CN104635195B - 游梁式抽油机外加负载电能表误差现场测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种游梁式抽油机外加负载电能表误差现场测试仪，该游梁式抽油机外加负载电能表误差现场测试仪包括控制模块、执行模块和负载模块，该负载模块连接于该控制模块，测量该负载模块内外加负载的电流信号，并将该电流信号传输给该控制模块，该执行模块连接于该控制模块和该负载模块，该执行模块在该控制模块的控制下，控制该外加负载的投切运行，该控制模块控制该执行模块的运行，计算被测电能表转圈数和运转所用的时间，并获取该外加负载工作时的该电流信号，以计量该外加负载的功率和用电量。该游梁式抽油机外加负载电能表误差现场测试仪可以在现场就能对游梁式抽油机电能表和电流互感器进行误差检测。

Description

游梁式抽油机外加负载电能表误差现场测试仪

技术领域

本发明涉及电能表校验领域，特别是涉及到一种游梁式抽油机外加负载电能表误差现场测试仪。

背景技术

根据中华人民共和国计量法和电能表检定规程规定，电能表作为国家、企业重要的能源计量单位，必须按照规定定期进行校验，以确保计量装置的完好和正常运行。而作为抽油机用电计量仪表的电能表属于Ⅳ类电能表，要求每2～3年校验1次，电流互感器每5年校验1次。

由于电能表现场校验条件比较苛刻，再加上游梁式抽油机负载的特殊性，目前现有的电能表误差现场测试设备无法对游梁式抽油机的计量电能表误差进行准确的测试，致使计量表计到校验期后必须拆回实验室检定。如果把计量表计（电能表）拆回实验室进行检定，必须解决三个问题：

（一）、电能表拆装问题：

目前抽油机计量电能表均采用电流互感器接线方式，电能表接线比较复杂，电能表如果送检实验室进行检定，必须首先停止抽油机运行，以便对电能表进行拆除，电能表检定完成后，再停止抽油机运行进行电能表的安装工作，工作繁琐且停机时间较长，据现场测算拆装一块电能表需要停机时间大概在35分钟以上。

（二）、电能表送检时间问题：

电能表送检到实验室进行检定，考虑实验室检定工作量和计划安排，每次送检的电能表检定周期至少3天以上时间，在这期间抽油机的用电电量无法进行计量，造成用电量缺失。

（三）、电能表计量回路的误差问题：

游梁式抽油机电能表的计量回路由电流互感器和电能表组成，两者计量误差必须均在允许的误差范围内，才能保证电能表计量数据的准确性，如果互感器和电能表其中之一的计量误差出现问题，就会造成整个电能表的计量误差出现偏差，造成抽油机用电量计量的数据出现失真，所以对电流互感器和电能表误差同时进行检测非常重要。

目前我们只是把电能表送实验室进行误差检定，而电流互感器没有进行误差检测。如果电流互感器计量误差超出允许范围，即使电能表检定误差在允许范围内，我们还是不能保证电能表计量数据的准确性。现在市面上电能表现场误差测试仪不下几十种，主要功能集电参量测量、电能表检测、接线判断为一体的高精度测试仪器，配以高精度、高线性度的电压互感器和钳形电流互感器，使仪器对各种参量的测量精度很高，同时现场接线简便，无需断开电流回路即可直接接入。

