T-203A多功能电能表现场校验仪在现场运行电能表中的应用

黄照千

（宣威市供电有限责任公司，云南 宣威 655400）

电能表现场检验仪是一种适用于对现场运行电能表进行检验的仪器设备，可以用来确定表计的运行状况、接线方式等。现场校验仪的工作环境和使用特性确定了它的发展:外出作业要求体积更小、重量尽可能轻，现场没有操作台面使得大多数情况下是放置于地面工作，测量数据要求能够可靠地存储并能方便地进行交换:需要测量电能误差，就要求它首先是一个标准电能表，而且要方便现场操作，精度要高、功能要多、智能化程度要高；要进行接线检查，就要求它能进行向量分析，显示向量图、接线图，识别线路相别，所以电能表现场校验仪是标准电能表与向量分析软件的结合。

1 硬件工作原理

T-203A多功能电能表现场校验仪的原理框图如图1所示。被测电压经由精密电阻和继电器组成的可编程分压电路变换成幅度合适的小电压信号，经缓冲放大后送到高精度的A/D器件，以适当的采样速率将瞬时值转换成数字信号流。被测电流经内置的高精度电子补偿式互感器(直接接入式测量)或电子补偿式钳形互感器(钳表测量)将被测电流变换成幅度合适的小电流信号，由精密电阻取样转换成电压信号送到高精度的A/D器件，以适当的采样速率将瞬时值转换成数字信号流。被测电压、电流的数字信号在传送给FPGA逻辑电路时使用了光电耦合器，实现了被测电路与测试系统地的电气隔离，保证了测试的安全和测试数据的稳定。

图1 多功能电能表现场校验仪原理框图

由数字信号处理器DSP和FPGA组成高速的数字信号处理系统，对被测电压、电流的数字信号流进行实时分析计算，得出电压、电流、波形失真度、谐波含量、有功功率／电能、无功功率／电能、视在功率、相位、功率因数、频率等所需要的电参量。辅助电源由AC/DC电源模块、锂电池组及充电电路组成。AC/DC电源模块为系统和充电电路供电，充电电路负责对锂电池组充电.系统供电可在AC/DC电源模块和锂电池组间自动切换。

下面对用T-203校验仪对多功能电能表某些项目的检定原理和方法作一介绍。

2 对多功能电能表的现场授时

2.1 授时原理

授时部分的硬件由主机、GPS接收模块(已嵌入主机中)、多功能表、通讯电缆四部分组成。主机首先将接收到的GPS卫星时钟报文转换成时钟数据格式，然后通过通讯电缆传送至多功能电能表。

由于多功能表种类繁多，通讯规约不统一，通讯参数也不尽相同，有些多功能表在通讯过程中甚至还需要软件密码和硬件开关相配合使用，为了适应不同的规约，T-203校验仪在程序上单独设计了一个可随时添加的通讯模块 (如DLT/645协议等)，针对不同表的规约可以随时添加。

图2 最大需量的滑差示意图

2.2 授时操作方法

连接多功能电能表的485接口和T-203仪的通讯接口，通过操作进入授时画面，在该画面下显示GPS卫星时间、多功能电能表的时间和二者的时间误差。按“授时”软键后，提示操作者进行安全认证，口令输入正确后，开始向多功能电能表进行授时。在授时过程中，操作者依据画面提示使被测试电能表处于编程状态。

3 日计时误差测试

3.1 测试原理

T-203校验仪内部有一个高稳定度的标准频率源，依据被检表的基频输出脉冲，自动设置不同的检测方案，该方案由FPGA完成，以保证在0.5Hz～1MHz之间的测量精度。将测得的被检表的频率与设定频率进行比较.计算得出基频误差和日计时误差。系统将根据判定条件，确定被检表的日计时误差是否合格 (根据“JJG596-99规程”中的要求，日计时误差不能大于O.5秒/天)。

3.2 操作方法

进入日计时误差测试画面后.必须输入被试多功能电能表的标定时钟频率，仪器默认为1000Hz，输入后自动开始测量.在显示画面依次显示实测频率、基频误差、日计时误差和测试结论。

前提条件:被测多功能电能表的输出端子部分应该有电能表内部时钟输出引脚，如无此输出，试验将无法进行。

3.3 日计时误差主要技术指标

频率测量准确度:±0.2x10-6；日误差准确度:≤10ms；频率测量范围:0.5Hz～1MHz。

4 需量示值误差测试

4.1 测试原理

图2所示为最大需量的滑差示意图。t0为需量周期,实线与虚线之间的距离为滑差间隔时间。在t0周期内，读取内部标准表的电能值，并根据时间计算得到该周期内的平均功率，经过一个滑差间隔时间再读一个需量周期内标准表的电能值，并转换为功率值，同时比较这两个值的大小,大的数值将被记录，以便用来与下一个周期产生的数值进行比较，而后再进入下一个周期，再比较数值的大小，依此类推，直到整个滑动时窗结束，这样将得到一个在这个滑动时窗中最大的标准表功率值，再与从被校验表中读到的最大需量数值相比较，按照公式计算误差值。

4.2 测试步骤

第一步:一进入需量测试画面，首先自动读取并显示被校表的需量周期和滑差时间，同时把它们作为T-203校验仪的需量周期和滑差时间。也可以修改这两个参数，如选择需量周期=15min(分)，滑差时间=1min(分)。修改后一定要写入到被校表中，以使二者同步；第二步:按‘开始测试’软键，连续测试17分钟后按‘停止测试’；第三步:测试停止后，仪器自动读取多功能电能表的需量值，并与标准表数据比较，按照公式计算得出误差.判断被检表是否合格，最大需量示值误差为:式中P为被检表需量示值(kW)；Po为加在标准表上的实际功率，即标准功率表示值(kW)；γb电能表在试验负荷点的误差。

5 抄读多功能电能表的底度、费率时段

“抄读底度”试验的主要作用是将多功能电能表的正向有功、无功及反向有功、无功所对应的峰、平、谷、总、尖峰的电量值、最大需量值、费率时段、电网状态等读出,并记录保存。

点击按钮“抄读表”软键，系统首先读取表计地址,成功后再读取表计内部的数据。读取的数据项如下(电能的单位为kWh):

正、反向有功总电能、尖电能、峰电能、平平电能、谷电能；正、反向无功总电能、尖电能、峰电能、平平电能、谷电能；正、反向有功最大需量；时段、费率、断相次数、相断相时间等。

6 小结

用16位高速A/D采样，经双DSP高速数据运算，提高了测量准确度；用FPGA作为辅助逻辑控制电路.实现了四象限无功测量、电能脉冲转换、多功能表授时、需量测量、485通讯等功能，使整机体积小(一本书大小)，重量轻。系统误差采用软件进行修正，减少了元器件对误差的影响，提高了设备长期稳定性，能现场检验各种电子式、感应式，单相、三相三线、三相四线有功、无功电能表、复费率及多功能电能表，能按照《电能计量装置现场检验作业指导书》在现场规范检验测试工作。经现场使用，效果优良。

[1]孙方汉.电能计量装置及其正误接线[M].中国水利水电出版社，2004.

[2]白忠敏.电能计量柜设计安装使用手册[M].河南科学技术出版社，1995.