CN102411135A - 电能表电快速瞬变脉冲群抗扰度试验测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电能表电快速瞬变脉冲群抗扰度试验测试装置及测试方法，可进行有功、无功以及大电流负载等试验。电能表检验装置电压端口与电压线路电源滤波器输入端口连，电压线路电源滤波器输出端口与电快速瞬变脉冲群试验信号发生器输入端口连，电能表检验装置电流端口与电流线路电源滤波器输入端口连，电能表检验装置脉冲端口与脉冲线路滤波器输入端口连。测试时，电快速瞬变脉冲群试验信号发生器产生的脉冲群干扰信号通过电压线路进入受试电能表，电能表检验装置给受试电能表提供工作所需电压和电流信号并获得电能表误差值，电压线路电源滤波器、电流线路电源滤波器和脉冲线路滤波器分别在电压线路、电流线路和脉冲线路上滤波以消除干扰。
Description
技术领域
本发明涉及一种电能表电快速瞬变脉冲群抗扰度试验测试装置及测试方法。
背景技术
目前，公知的电能表电快速瞬变脉冲群抗扰度试验测试装置是由电快速瞬变脉冲群试验信号发生器、电源装置和实际负载（电阻性负载）组成的。试验时，电快速瞬变脉冲群试验信号发生器产生脉冲群干扰信号，通过电源线路进入电能表。电源装置给受试电能表提供工作所需的电压信号，实际负载给受试电能表提供工作所需的电流信号，后采用人工方法记录电能表脉冲数并与理论值进行比较以估算获取电能表误差值。这种试验配置不能完全满足电能表标准GB/T 17215.211-2006对电快速瞬变脉冲群抗扰度试验的要求，主要存在以下缺陷：
1．由于实际负载基本上都是有功的，即使存在无功分量，也无法准确控制，因此电能表无功负载试验无法进行。
2．实际负载工作时会产生热量，要求最大电流不能太大，一般在10A之内。当电能表的基本电流比较大，比如30A时，就难以满足标准要求的电流数值。
3．采用人工方法记录电能表脉冲数并与理论值进行比较以估算获取电能表误差值，严重影响工作效率。并且试验要连续观测、记录电能表脉冲个数，由于人眼疲劳等因素，容易造成计数遗漏、错误，会对电能表基本误差的计算产生影响，使之出现偏差，影响试验结果的判断。
发明内容
本发明的目的是克服现有的电能表电快速瞬变脉冲群抗扰度试验测试装置不能进行无功负载试验、大电流负载试验以及在试验过程中不能自动记录电能表脉冲数以获取电能表误差值的不足，提供一种电能表电快速瞬变脉冲群抗扰度试验测试装置及测试方法。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：本发明电能表电快速瞬变脉冲群抗扰度试验测试装置包括电快速瞬变脉冲群试验信号发生器、电能表检验装置、电压线路电源滤波器、电流线路电源滤波器和脉冲线路滤波器，所述电能表检验装置的电压端口与电压线路电源滤波器的输入端口连接，电压线路电源滤波器的输出端口与电快速瞬变脉冲群试验信号发生器的输入端口连接，电能表检验装置的电流端口与电流线路电源滤波器的输入端口连接，电能表检验装置的脉冲端口与脉冲线路滤波器的输入端口连接。
优选地，本发明所述电压线路电源滤波器为2阶LC滤波器。
优选地，本发明所述电压线路电源滤波器包括依次电连接的第一扼流圈、第一电容、第二扼流圈和第二电容；所述第一扼流圈、第二扼流圈中的其中一个扼流圈的磁芯为超微晶磁环，另一个扼流圈的磁芯为铁氧体磁环。
优选地，本发明所述电流线路电源滤波器为2阶LC滤波器。