但是市面上的测试仪器在游梁式抽油机这种特殊负载的情况下，对电能表误差的检测或存在较大误差或根本无法测试。因为游梁式抽油机的使用带来负荷平衡度的问题，在游梁式抽油机（以下简称抽油机）的工作过程中，它的平衡直接关系着其效能。而游梁式抽油机特有的负荷特性--周期性交变负荷使得抽油机电功率也出现周期性交变的特点。对于对机械式电能表来说，由于电能表在抽油机冲次周期内会出现正反转情况，这样电能表虽然实际只转一圈，但是由于表盘反转的原因，结果造成光电传感器触发三次，比电能表实际转的圈数多计两圈，造成测试失败。对电子式电能表来说，抽油机的电功率曲线是一个数值波动较大，非周期非恒定的交变曲线，所以对测试结果误差的精度会有一定的影响。总之，由于抽油机这种特殊性质的负载，造成目前现有的任何一种现场电能表误差测试方法和测试仪器都不能对抽油机的电能表进行准确的计量误差测试。为此我们发明了一种新的游梁式抽油机外加负载电能表误差现场测试仪，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以在现场就能对游梁式抽油机电能表和电流互感器进行误差检测的游梁式抽油机外加负载电能表误差现场测试仪。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：游梁式抽油机外加负载电能表误差现场测试仪，该游梁式抽油机外加负载电能表误差现场测试仪包括控制模块、执行模块和负载模块，该负载模块连接于该控制模块，测量该负载模块内外加负载的电流信号，并将该电流信号传输给该控制模块，该执行模块连接于该控制模块和该负载模块，该执行模块在该控制模块的控制下，控制该外加负载的投切运行，该控制模块控制该执行模块的运行，计算被测电能表转圈数和运转所用的时间，并获取该外加负载工作时的该电流信号，以计量该外加负载的功率和用电量，其中，该控制模块包括计数及累时器、激光或脉冲传感器、控制回路和多功能电能表，该激光或脉冲传感器连接于被测电能表，测试被测电能表的运转情况，并将该运转情况传送给该计数及累时器，该计数及累时器与该激光或脉冲传感器相连，计算被测电能表转圈数和运转所用的时间，并将被测电能表转圈数和运转所用的时间传送给该控制回路，该控制回路与该计数及累时器相连，控制被测电能表转圈数和时间，到达设定的圈数时，该控制回路发出指令使得该计数及累时器停止计数，该多功能电能表与该负载模块相连，以获取该外加负载工作时的该电流信号，以计量用电量。本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

该控制回路连接于该多功能电能表，该控制回路根据控制需要使该多功能电能表计数和清零。

该控制回路连接于该执行模块，控制该执行模块的运行。

该执行模块包括电源接线柱、转换开关、回路保险和交流接触器，该电源接线柱、该转换开关、该回路保险依次相连组成测试电路的主回路，该交流接触器一端与该控制回路相连，以根据控制需要闭合和断开该主回路，另一端与该外加负载相连，以投切该外加负载。

该电源接线柱用于连接被测电能表，该转换开关为运行开关，以使该主回路带电，该回路保险在回路故障情况进行保护。

该负载模块包括该外加负载和电流互感器，该电流互感器一端与该外加负载相连，测量该外加负载工作时的该电流信号，另一端与该多功能电能表相连，以将该电流信号传输给该多功能电能表。

通过读取被测电能表转圈数和运转所用的时间，以及该多功能电能表的功率显示值，用“瓦秒法”电能表误差计算公式得出被测电能表的实际误差。

通过读取被测电能表转圈数和该多功能电能表的电量显示值，用“标准电能表法”电能表误差计算公式得出被测电能表的实际误差。

本发明中的游梁式抽油机外加负载电能表误差现场测试仪，针对游梁式抽油机特有的非周期性交变负载特性，在现场对电能表现场测试时，用测试仪自带的恒定的电阻负载（功率因数为1）和感性负载（功率因数为0.5）替代抽油机负载。即把游梁式抽油机特有的负载特性—非周期性交变负载变成了恒定的负载，与之研发配套的数字测量仪表和自动控制电路，实现了测试工作的全自动控制，测试方法简单，测试结果精度高。它不但解决了游梁式抽油机电能表误差的现场测试问题，更重要的是它解决了目前市面上所有电能表误差现场测试装置不能对游梁式抽油机这种特定负载进行准确测量的问题。同时大大减轻各油藏管理区电工的拆装、送检的工作量，减少了油井停井时间，而且能够保证电能表计量数据的完整和准确。测试方法在国内属于首创，整体技术达到国内领先水平。

附图说明

图1为本发明的游梁式抽油机外加负载电能表误差现场测试仪的一具体实施例的结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的游梁式抽油机外加负载电能表误差现场测试仪的结构图。

该游梁式抽油机外加负载电能表误差现场测试仪包括控制模块1、执行模块2和负载模块3。

负载模块3连接于控制模块1，测量其中外加负载的电流信号，并将该电流信号传输给控制模块1。

执行模块2连接于控制模块1和负载模块3，执行模块2在控制模块1的控制下，控制负载模块3的投切运行，同时在回路故障情况进行保护。

控制模块1控制执行模块2的运行，计算被测电能表5转圈数和运转所用的时间，并获取外加负载工作时的电流信号，以计量功率和用电量。

被测电能表5连接于三项电源4，以获取运行所需的电源。

在一实施例中，控制模块1包括计数及累时器11、激光或脉冲传感器12、控制回路13和多功能电能表14。

激光或脉冲传感器12一端与被测电能表5相连，用来测试被测电能表5的运转情况（被测电能表转5的圈数），并将运转情况传送给计数及累时器11。

计数及累时器11与激光或脉冲传感器12相连，用来计算被测电能表5转圈数和运转所用的时间，并将被测电能表5转圈数和运转所用的时间传送给控制回路13。

控制回路13一端与计数及累时器11相连，用来控制电能表转圈数和时间，到达设定的圈数时，控制回路13发出指令使得计数及累时器11停止计数，另一端与执行模块2的交流接触器24相连，控制外加负载31的投切；第三端与多功能电能表14相连，根据控制需要使多功能电能表14计数和清零。

