第２６卷第２２期 甘肃科技 ｌ，０Ｚ．２６Ⅳ０．２２ ２０１０年１１月 Ｇａｎｓｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌ Ｎｏｖ． ２０１０ 浅谈电能表检定装置现状及技术要求 达文光 （甘肃省计量研究院，甘肃兰州７３００７０） 摘要：电能表多数用于电费结算或经济考核，是属于国家规定强检的计量器具。国家和电力行业检定规程规定对 新购入的电能表应进行首次检定，对运行中的电能表应进行定期检定。面对数量庞大的受检仪表，尤其是急剧增加 的各种高性能仪表，对检定工作提出了更高的要求。本文主要介绍了电能表检定装置现状及技术要求。 关键词：电能表检定装置；技术要求 中图分类号ＩＴＭ９３３．４ 随着我国电力改革的不断深入，电力投资、 时分割乘法器是所有模拟乘法器中准确度最高 经营和管理的主体都发生了较大变化，同时也对电 的一种，它的两个输入量都是模拟量（如电压与电 能计量仪表的准确度以及电能表检验装置提出了越 流），输出量也是模拟量（电压或电流），而且与输入 来越高的技术要求。特别是在城网、农网改造中，电 量的乘积成正比。将交流电压、电流作为乘法器的 能表检验装置的数量大大增加，其结构、原理以及功 输入量，则输出模拟量就与瞬时功率成正比。将乘 能和规范均与２０世纪９Ｏ年代初期的产品有很大的 法器输出进行滤波，取其直流分量，即与平均功率成 差异；国家标准ＧＢ／Ｔ １１１５０—２００１《电能表检验装 正比。将乘法器输出电压（或电流）进行ｕ—ｆ（或Ｉ 置》也于２００２年３月１日修订后颁布实施，其内容 —ｆ）转换，变成方波脉冲，即成为数字量。脉冲频率 也与原来内容有较大变动，国家计量检定规程ＪＪＧ 与输人功率的平均值成正比，脉冲个数与输入电能 ５９７—２００５《交流电能表检定装置检定规程》，在 成正比。这就是模拟式标准表的工作原理。由于时 ２００６年６月２０日颁布实施。主要参照了《１级和２ 分割乘法器具有很好的线性，所以可以获得很高的 级静止式交流有功电能表》 和《０．２ｓ和０．５ｓ级静 测量精度，功率测量的精度可以达０．００５％，电能测 止式交流有功电能表》 标准，增加了电磁兼容和 量的精度可以达到０．０１％。我国成功地使用和发 谐波影响等试验内容，并根据实际使用情况，补充了 展了这一技术，促使标准表制造行业发生了一场革 环境和工作条件对装置的影响。在技术要求和检验 命。 方法上都与老标准和ＪＪＧ ５９７—１９８９（交流电能表检 但是，由于测量原理的局限，模拟式标准表存在 定装置检定规程》有较大的改进和提高。 着先天不足，主要表现在功能单一，只适合测量有功 功率、电能，不适合测量电压、电流，也不适合测量无 １装置用标准表 功功率、电能、相位、功率因素、频率等。此外，这类 标准表是电能表检定装置的主标准器，是装置 型的标准表实现程控的难度大，成本也高，难以满足 的核心。我国标准电能表产品经历了从模拟乘法器 当代电能表检定装置的需求。 技术向采样计算技术发展和转换的过程。目前采用 １．２采样计算式标准表 采样计算技术的产品，凭借其先进的原理和优异的 由于电子技术的飞速发展，单一的宽量程标准 性能已经占据主流位置。采用模拟乘法器技术的产 表的制造技术已逐渐成熟，则装置中不需要配置标 品在功能方面处于明显的劣势，但由于其性能稳定， 准Ｔｖ、ＴＡ来实现对电压和电流量程的扩展，就可以 价格低廉，仍然在一些功能单一的电能表检定装置 完成对不同量程被检表的检定。这类型的标准表以 中使用。 其多功能、宽量限和智能化的特点受到广大用户的 １．１模拟式标准表 欢迎，对采用模拟乘法器技术的标准功率电能表形 从８Ｏ年代中期开始，一种电子模拟乘法器一时 成巨大冲击，新技术的应用导致标准表发生更新换 分割乘法器风靡全国，促使我国功率电能测量技术 代，目前，电子式多功能标准表已经稳居主导地位。 发生了重大的进步。 采样计算式标准表的工作原理是电压和电流经 第２２期 达文光：浅谈电能表检定装置现状及技术要求 ８３ 高精度信号采样电路和高精度、高速度～Ｄ转换器， 对交流电压、电流信号的瞬时值进行测量，由于分别 得到了电压、电流的瞬时值，故可方便地使用高速数 字信号处理技术，通过快速傅立叶变换和其他算法 对数字信号进行分析处理，按被测参数的定义可十 显示的信息量大，操作简便。