电气仪表计量检定及自动化探究

段志明

（国网吕梁供电公司）

0 引言

当前电气仪表在各行各业得到广泛应用，起到优化系统并改进自动化仪表功能。基于自动化仪表发展的实际情况，结合实际使用需求，可以对电气仪表进行自动化校验和智能化管理，以推动工业发展。然而，目前在电气仪表计量检定的实际操作过程中，不难发现无论是计量检定方法还是设备，都面临一些问题，例如计量检定方法与设备落后，工作人员操作不熟练等，而且自动化的实现也需要不断推进。因此，结合电气仪表计量检定与自动化的分析，希望通过谐波噪声比的分析，提高电气仪表计量检定的精度。

1 电气仪表计量检定概述

电气仪表在电学计量领域是不可缺少的专业设备，计量检定法的主要优势在于电气仪表的计量准确，其在计量部门工作中更是至关重要［1］。以往电气仪表计量检定比较常见的方法是整体检定法，此方法检定对象为电气仪表计量性能，同时具有评估、自动生成检定证书的优势。但经过改进之后，当前计量检定分析更以热力工程为主，相关仪器设备也非常重要。要充分发挥各项仪器设备的作用，必须对重要参数进行检定，包括仪器设备的温度、压力和流量等。

电气仪表计量检定中的具体流程非常重要，本次分析主要采用总量检定法，将电气仪表计量作为整体，检定电气仪表的电流、磁场垂直方向之后，两者之间会形成电势差，那么根据此电势差可以判断计量精度。根据如下公式计算电势差：

其中，M表示电气仪表延时电流；N表示电气仪表灵敏度；S表示磁场方向电气仪表厚度；C表示电气仪表电流导通时间；θ表示测试台温度。

在实际计量检定中，可以通过测量电势差和已知的电场强度、磁感应强度和长度，来计算电流传感器的计量精度。通过对多个电流传感器进行计量检定，并比较其计量结果，可以评估不同电流传感器的性能和准确度。

搭建测绘仪器计量检定自动化系统，该系统的标准接口由原始记录板块和数据处理中间件系统组成。根据此次电气仪表计量检定的基本要求，主要选择标准接口技术，而且该技术和其他数据对接，包括自动检定系统投入使用后形成的校准原始记录和现有计量业务数据。计量业务管理系统和自动检定系统内部生成的被检仪器基础数据与原始记录数据之间相互传输，从而在系统中自动生成检定证书报告。这不仅提高了检定效率，还可以避免传统人工检定结果精准性方面的问题［2］。

系统中包括诸多组成部分，具体为： （1）原始记录板块。此版块负责记录板块管理、出证界面数据集、自动化计量软件等所有参数的记录，尤其是设计环节，记录板块管理发挥着重要作用，工作人员根据实际需求设定好原始记录数据参数，可以作为自动检定系统参数传递中非常重要的参考依据。出证界面数据集的作用是被检测仪器信息的分析凭据，软件参数是按照原始记录板块设计参数，将数据进行组装之后，再回传至系统中。（2）数据处理中间件。此部分负责不同系统数据的互传，具体可以实现数据跨平台、跨语言以及远程的调用。

2 电气仪表计量检定的几种方法

2.1 分量检定法

在电气仪表计量检定的实际操作中，由于各种产品类型不同，检定对象也比较多，这增加了计量检定的工作量和调查检测的难度。采用分量检定法的本质在于抓住特殊和典型情况。针对一系列产品，需要准确捕捉到所有产品的异同点，特别是一类产品的差异点，在分量检定时必须予以重视。只有这样，才能更深入地分析一类产品，确保产品的标准性和规范性。通过类似于抽样调查的分量检定法，有利于节约产品检定成本。

2.2 总量检定法

总量检定法在电气仪表检定中比较常见。该检定方法具有很强的技术性，在国际层面也非常先进，是目前国内外电气仪表计量检定中普遍使用的方法［3］。应用总量检定法通常需要在标准装置上安装被检测热能表，工作人员会比较热能表中显示的热能示值与标准装置显示的标准热能值，并计算两者之间的误差。计算公式如下：

式中，hli、h0i分别代表高温与低温条件下水的比焓值。计算得到的热能示值误差，可通过公式（3）表示：

式中，δm代表热能示值误差；Qs代表标准装置显示累计热能；Qm代表被检热能表显示累计热能。

2.3 模糊分析法

在进行电子仪器仪表检定之前，工作人员需要对现场的电子仪器进行考察，了解现场所有电子仪表的情况。通常在检查电子仪器仪表的过程中，工作人员采用模糊分析法，该方法主要包括以下五个流程：（1）对模糊变量空间进行定义研究； （2）应用模糊变量空间分析方法； （3）关联分析变量和模糊变量空间；（4）输出模糊变量空间的有效数据；（5）研究分析变量作为控制变量，工作人员联系分析变量和模糊变量空间构建数学模型，从而得到主观性结果，作为行为数据多变量分析的依据。除了上述流程外，模糊分析法的应用还需要结合工作人员的经验，根据电子仪表实际使用程度展开具体分析。