优选地，本发明所述电流线路电源滤波器包括依次电连接的第一扼流圈、第一电容、第二扼流圈和第二电容；所述第一扼流圈、第二扼流圈中的其中一个扼流圈的磁芯为超微晶磁环，另一个扼流圈的磁芯为铁氧体磁环。
优选地，本发明所述脉冲线路滤波器包括滤波电路、电压比较电路和隔离电源电路，所述滤波电路、电压比较电路分别与隔离电源电路连接，滤波电路和电压比较电路连接。
优选地，本发明所述滤波电路为RC滤波电路或LC滤波电路。
优选地，本发明所述电压比较电路包括相互电连接的电压比较器和光电耦合器。
使用本发明上述测试装置进行电能表电快速瞬变脉冲群抗扰度试验的测试方法如下：
在电能表电快速瞬变脉冲群抗扰度试验过程中，电能表检验装置所产生的电压信号经电压线路电源滤波器输送到电快速瞬变脉冲群试验信号发生器，形成被干扰的电压信号并输送到受试电能表中；
受试电能表中被干扰的电压信号经电快速瞬变脉冲群试验信号发生器输送到电压线路电源滤波器进行滤波处理以消除干扰，后将消除干扰后的电压信号输送到电能表检验装置中；
电能表检验装置所产生的电流信号经电流线路电源滤波器输送到受试电能表中；
受试电能表中被干扰的电流信号经电流线路电源滤波器进行滤波处理以消除干扰，后将消除干扰后的电流信号输送到电能表检验装置；
受试电能表中被干扰的脉冲信号经脉冲线路滤波器进行滤波处理以消除干扰，后将消除干扰后的脉冲信号输送到电能表检验装置，由电能表检验装置中的误差处理器计算得出相应的电能表误差值。
本发明的工作原理如下：
电能表检验装置产生受试电能表工作所需的电压信号，经电压线路滤波器和电快速瞬变脉冲群试验信号发生器后提供给受试电能表；电能表检验装置产生受试电能表工作所需的电流信号，经电流线路滤波器和电快速瞬变脉冲群试验信号发生器后提供给受试电能表；电能表产生的脉冲信号经脉冲线路滤波器进入电能表检验装置，由电能表检验装置中的误差处理器计算得出相应的电能表误差值。在电快速瞬变脉冲群抗扰度试验过程中，电快速瞬变脉冲群试验信号发生器产生脉冲群干扰信号，该脉冲群干扰信号通过电压线路进入受试电能表，利用电压线路电源滤波器、电流线路电源滤波器和脉冲线路滤波器分别在电压线路、电流线路和脉冲线路上进行滤波以消除干扰，从而确保电能表检验装置始终正常工作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明测试装置能完全满足电能表标准GB/T 17215.211-2006对电快速瞬变脉冲群抗扰度试验的要求，可以在试验过程中自动记录电能表脉冲数以获取电能表误差值，能够进行有功负载、无功负载以及大电流负载等试验；可以显著降低试验人员工作量，提高工作效率，并且记录的试验数据更加全面，更加准确。
2.现有技术的电能表电快速瞬变脉冲群抗扰度试验都是使用实际负载进行的；而本发明针对试验的干扰信号特性，利用电压线路电源滤波器、电流线路电源滤波器和脉冲线路滤波器分别在电压线路、电流线路和脉冲线路上进行滤波以消除干扰，确保在进行电快速瞬变脉冲群抗扰度试验时，电能表检验装置可以始终正常工作，完全满足了标准的试验要求。
3. 使用本发明装置进行试验，电压电流的稳定性得到保证，测量得到的电能表基本误差值偏差很小，可以显著提高试验结果判断工作的准确性和效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明；
图1是本发明测试装置的工作原理框图；
图2是本发明测试装置的结构框图；
图3是本发明测试装置中电压线路电源滤波器的工作原理框图；
图4是本发明测试装置中电流线路电源滤波器的工作原理框图；