输出电压、电流、相位 角、功率因数、频率等可任意设置，还可以多种细度 在线调节。为了满足电能表的跌落电压试验要求， 有些产品还提高了功率源的升降速度，允许连续进 行冲击通断，输出电压维持时间和间断时间可控制 分方便地计算出各相电压、电流的幅度、相位和相位 差，各相有功、无功、视在功率和总有功、总无功、总 视在功率、功率因数、频率等参数。还可以计算电 压、电流各次谐波的含量和失真度。由于得到的所 到毫秒级。 对装置的无功测量准确度，通过余弦原理得到 的无功基准，足够开展对目前大量使用的２级和３ 级无功电能表的检验。来源：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｅｄｅ．ｅｎ． 有参数均是数字量，故可利用软件校准技术对测量 方法和硬件电路带来的误差进行校正。 目前，采样计算式标准表已经成为电能表检定 装置首选的主标准器。需要引起注意的是，此标准 电能表的检定负载点应满足实际不同量程被检电能 表的需要，另外，在装置的误差测量时，应尽可能将 此装置在实际使用时的检验点的测量误差给予检 测。对装置中配套的标准电能表的准确度等级要 求，是根据国家电网公司《标准电能表检定的补充 规定》，对标准表本身的稳定性提出较高的要求。 规定装置中配套使用的０．０５级及以上等级的标准 电能表的误差在检定周期的相对变化量应不大于其 等级指数的２／３；０．１级及以下等级的标准电能表的 误差在检定周期的相对变化量应不大于其等级指数 的１／２。这是基于对标准电能表的稳定性而提出的 要求。 ２功率源 早期的电子式功率源采用模拟信号发生电路， 由集成器件组成工频振荡器，产生工频正弦信号，通 过可变电阻实现电压、电流调幅和调频，采用裂相电 路实现移相，通过线性电压放大和功率放大电路获 得必要的功率输出。这类模拟电路稳定性差，不易 实现程控。 随着电子技术的发展，在程控功率源产品中不 断运用新技术、新器件，例如运用了嵌入式控制技 术，软件校准技术等，大大地提高了这类产品的性 能。现在的电子式程控功率源几乎全部采用了数字 波形合成、数字调幅、数字变频、数字移相技术。信 号放大和功率放大一般采用线性电路，为了保证输 出稳定度，一般都使用了稳幅电路。 目前程控功率源产品的输出稳定度一般可达 ０．０１％／１００ｓ，最高可达０．００５％／１００ｓ。波形失真度 小于０．５％或０．２％。此外，功率源的控制特性也得 到了改善，多数产品采用了大屏幕液晶显示器，界面 对装置中配套的隔离电压互感器准确度要求与 相应等级的装置配备的标准电压互感器要求相同。 对已使用的装置，若达不到标准要求的，应限定范围 使用，例如对标准表的接入位置以及被检表的性质 等。 多绕组电压互感器的结构有二种，第一种是不 管试验多少只电能表，第一个绕组必须接人被检表， 即标准表端必须接人被检表，各绕组的负载也要求 尽量一致，对于此类装置，根据检定结果，必须限定 使用条件，才准许使用；第二种装置标准表的绕组是 单独的，其余２４或更多表位的负载可以在４～８ＶＡ 变化，对此类装置，经检定后，可根据被检表的具体 情况使用。 对于实际工作中需要进行电能表影响量试验的 装置，要在检定时对规定的影响量进行测试，应特别 注意谐波影响量试验条件和装置外接负载的大小和 负载性质。 对于装置的稳定性误差，主要是参照ＩＥＣ４３３— １９７４（测量用稳定电源装置》和ＪＪＧ ５９６—１９９９《电 子式电能表》的要求提出的，根据目前各单位的具 体使用情况，装置一般工作时间约为８—９ｈ，故需要 测试此期间的装置稳定性。 对监视仪表的要求。允许虚拟仪表或多功能表 监视，但是指标应满足：装置应配置监视输出量电 压、电流、功率、相位、频率及相序等必要的监视仪 表，其测量误差或功能应满足参比条件规定的允许 误差内调整所需的电参量。如果装置所配置的标准 表为多功能表，具有所需监视量的测量功能，可不配 备相应的监视仪表，但是在检验电能表时，装置应提 供上述输出量的监视。监视启动电流的测量误差应 不大于５％，启动功率的测量误差应不大于１０％（来 源：输配电设备网）。 对装置的功能：应具有启动电流测量功能、潜动 试验功能、三相电能表平衡负载和不平衡负载试验 以及校核电能表常数的功能。