3 电气仪表计量自动化实例分析

3.1 自动化分析流程

为了实现电气仪表计量检定的自动化目标并提高计量精确度，可以采用相对误差自动化分析法。在自动化实践之前，需要确定电气仪表计量的自动化分析点位，并计算相对误差。选定电气仪表计量的自动化分析点位这一阶段，常见情况有两种： （1）基本量程电气仪表点位的确定，建议是60%、70%、80%、90%、100%基本量程；（2）非基本量程电气仪表点位则是以100%基本量程为主［4］。工作人员在此环节还需要应用电流传感器，采集输出电流有效值，将采集到的数据对比对应点位实际输出电流有效值，便可以得知电流导通时间，从而确保数据的准确性。

计算相对误差这一阶段，工作人员可以应用示波器，清晰显示输出电流数值，工作人员在获得电流持续时间的数据之后，便可以开始计算电流导通时间误差，计算公式如下：

其中，T代表试验台的输出电流导通时间；s代表试验台的实际输出电流导通时间。据此进行电气仪表计量绝缘电阻和接地电阻的测量工作。

为了进一步明确电气仪表计量自动化分析点位输出电流有效值的相对误差，电流传感器以串联的形式与试验台电流输出回路相连接，其间应用电流传感器，将形成的电压转化为需要的电流，根据电流变化计算电气仪表计量自动化分析点位的输出电流有效值，计算公式如下：

其中，K代表电流传感器的变比；I代表试验台显示的输出电流有效值。

在公式（5）的基础上推导获得相对误差计算公式，即：

通过公式（6）便可计算得到电气仪表计量自动化分析的相对误差。对比分析可知，输出电流有效值大则相对误差大，相反，相对误差便会减小［5］。

计算相对误差之后，便可开展电气仪表计量自动化分析。终端上所显示的映射取值范围在0～1.0之间，计算数据映射值获得最终结果，此环节可以使用如下公式表示：

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

3.2 工业仪表自动化建议

（1）提高工作人员专业水平

首先，加强自动化人才的培养。为了培养具备高水平电气仪表计量检定技术的工作人员，应组织员工培训，指导他们学习行业内的自动化检定方法。其次，建立计量检定规范制度，确保人才培养计划有序进行。在制定规章制度时，应结合实际情况，加强针对性，促使规章制度能够在电气仪表计量检定工作中得到有效执行，规范检定行为。最后，积极推行奖惩制度，激发所有工作人员在电气仪表计量检定自动化工作中的积极性，鼓励他们利用业余时间学习。从企业的角度来看，还应定期组织针对专业人员的培训活动，为他们提供培养专业技能的机会。对于表现优秀的员工，应给予鼓励，使他们能够在工作中积累电气仪表计量检定自动化方面的经验，提升自动化检定水平。

（2）健全管理组织计划

企业在负责电气仪表计量检定及自动化的组织工作时，需要制定完善的管理组织计划。在制定组织计划的初期，应提出多个备选方案，以应对不确定的情况，确保计划始终处于可控范围内。除了制定管理组织计划外，还需要选择一名负责人，能够按时完成电气仪表计量检定管理工作。在计划实施的各个过程和环节中，都应配备专业的管理人员。只有这样，才能对工作人员施加压力，确保高质量、高效率地完成电气仪表计量检定及自动化组织计划的相关工作。

3.3 实例分析

前期准备阶段选择了特定的电气仪表进行实验分析。本次实验分析的目标是采用不同方法对谐波噪声比进行自动化分析。如果谐波噪声低，即可得知噪声并不是自动化分析的直接影响因素，而且精度也相对较高。实验设计中，我们主要使用了PLery软件对电气仪表计量进行自动化分析，将其作为实验组［6］。同时，我们还使用传统方法，在KPLery软件中进行电气仪表计量的自动化分析，作为对照组。本次实验共进行了3次，并记录了结果。

通过实验组与对照组的3次实验，在KPLery软件中自动化分析谐波噪声比的结果对比，得出数据见下表。根据表中数据可知，实验组自动化分析谐波噪声比的最大值是0.058，与对照组的最小值0.156相比，前者更低。所以，电气仪表计量检定及自动化具有应用、推广价值。

表自动化分析谐波噪声比实验数据

4 结束语

综上所述，要实现电气仪表计量检定及自动化的目标，需要在电气仪表计量检定过程中广泛应用先进技术与设备，利用自动化技术提高计量检定的效率与精度，为电气仪表的运行和使用提供支持。此外，为了全面实现电气仪表的自动化，工作人员还需要从自身入手，掌握行业内最新的技术手段，利用业余时间学习新技术，转变传统的电气仪表计量检定工作理念，降低人工计量检定可能引发误差的概率，进一步推动电气仪表计量检定智能化目标的实现。