图5是本发明测试装置中脉冲线路滤波器的工作原理框图；
图6是本发明测试装置中电压比较电路的工作原理框图；
图中,1.电快速瞬变脉冲群试验信号发生器, 2. 受试电能表, 3.电能表检验装置, 4.电压线路电源滤波器, 5.电流线路电源滤波器，6.脉冲线路滤波器，7.电能表的电压端口，8.电能表的电流端口，9.电能表的脉冲端口，10.电能表检验装置的电压端口，11.电能表检验装置的电流端口，12.电能表检验装置的脉冲端口， 13.电压线路电源滤波器的输入端口， 14.电压线路电源滤波器的输出端口，15.电流线路电源滤波器的输入端口，16.电流线路电源滤波器的输出端口，17. 脉冲线路滤波器的输入端口，18.脉冲线路滤波器的输出端口，19.电快速瞬变脉冲群试验信号发生器的输入端口, 20.电快速瞬变脉冲群试验信号发生器的输出端口。
具体实施方式
如图1和图2所示，在本发明电能表电快速瞬变脉冲群抗扰度试验测试装置中，电能表检验装置3的电压端口10与电压线路电源滤波器4的输入端口13连接，电压线路电源滤波器4的输出端口14与电快速瞬变脉冲群试验信号发生器1的输入端口19连接，电能表检验装置3的电流端口11与电流线路电源滤波器5的输入端口15连接，电能表检验装置3的脉冲端口12与脉冲线路滤波器6的输入端口17连接。
使用本发明电能表电快速瞬变脉冲群抗扰度试验测试装置进行电能表电快速瞬变脉冲群抗扰度试验时，将电快速瞬变脉冲群试验信号发生器1的输出端口20和电能表2的电压端口7相连，将电流线路电源滤波器5的输出端口16和电能表2的电流端口8相连，将脉冲线路滤波器6的输出端口18和电能表2的脉冲端口9相连。试验台的布置按照电能表国家标准要求进行。
在本发明中,电快速瞬变脉冲群试验信号发生器1可用瑞士TESEQ公司（原瑞士SCHAFFNER公司）的NSG2025脉冲群试验信号发生器；电能表检验装置3可用海盐凯普电子科技有限责任公司的便携式三相电能表检验装置KP-3001C。
在电能表电快速瞬变脉冲群抗扰度试验过程中，电能表检验装置3中产生的电压信号和电流信号是以交流的形式进行输送的，其频率通常为50Hz。其中，电压信号的电压值为受试电能表2的参比电压；电流信号的电流值为受试电能表2的基本电流（或相应的额定电流），电流信号的功率因数按照电能表标准规定的数值进行设定。
电快速瞬变脉冲群试验信号发生器1产生脉冲群干扰信号。NSG2025脉冲群试验信号发生器产生的脉冲群干扰信号的电压值为4kV（允许范围为±10%），频率为5kHz或者100kHz（允许范围为±20%）。在电快速瞬变脉冲群试验信号发生器1内，所产生的脉冲群干扰信号通过耦合的方式叠加到电压信号上，形成被干扰的电压信号并输送到受试电能表2中。而受试电能表2中被干扰的电压信号经电快速瞬变脉冲群试验信号发生器1输送到电压线路电源滤波器4进行滤波处理以消除干扰，消除干扰后的电压信号后被输送到电能表检验装置3中。
电能表检验装置3所产生的电流信号经电流线路电源滤波器5输送到受试电能表2中。而受试电能表2中被干扰的电流信号经电流线路电源滤波器5进行滤波处理以消除干扰，消除干扰后的电流信号后被输送到电能表检验装置3。
受试电能表2将所产生的被干扰的脉冲信号（光脉冲信号或者电脉冲信号）输送到脉冲线路滤波器6进行滤波处理以消除干扰，脉冲线路滤波器6将消除干扰后的脉冲信号输送到电能表检验装置3，电能表检验装置3中的误差处理器对获得的脉冲信号进行计算得出相应的电能表误差值。