多功能电能表14一端与控制回路13相连，控制需要使多功能电能表14计数和清零，另一端与负载模块3的电流互感器32相连，获取外加负载工作31时的电流信号，用来计量功率和用电量。

执行模块2包括电源接线柱21、转换开关22、回路保险23和交流接触器24。电源接线柱21、转换开关22、回路保险23依次相连组成测试电路的主回路，电源接线柱21用于连接被测电能表5。转换开关22为运行开关，以使主回路带电。回路保险23在回路故障情况进行保护。

交流接触器24一端与控制回路13相连，用来根据控制需要闭合和断开主回路，另一端与负载模块3的外加负载31相连，用来投切外加负载31。

负载模块3包括外加负载31和电流互感器32。电流互感器32一端与多功能电能表14相连，用来给多功能电能表14传送电流信号，另一端与外加负载31相连，用来测量负载电流的大小。

该游梁式抽油机外加负载电能表误差现场测试仪在运行时，按下控制模块1中的启动按钮，控制模块1向执行模块2发出指令，执行模块2交流接触器24动作，交流接触器24触点闭合，使负载模块3带电运行；同时控制模块1中激光或脉冲传感器12接收电能表运转的工作参数，多功能电能表14接收负载模块3中的电流互感器32的工作参数，当电能表运行情况满足人工设定好的条件时，控制模块1向执行执行模块2发出指令，执行模块2交流接触器24动作，交流接触器24触点断开，使负载模块3失电。测量人员录入多功能电能表14显示参数和计数及累时器11的测量参数，带入计算公式，即可求出被测电能表的误差。

在本发明的一具体实施例中，采用“瓦秒法”进行电能表误差测量。用多功能电能表14测量负载的有功功率P，同时用计数及累时器11中的累时器测量电能表在恒定功率下转n转所需的时间t，得出电能表计算功率P0，P0 = ( 3.6 * 106 * n ) / ( t * c )，与电能表实际测得的功率P相比较，带入误差公式：

r = [（P0 - P）/ P] * 100 %

其中：

C－被测电能表常数，单位是r/kWh

n－被测电能表表盘所转圈数

t -被测电能表转n圈所用时间，单位是s

P－测试仪中多功能电表有功功率，单位是W

即能确定电能表的相对误差。在应用瓦秒法检定电能表时，我们采用的定转测时法，即用固定转数来测定电能表运行的时间。

在本发明的一具体实施例中，采用“标准电能表法”进行电能表误差测量。标准电能表法也叫标准表法、同步比较法。检定时，用一块准确度等级比被检表高的标准电能表和被检定表同时去测量同一电能，用彼此的差异来确定被检电能表的误差。测试仪工作后，首先通过计数及累时器11中的计数器设置被测电能表转圈数n；被测电能表转n圈完成后，读出测试仪中多功能电表14所计量的电量W；根据被测电能表转n圈和电能表参数C，计算出被测表的电量W0，其中 W0 = ( n/C ) *1000；带入误差计算公式：r = [（W0 – W） / W ] *100％其中：

C－被测电能表常数，单位是r/kWh

n－被测电能表表盘所转圈数

W- 被测电能表转n圈，多功能电表测得电量，单位是Wh

W0- 被测电能表转n圈的计算电量，单位是Wh。

在本发明的一具体实施例中，采用本发明的游梁式抽油机外加负载电能表误差现场测试仪进行测试的步骤为:

