电气仪表计量检定及自动化分析研究

郑勇彬

（第八采油厂规划设计研究所仪表管理室，黑龙江 大庆 163000）

电气仪表是计量电学量的主要设备，计量检定是保证电气仪表计量准确度的重要手段，也是计量部门的主要工作。在我国，以往的电气仪表计量检定方法为整体检定法，通过评定电气仪表的计量性能出具检定证书，且目前大多数的计量检定分析集中于热力工程领域，该领域各种仪器设备中都发挥着至关重要的作用，为了保证其发挥正确的作用，就要做好仪器设备的温度、压力、流量和液位等重要参数计量的检定工作，有学者研究发现，在检定中会根据其应用范围分析，通过分散检测、单一分析、综合评价等手段，对热工仪器仪表计量装置的运行状态及运行性能进行检测。操作人员应从不同的运行阶段、不同的运行周期对运行数据进行检测，在一定程度上避免了由于数据检测上的疏漏而导致的后期评定结果不客观不准确的现象。但传统的电气仪表计量检定方法在实际应用中存在误差大的问题，导致电气仪表计量自动化分析谐波噪声比过大，电气仪表计量自动化分析效率低。因此，本文提出电气仪表计量检定及自动化分析研究，致力于从根本上降低电气仪表计量检定及自动化分析谐波噪声比，提高电气仪表计量检定精度。

1 电气仪表计量检定

在电气仪表计量检定过程中，必须在明确电气仪表计量检定流程的基础上完成检定工作。本文研究的电气仪表计量检定方法为总量检定方法，该方法主要是将电气仪表计量看作一个整体，通过检定电气仪表中电流和磁场垂直方向上产生的电势差，判断计量的精准度。

设此总量检定过程的计算表达式为V，可得公式（1）。

式中，M指的是电气仪表延时电流；N指的是电气仪表的灵敏度；S指的是电气仪表在磁场方向上的厚度；C指的是电气仪表电流导通时间；θ指的是测试台温度，单位为℃。

通过公式（1）得出电气仪表中电流和磁场垂直方向上产生的电势差后，利用电流传感器中的单片机读取电气仪表计量正常电流值。

测绘仪器计量检定自动检定系统标准接口共分为两部分：原始记录板块与数据处理中间件系统，本文使用标准接口技术，高效对接自动检定系统运行中产生的校准原始记录和现有计量业务数据，以及完成现有计量业务管理系统和自动检定系统内被检仪器基础数据与原始记录数据间的数据互传，自动生成检定证书报告，减少由于人工检定时出现校准差错。

原始记录板块采用Excel格式的记录板块管理、出证界面数据集自动化计量软件参数。记录板块管理是设计中最关键的部分，可以设定原始记录数据参数，为自动检定系统提供传参根据。出证界面数据是提供被检测仪器信息的凭据，而软件参数是按照原始记录板块设计提供的参数作为组装数据回传依据。数据处理中间件是完成不同系统数据互传，处理跨平台调用、跨语言调用和远程调用的部件。中间件可以完成如下操作任务。

（1）测试软件列表管理。该板块能够管理与维护现存自动化计量校准软件信息，储存测试软件ID、软件名称等。

（2）后台交互。管理与维护数据通道控制，起到用户连接、数据传送与接收、数据转换等作用。

2 电气仪表计量自动化分析方法

在电气仪表计量检定过程中，为进一步提高电气仪表计量精度，本文引进相对误差自动化分析方法，研究电气仪表计量自动化分析方法，具体内容如下文所述。

2.1 选定电气仪表计量自动化分析点位

本文将电气仪表计量自动化分析点位选取分为两种情况：对于基本量程的电气仪表，选择60%、70%、80%、90%以及100%的基本量程作为计量自动化分析点位；对于非基本量程的电气仪表，选择100%作为计量自动化分析点位。在此基础上，通过电流传感器测量计量自动化分析点位的输出电流有效值，与该点位实际输出电流的有效值进行对比，进一步确定电气仪表计量自动化分析点位电流导通时间的准确度。

2.2 计算电气仪表计量自动化分析相对误差

通过示波器显示的电气仪表计量自动化分析各个点位输出电流，并读取电流持续时间，计算电流导通时间误差。设电流导通时间误差为γ，则有公式（2）。

式中，T指的是试验台输出电流导通时间，单位为min；s指的是试验台实际输出电流导通时间，单位为min。

通过公式（2）得出电流导通时间误差，并测量电气仪表计量的绝缘电阻以及接地电阻。为确定电气仪表计量自动化分析点位输出电流有效值相对误差，本文将电流传感器串入试验台电流输出回路，利用电流传感器将电压转换为电流，可以在示波器上观测到电流变化曲线，此时，计算电气仪表计量自动化分析各个点位输出电流有效值为U，可得公式（3）。

式中，K指的是电流传感器变比，单位为Mv/A；I指的是试验台显示输出电流有效值。

根据公式（3）输出电流有效值计算公式可推导出电气仪表计量自动化分析相对误差的计算公式为r，可得公式（4）。

通过公式（4），可以得出电气仪表计量自动化分析相对误差，试验台显示输出电流有效值越大，则电气仪表计量自动化分析相对误差越高；反之，相对误差则越小。

2.3 实现电气仪表计量自动化分析

通常情况下，数据在终端的显示映射取值在0～1.0，通过计算每个数据的映射值，以此获得电气仪表计量自动化分析结果为Q，可得公式（5）。

式中，A指的是电气仪表计量自动化分析权值；ϕ指的是显示电气仪表计量自动化分析精度；E指的是电气仪表计量检定准确率。

通过公式（5），实现电气仪表计量自动化分析。

3 实例分析

3.1 实验准备

根据上述电气仪表计量检定及自动化分析的方法设计，设计实例分析。选取某电气仪表作为本次实验对象，该电气仪表参数要求表。

本次实验内容为测试两种方法下的自动化分析谐波噪声比，自动化分析谐波噪声比越低，证明自动化分析受到的噪声干扰越小，自动化分析精度越高。首先，使用本文设计方法自动化分析电气仪表计量，通过KPLery软件测试自动化分析谐波噪声比，记为实验组；而后使用传统方法自动化分析电气仪表计量，通过KPLery软件测试自动化分析谐波噪声比，记为对照组。设置实验次数为5次，记录实验结果。

3.2 实验结果分析与结论

分别使用本文方法与传统方法进行五次实验，通过KPLery软件测试自动化分析谐波噪声比结果，整理实验数据，如表1所示。

表1 自动化分析谐波噪声比对比结果

通过表1可得出如下的结论：本文设计的方法自动化分析谐波噪声比明显低于对照组，本文方法自动化分析谐波噪声比最高为0.056，相较对照组自动化分析谐波噪声比最低0.158更低，由此证明研究的电气仪表计量检定及自动化分析方法，能够实现电气仪表计量检定精准自动化分析，具有一定的现实意义。

4 结语

通过实验证明，本文研究方法具有一定的实用性，能够在一定程度上优化电气仪表计量检定及自动化分析方法。在后期的发展中，应加大本文研究方法在电气仪表计量检定及自动化分析中的应用力度。但是，此次研究未针对具体的参数进行计量和测试，下一步研究将考量具体参数计量检定过程中的精确度，进一步提高电气仪表的计量精度，为后续的电气仪表计量校准工作提供帮助。