图3所示的电压线路电源滤波器4为2阶LC滤波器，该2阶LC滤波器中包括依次电连接的扼流圈1、电容1、扼流圈2和电容2。两个扼流圈中的其中一个扼流圈的磁芯优选为超微晶磁环，另一个扼流圈的磁芯优选为铁氧体磁环；电容可用电解电容或瓷片电容。超微晶磁环可用铁基纳米晶磁环，尺寸为63×37×25（mm）；铁氧体磁环可用锰锌铁氧体磁环，尺寸为63×38×25（mm）。
图4所示的电流线路电源滤波器5为2阶LC滤波器，该2阶LC滤波器中包括依次电连接的两个扼流圈以及连接在线路之间的两个电容，两个扼流圈中的其中一个的磁芯优选为超微晶磁环，另一个的磁芯优选为铁氧体磁环；电容可用电解电容或瓷片电容。超微晶磁环可用铁基纳米晶磁环，尺寸为63×37×25（mm）；铁氧体磁环可用锰锌铁氧体磁环，尺寸为63×38×25（mm）。
本发明中，超微晶磁环、铁氧体磁环的尺寸并不限于以上具体数值，本领域技术人员可选用不同尺寸的超微晶磁环、铁氧体磁环，同时可通过相应调整磁环的绕制圈数来获得不同的电感量。
在图3、图4示出的滤波器中，由于扼流圈是电感性线圈，其主要技术指标为感抗，感抗的大小和扼流圈的工作频率以及其自身电感大小成正比。而电容容抗的大小和电容的工作频率以及自身电容大小成反比。因此当带有干扰的电压信号通过电压线路滤波器4时，电压线路滤波器4将让低频率的电压信号通过，而滤除高频的干扰信号；而当带有干扰的电流信号通过电流线路滤波器5时，电流线路滤波器5将让低频率的电流信号通过，而滤除高频的干扰信号。虽然图3和图4只示出了2阶LC滤波器的电路结构，但在本发明中，允许使用1阶、3阶、4阶甚至是更多阶的LC滤波器。
此外，在本发明中，电压线路电源滤波器和电流线路电源滤波器也可以使用RC滤波器或其它具有类似功能的滤波器。
图5所示的脉冲线路滤波器包括滤波电路、电压比较电路和隔离电源电路。滤波电路、电压比较电路分别与隔离电源电路连接，滤波电路和电压比较电路连接。其中，隔离电源电路为独立电源，在脉冲线路滤波器工作过程中，给滤波电路和电压比较电路提供直流信号。在实际试验时，隔离电源电路通常提供的是5V直流信号。滤波电路可选用RC滤波电路或LC滤波电路。当带有干扰的脉冲信号通过滤波电路时，滤波电路将让直流的脉冲信号通过，而滤除高频的干扰信号。
如图6所示的电压比较电路包括依次电连接的电压比较器和光电耦合器，对经过滤波电路后的脉冲信号进行电压比较筛选和光电隔离的处理，可以进一步隔离干扰，提高脉冲信号质量，确保在进行电快速瞬变脉冲群抗扰度试验时，电能表检验装置可以始终正常工作。电压比较器有一个比较阈值，当脉冲信号的电压值超过比较阈值时，就输出高电平信号；当脉冲信号的电压值低于比较阈值时，就输出低电平信号；光电耦合器通过其内部的电-光-电转换工作，由于其输入、输出端之间没有直接的电气连接，可以在转换过程中进一步隔离干扰信号。其中，电压比较器可用美国TI公司的产品，型号为LM311；光电耦合器可用日本东芝公司的产品，型号为TLP781。
如果电能表检验装置的输入脉冲信号的高、低电平都能够在电能表检验装置自身定义的高、低电平的范围之内，那么脉冲信号质量就很好，都能够被电能表检验装置正确识别，不会产生误读现象，影响试验结果。因此本发明的电压比较器的比较阈值可根据输入脉冲信号的高、低电平的范围来确定，一般设定为高、低电平之间的某个值。例如，在本发明中，电能表检验装置可定义高电平的范围为3.5V-5V，低电平的范围为0-0.7V，电压比较器的比较阈值设定为1.5V。
Claims (9)
