：近年来社会用电需求的不断增大，电力工程建设数量也逐渐增多。面对日益增加的电力消耗，有必要确保電网电能计量的可靠性和稳定性，维护双方的利益，减少电力消耗纠纷。在任何计量工作都会产生误差的问题，电能计量也不例外，但计量误差是可以采取一定的措施来减少，以此来保证电能计量装置的平稳运行，保证计量的准确性和企业经济效益。本文就 空载电能表计量巡检测试仪设计与应用 展开探讨。

关键词：电能表;空载电流;极性判断;电压信号

引言

在电能计量装置巡检过程中，当回路空载运行，即电能表的空载电流很小，0.05A以下时，电能表现场测试仪器均无法判断电能表的极性和相位是否正确。对此研制了空载电能表计量巡检测试仪，可在空载电流0.05A以下时判断电能表的极性和相位是否正确。

1城市电网计量装置安装运行现状

（1）施工不规范。近年来，为了适应城市发展，电网建设越来越完善，但总体上还没有取得良好的发展效果。许多项目放宽了设计和施工的要求，因为施工单位盲目追求施工期，留下了许多质量隐患。对于计量装置的构造和操作环境的高度复杂性，它受到各种因素的极大影响。如果预先设计不合理，对现场条件不了解，主观设计不仅会增加施工难度，还会导致后期测量装置出现问题的可能性更大。（2）外界干扰大。城市建设速度加快，各种基础设施和建设项目不断增加，导致大量地下作业，尤其是管道数量不断增加。在一定程度上，它也会对城市电网建设产生影响，即使是因为相关部门的联系不及时，也会造成施工期间计量装置的损坏，影响计量装置的正常运行。在城市建设中，采用机械挖掘、钻井和顶管等施工工程分布广泛，没有明确规律，从根本上造成了电网运行维护管理的难度。根据数据分析，过去城市电网计量装置线路故障，由于外部因素引起的比例可达到2/3，这成为影响城市电网运行状态的关键因素。（3）运维难度大。计量装置在施工过程中具有很强的隐蔽性，故障检测和操作维护管理更加困难。特别是为了满足不同地区的电能量计量要求，存在不同分类的电能量计量装置，主要是包括5种类型的电能量计量装置。不同类型的电能计量装置对布线方法有不同的要求。例如，访问中性点绝缘系统的电能计量装置应采用三相三线有功、无功电能表。由于电能计量装置的分类和布线要求不同，计量装置的运行和维护都很困难，不利于维护电网企业和用户的用电效率。

2空载电能表计量巡检测试仪设计及测试

（1）极性判断原理。新型测试仪极性判断原理是比较电流、电压回路中电压信号的相位，为180°则判断为极性正确，反之极性不正确。（2）硬件组成。测试仪由MCU（微处理器）、AD（模数转换器）、LCD（液晶显示器）、过零检测电路、滤波器、采样电压互感器和放大器组成。采用部件型号及功能见表1所示。

（3）硬件电路设计。测试仪电路原理图如图1所示，过零检测电路包括第一过零检测电路GL1和第二过零检测电路GL2。滤波器包括第一滤波器LB1、第二滤波器LB2、第三滤波器LB3、第四滤波器LB4。第一采样电压互感器TV1的一次侧和第二采样电压互感器TV2的一次侧分别与三相三线电压互感器TV的二次侧级联并接，TV1的二次侧极性端和TV2二次侧极性端均等电位相连，AD转换器与MCU通过总线连接，MCU输出端与LCD相连。第一放大器FD1的输入端和第二放大器FD2的输入端分别与L1相电流互感器L1-TA和L3相电流互感器L3-TA的二次极性端S1连接，FD1的输出端和FD2的输出端分别通过LB3和LB4与AD转换器的输入端相连，FD1的放大控制端和FD2的放大控制端分别与MCU的输入输出控制端连接，实现电流信号放大倍数同步调节。LB1和LB2分别通过GL1和GL2与MCU的输入端相连，过零检测电路的作用是把正弦波变为TTL电平的方波传至MCU，用来同步测量计算TV的相位。

3电能装置检验策略

随着科技的迅速发展而逐步提高，产品质量也在不断稳定，可以更准确的进行电能计量工作。对电能计量装置进行周期现场检验时，如果按照现行标准，会带来一些负面的影响，比如安全风险较高，经济效益降低，可能产生一些不必要的浪费，效率降低等。在上面我们已经讲到过，装置有四种表现形式，分别是正常、注意、异常、和严重，这四种状态可以有目的性的开展现场检验。例如可以通过常规来进行检验时，则判断计量装置的运行状态为正常;当可以通过在常规检验的基础上进行检验时，计量装置的运行状态应为注意;当可以按照实际适时的检验时，计量装置应为异常;当需要通过立即检验时，计量装置判断为为严重，并应该尽快查出原因，直到问题解决。通过大量的实践证明，要想知道计量装置的运行状态，可以通过对其运行状态的结果来进行判断。与之前规定好的检验次数相比较，这在很大程度上减少了检验员的工作时间，减轻了工作量。通过大量的事实可以证明，提高计量装置年检的工作效率可以在进行电力营销的时候采取状态检验的方法。

4模拟试验

如图2所示，在实验室中，采用0.05级5000A/1A互感器、2kVA升流器和1kVA调压器组成1个电流发生回路，模拟小电流，在0.0026A小电流情况下，测试仪可以判断电能表极性。如表2所示，在1%Ian情况下，二次电流为0.05A，实际电流也是0.05A，极性正确;如果把Ia2个端子KD交换，则二次电流为-0.05A，极性错误。表3中，在0.01%Ian的小电流情况下，二次电流为0.005A，实际电流也是0.005A，极性正确;如果把KD2个端子交换，则二次电流为-0.005A，极性错误。

5电网计量装置运维管理

（1）加强计量人员素质培训。电能计量装置的运行和维护与城市电力用户的正常电力需求有关。面对经济的快速发展，越来越多的用户对电力服务提出了更高的要求，许多用户具有不断的法律和权利意识。加强电力公司必须更加重视电能计量管理，因为这不仅关系到电力公司的经济效益，也是满足用户需求的必要途径。在这方面，要加强对计量人员的素质培养，掌握电能计量装置的业务技术和学习培训，建立一支技术精湛，服务优良的专业运行维护队伍，电能计量装置。运行维护为实现电能计量装置运行维护效率的不断提高奠定了良好的基础。（2）做好定期巡检。对于电能计量装置的运行维护管理，应当完成现场周期检定计划，同时实施轮换和抽样检查措施，严格按照现场周期检定计划执行，从而保证电能计量安装稳定运行，避免因校准不完整而导致设备故障。

结语

针对目前市场上的电能表测试仪器在空载电流很小情况下无法判断其极性的问题，设计了空载电能表计量巡检测试仪，该仪器操作简单、实用，且无需另外提供电源，直接使用二次测试回路电源供电，解决了现场取电困难的问题，对变电站、进出线间隔、设备更新改造以及新装用户装置测量具有重要意义。

参考文献

[1]内蒙古电力（集团）有限责任公司.内蒙电力（集团）有限责任公司电计量工作管理标准（试行）[S].呼和浩特：内蒙古电力（集团）有限责任公司，2017：10.

[2]全国电磁计量技术委员会.测量用电流互感器：JJG313—2010[S].北京：中国计量出版社，2015：1-2.