装置在潜动试验功能 甘肃科技 第２６卷 时，其电流回路应开路，这些功能是装置必须具有的 能表检定装置及其主标准器的准确度等级都要进一 基本功能；装置的其他检测功能，如最大需量检测等 应满足相应电能表检定规程的规定。 装置的热稳定性，对０．１级及以下准确度等级 的装置达到热稳定状态的时间应不超过３０ｍｉｎ，主 步提高。 根据目前国内外的发展动态，检定装置大体上 朝着以下几个方向发展： 一是多表位。电力工业的飞速发展和用电量的 要考虑此类装置量大面广，预热时间不宜过长，而对 ０．１级以上准确度等级的装置，无需特殊要求。 检定原始数据的处理应正确无误。当有外部设 急剧上升，特别是一户一表制电能计量收费方式的 推行，导致电能表的检定工作量激增。以往传统的 每次只能检定一块或几块表的方式已不能满足要 备通过适当的接口与装置相连接时，装置的计量性 能不应受到不利的影响。 ３宽量程标准表的问题 由于电子技术的飞速发展，单一的宽量程标准 表的制造技术已逐渐成熟，则装置中不需要配置标 准Ｔｖ、ＴＡ来实现对电压和电流量程的扩展，就可以 完成对不同量程被检表的检定。需要引起注意的 是，此标准电能表的检定负载点应满足实际不同量 程被检电能表的需要，另外，在装置的误差测量时， 应尽可能将此装置在实际使用时的检验点的测量误 差给予检测。 ４检定操作软件 现在的电能表检定装置几乎全部实现计算机操 作，检定软件就是装置的大脑，与装置的性能息息相 关。好的软件能够充分发挥硬件的潜力，扩展检定 功能，简化操作方法，加快速度，提高工作的效率和 质量，在最大程度上满足用户的需求。随着编程技 术的不断发展和用户信息的积累，操作软件不断升 级，水平日益提高。目前检定一般感应式和电子式 电能表的操作软件已经比较成熟，能够满足最基本 的要求，完成抽检、首检、周检等项目的要求。对装 置的软件要求。装置提供的各路误差监视应与计算 机显示的同步。自动检验装置的控制程序，在进行 被检表误差检定过程中，负载点切换过程的稳定时 间应小于１０ｓ。 ５ 电能表检定装置未来的发展 由于电能表的功能越来越多，准确度越来越高， 原理也越来越复杂，用户对电能表质量的要求也不 断提高，迫使电能表检定装置的性能和质量必须与 时俱进。目前安装式电能表的最高等级是０．２级， 随着技术的发展和生产的需要，不久将来必定会出 现有０．１级及以上的电能表。这些情况都表明，电 求，而大批量、大电流和全自动化校表已成为必然的 潮流。９Ｏ年代初，德国ＥＭＨ公司已开发出最多可 挂２４０块表的大批量校表架，如今瑞士的 ＬＡＤＩＳ＆ＧＹＲ公司和德国的ＳＩＥＭＥＮＳ公司又已推出 每次可挂１０００块电子表的特大批量校表架。国内 的产家也必须加大研发工作的力度，在保质保量的 前提下，能够自主自力制造出更多表位的校表架，以 适应社会的需要。 二是多功能。越来越多的用户要求按电能表国 家标准的规定，对波形影响（如单次谐波、直流和偶 次谐波、奇次谐波、次谐波影响等），短时过电流影 响等进行测试，这些试验难度较大，生产厂家应尽快 完成完善这些试验的功能。此外，多功能电能表众 多的扩展功能，如失压、失流事件记录，数据曲线，电 压合格率、负荷控制、铁损铜损等也期望予以检定。 检定多表位多功能电能表时，由于检验项目较 多，需要的时间也较长。随着技术的进步，要进一步 提高检定的速度，以缩短检定的时间。 目前各种多功能电能表的通信规约虽然都是按 照（（多功能电能表通信规约》的要求制定，但是检 验多功能电能表时，检定装置必须使用电能表制造 厂商提供的通信规约，因而不能保证通信的标准化， 这就增加了检定装置的复杂性，给生产厂商和用户 带来很大的不便，因此国家必须出台一项标准文件， 以规范检定装置的通信规约。 参考文献： ［１］ 张有顺．电能计量基础［Ｍ］．中国计量出版社，２００２． ［２］ 董永新．电能表校验（中级工）［Ｍ］．中国电力出版社， ２ｏ０２． ［３］ ＣＢ／Ｔ １７２１５—１９９８，１级和２级静止式交流有功电能 表［Ｓ］． ［４］Ｃ，Ｂ／Ｔ １７８８３—１９９９，０．２ｓ和０．５ｓ级静止式交流有功电 能表［Ｓ］． ［５］ＪＪＧ ５９７—２００５，交流电能表检定装置检定规程［Ｓ］． ［６］ＣＢ／Ｔ ｌ１１５０—２００１，电能表检验装置［Ｓ］．