1.一种电能表电快速瞬变脉冲群抗扰度试验测试装置，其特征是：它包括电快速瞬变脉冲群试验信号发生器（1）、电能表检验装置（3）、电压线路电源滤波器（4）、电流线路电源滤波器（5）和脉冲线路滤波器（6）等，所述电能表检验装置（3）的电压端口（10）与电压线路电源滤波器（4）的输入端口（13）连接，电压线路电源滤波器（4）的输出端口（14）与电快速瞬变脉冲群试验信号发生器（1）的输入端口（19）连接，电能表检验装置（3）的电流端口（11）与电流线路电源滤波器（5）的输入端口（15）连接，电能表检验装置（3）的脉冲端口（12）与脉冲线路滤波器（6）的输入端口（17）连接。
2.根据权利要求1所述的电能表电快速瞬变脉冲群抗扰度试验测试装置，其特征是：所述电压线路电源滤波器（4）为2阶LC滤波器。
3.根据权利要求2所述的电能表电快速瞬变脉冲群抗扰度试验测试装置，其特征是：所述电压线路电源滤波器（4）包括依次电连接的第一扼流圈、第一电容、第二扼流圈和第二电容等；所述第一扼流圈、第二扼流圈中的其中一个扼流圈的磁芯为超微晶磁环，另一个扼流圈的磁芯为铁氧体磁环。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电能表电快速瞬变脉冲群抗扰度试验测试装置，其特征是：所述电流线路电源滤波器（5）为2阶LC滤波器。
5.根据权利要求4所述的电能表电快速瞬变脉冲群抗扰度试验测试装置，其特征是：所述电流线路电源滤波器（5）包括依次电连接的第一扼流圈、第一电容、第二扼流圈和第二电容等；所述第一扼流圈、第二扼流圈中的其中一个扼流圈的磁芯为超微晶磁环，另一个扼流圈的磁芯为铁氧体磁环。
6.根据权利要求1所述的电能表电快速瞬变脉冲群抗扰度试验测试装置，其特征是：所述脉冲线路滤波器（6）包括滤波电路、电压比较电路和隔离电源电路等，所述滤波电路、电压比较电路分别与隔离电源电路连接，且滤波电路和电压比较电路连接。
7.根据权利要求6所述的电能表电快速瞬变脉冲群抗扰度试验测试装置，其特征是：所述滤波电路为RC滤波电路或LC滤波电路。
8.根据权利要求6所述的电能表电快速瞬变脉冲群抗扰度试验测试装置，其特征是：所述电压比较电路包括相互电连接的电压比较器和光电耦合器。
9.一种使用权利要求1的测试装置进行电能表电快速瞬变脉冲群抗扰度试验的测试方法，其特征是：
在电能表电快速瞬变脉冲群抗扰度试验过程中，电能表检验装置（3）所产生的电压信号经电压线路电源滤波器（4）输送到电快速瞬变脉冲群试验信号发生器（1），形成被干扰的电压信号并输送到受试电能表（2）中；
受试电能表（2）中被干扰的电压信号经电快速瞬变脉冲群试验信号发生器（1）输送到电压线路电源滤波器（4）进行滤波处理以消除干扰，后将消除干扰后的电压信号输送到电能表检验装置（3）中；
电能表检验装置（3）所产生的电流信号经电流线路电源滤波器（5）输送到受试电能表（2）中；
受试电能表（2）中被干扰的电流信号经电流线路电源滤波器（5）进行滤波处理以消除干扰，后将消除干扰后的电流信号输送到电能表检验装置（3）；
受试电能表（2）中被干扰的脉冲信号经脉冲线路滤波器（6）进行滤波处理以消除干扰，后将消除干扰后的脉冲信号输送到电能表检验装置（3），由电能表检验装置（3）中的误差处理器计算得出相应的电能表误差值。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Application publication date: 20120411 |