步骤1：设备连接；

步骤2：设定被测电能表转圈数，多功能电能表设备参数；

步骤3：做好抽油机控制箱停电、验电等安全措施；

步骤4：将现场测试仪电源接线柱与抽油机控制箱出线端子连接；

步骤5：抽油机控制箱送电；

步骤6：把测试仪转换开关手柄ZH旋转到ON档，控制回路接通，绿指示灯LD亮；

步骤7：检查多功能电能表、计数及累时器是否正常，数据是否清零；

步骤8：按下启动按钮SB，主回路交流接触器接通，外加负载R带电，红色指示灯HR1亮。

步骤9：把钮子开关ZK打到自动状态下，测试仪进入自动测试工作状态；

步骤10：激光或脉冲传感器会自动传回被测电能表的运转信号给控制回路，控制回路根据控制需要完成测试工作；

步骤11：自动测试完成后，控制回路发出停止计数和计时信号，同时断开外加负载；

步骤12：记录下多功能电能表显示的功率或电量和电能表转圈数及运行时间，带入计算公式进行被测电能表的误差计算；

步骤13：把测试仪转换开关手柄ZH旋转到OFF档，主回路断电，整个测试工作完成；

步骤14:拆除所有连接线路；

步骤15：抽油机控制箱送电。

本发明的游梁式抽油机外加负载电能表误差现场测试仪，专门针对游梁式抽油机特有的非周期性交变负载特性研发的，对此类抽油机的电能表误差现场测试实现了测试工作的全自动控制，测试方法简单，测试结果精度高。它不但解决了游梁式抽油机电能表误差的现场测试问题，更重要的是它解决了目前市面上所有电能表误差现场测试装置，不能对游梁式抽油机这种特定负载进行准确测量的问题。

Claims (8)

1.游梁式抽油机外加负载电能表误差现场测试仪，其特征在于，该游梁式抽油机外加负载电能表误差现场测试仪包括控制模块、执行模块和负载模块，该负载模块连接于该控制模块，测量该负载模块内外加负载的电流信号，并将该电流信号传输给该控制模块，该执行模块连接于该控制模块和该负载模块，该执行模块在该控制模块的控制下，控制该外加负载的投切运行，该控制模块控制该执行模块的运行，计算被测电能表转圈数和运转所用的时间，并获取该外加负载工作时的该电流信号，以计量该外加负载的功率和用电量，其中，该控制模块包括计数及累时器、激光或脉冲传感器、控制回路和多功能电能表，该激光或脉冲传感器连接于被测电能表，测试被测电能表的运转情况，并将该运转情况传送给该计数及累时器，该计数及累时器与该激光或脉冲传感器相连，计算被测电能表转圈数和运转所用的时间，并将被测电能表转圈数和运转所用的时间传送给该控制回路，该控制回路与该计数及累时器相连，控制被测电能表转圈数和时间，到达设定的圈数时，该控制回路发出指令使得该计数及累时器停止计数，该多功能电能表与该负载模块相连，以获取该外加负载工作时的该电流信号，以计量功率和用电量。

2.根据权利要求1所述的游梁式抽油机外加负载电能表误差现场测试仪，其特征在于，该控制回路连接于该多功能电能表，该控制回路根据控制需要使该多功能电能表计数和清零。

3.根据权利要求1所述的游梁式抽油机外加负载电能表误差现场测试仪，其特征在于，该控制回路连接于该执行模块，控制该执行模块的运行。

4.根据权利要求1所述的游梁式抽油机外加负载电能表误差现场测试仪，其特征在于，该执行模块包括电源接线柱、转换开关、回路保险和交流接触器，该电源接线柱、该转换开关、该回路保险依次相连组成测试电路的主回路，该交流接触器一端与该控制回路相连，以根据控制需要闭合和断开该主回路，另一端与该外加负载相连，以投切该外加负载。

5.根据权利要求4所述的游梁式抽油机外加负载电能表误差现场测试仪，其特征在于，该电源接线柱用于连接被测电能表，该转换开关为运行开关，以使该主回路带电，该回路保险在回路故障情况进行保护。

6.根据权利要求1所述的游梁式抽油机外加负载电能表误差现场测试仪，其特征在于，该负载模块包括该外加负载和电流互感器，该电流互感器一端与该外加负载相连，测量该外加负载工作时的该电流信号，另一端与该多功能电能表相连，以将该电流信号传输给该多功能电能表。

7.根据权利要求1所述的游梁式抽油机外加负载电能表误差现场测试仪，其特征在于，通过读取被测电能表转圈数和运转所用的时间，以及该多功能电能表的功率显示值，用“瓦秒法”电能表误差计算公式得出被测电能表的实际误差。

8.根据权利要求1所述的游梁式抽油机外加负载电能表误差现场测试仪，其特征在于，通过读取被测电能表转圈数和该多功能电能表的电量显示值，用“标准电能表法”电能表误差计算公式得出被测电能表的实际误差。