CN104808168B - 一种基于分段电流技术的电能表快速校验方法 - Google Patents

一种基于分段电流技术的电能表快速校验方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于分段电流技术的电能表快速校验方法,包括启动试验过程和潜动试验过程,该两个试验均包括预测量阶段、第一分段电流测试阶段和第二分段电流测试阶段。本发明能够在符合国家计量检定规程规定的前提下,分别减少电能表的起动试验和电能表的潜动试验所需的时间,达到电能表快速校验的目的;经试验,本发明的电能表快速校验方法相较于常规的电能表校验方法能够缩短几十倍的校验时间。

Description

一种基于分段电流技术的电能表快速校验方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于分段电流技术的电能表快速校验方法。

背景技术

[0002] 电能表被广泛应用于各种等级电力电能计量,由于涉及各种企事业单位和居民用 电交易结算,属计量法明确规定的强制检定项目,每年大量新装和轮换电能表需要按照相 关的国家检定规程和计量标准进行检定。根据国家检定规程JJG596-2012《电子式交流电能 表》要求,电能表需要做起动、潜动试验并规定了相应的试验方法和计算公式。由于常用安 装式的电子式电能表电能常数设计沿用原机电式电能表的常数,通常只有1000-4000脉冲/ 每千瓦时,规程规定的起动、潜动试验方法使得校验时间需要几十分钟以上,占总校验时间 的80 %-90%。起动、潜动试验目的是减少计量争议,本身涉及的电量很小,其误差涉及电量 更小,却因此耗费大量人力、物力和能源,显然,如何提高校验效率,节约设备投资、节约场 地、节约时间、节约人力和能源、成为电能计量工作者的一大迫切任务。提高校验效率通常 可以采用两种方法:

[0003] ⑴基于标准电能表和被试电能表内部电量存储器在一个时间段的电能增量比较 的方法,用通讯读取内存的方式代替用校核脉冲比较的方式,如此简化了检验装置,大大缩 短了校验时间,通常该方法是现有脉冲比较方式所需时间的几十分之一。原因很简单,电子 式电能表由于技术的进步其测量灵敏度很高,电能表内部存储器读取的是瓦秒,而不是千 瓦时,其分辨率提高了360万倍,该方法在许多国家特别是发展中国家大量使用。该方法在 我国使用需具备两个条件,1)修订规程允许该方法的使用,2)电能表制造厂家开放瓦秒读 取的通讯协议。

[0004] (2)电能表校验所需时间与电能表标定的电能常数成反比,即常数越大校验时间 越短,如某型号电能表的电能常数为1600,起动校验时间10分钟,潜动校验时间约为100分 钟,如果电能常数提高至16000,则起动、潜动时间将降为1分钟和10分钟。该方法已经在许 多国家逐步推广使用,我国也有个别厂家适当提高了电能常数。由于国家未出台推荐更高 电能常数的计量规程,提高电能常数方法仍未能在我国推广。

[0005] 针对以上类似的问题,本发明提出了在原有电能常数较低情况下,采用精确分段 电流技术和误差补偿技术解决电能表起动、潜动快速校验的难题,所需时间小于原方法的 十分之一。

发明内容

[0006] 本发明所要解决的技术问题是:提供一种基于分段电流技术的电能表快速校验方 法。

[0007] 解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案如下:

[0008] —种基于分段电流技术的电能表快速校验方法,包括以下步骤:

[0009] 步骤一,获取受校验电能表的如下参数:额定电压U、额定电流I、电能表常数C和误 差等级,并计算出理论时间参数

Figure CN104808168BD00051

·,其中,Iq为国家计量检定规程所规定的 适于受校验电能表误差等级的起动电流;

[0010] 步骤二,设定起动试验的预期校验时间T b,并计算出时间比例系数

Figure CN104808168BD00052

,以开启快速起动试验过程,该快速起动试验过程依次包括起动试验预测 量阶段和起动试验分段电流测试阶段;

[0011] 步骤三,进入起动试验预测量阶段:控制受校验电能表工作在输入电压为U、输入 电流为大电流工况下,并实时检测受校验电能表的脉冲输出端口,从而得到中间结 果Tx并计算出时间误差

Figure CN104808168BD00053

,此时起动试验预测量阶段结束,其中,中间结果Tx为受 校验电能表的脉冲输出端口在起动试验预测量阶段中输出第一个脉冲的时间;

[0012] 步骤四,起动试验预测量阶段结束后进入起动试验分段电流测试阶段:首先,进入 起动试验第一分段电流测试阶段,即:控制受校验电能表在输入电压为U、输入电流为5*Iq 的大电流工况下连续工作第一分段时间Ta = To-O. 2*Tb;其次,在第一分段时间1结束后保 持受fe验电能表的输入电压为U,并控制受校验电能表的输入电流由5*Iq下降到Iq;最后,在 受校验电能表的输入电流达到Iq时进入起动试验第二分段电流测试阶段,即:控制受校验 电能表保持工作在输入电压为U、输入电流为Iq的稳定工况下,并实时检测受校验电能表的 脉冲输出端口,从而得到中间结果T2并计算出时间误差

Figure CN104808168BD00054

,此时起动试验分段电 流测试阶段结束,其中,中间结果T2为受校验电能表的脉冲输出端口在起动试验第二分段 电流测试阶段中输出第一个脉冲的时间;

[0013] 步骤五,依据能量平衡方程计算出补偿参数

Figure CN104808168BD00055

,再计算出时间误 差Eb的修正值Δ Eb = Eb+Etl和中间结果T2的修正值

Figure CN104808168BD00056

,并据此得出受校验电能表 的起动试验检定结果,即:如果△ T2< 1.2*Tb,则判定受校验电能表合格,否则,判定受校验 电能表不合格。

[0014] 通过上述措施,能够减小起动试验所需的时间。

[0015] 为了在保证对电能表校验准确性符合国家计量检定规程要求的前提下尽量节约 起动试验所需的时间,作为本发明的一种改进,所述起动试验的预期校验时间Tb设定在10 秒至120秒之间。

[0016] 作为本发明的优选实施方式,所述起动试验的预期校验时间Tb设定为60秒。

[0017] 为了减小潜动试验所需的时间,作为本发明的一种改进,所述的电能表快速校验 方法还包括以下步骤:

[0018] 步骤六,设定潜动试验的预期校验时间T b、并计算出时间比例系数

Figure CN104808168BD00057

,以开启快速潜动试验过程,该快速潜动试验过程依次包括潜动试验 预测量阶段和潜动试验分段电流测试阶段;

[0019] 步骤七,进入潜动试验预测量阶段:控制受校验电能表工作在输入电压为1.15*U、 输入电流为大电流工况下,并实时检测受校验电能表的脉冲输出端口,从而得到中 间结果T/并计算出时间误差

Figure CN104808168BD00061

,此时潜动试验预测量阶段结束,其中,中间结果 T/为受校验电能表的脉冲输出端口在潜动试验预测量阶段中输出第一个脉冲的时间;

[0020] 步骤八,潜动试验预测量阶段结束后进入潜动试验分段电流测试阶段:首先,进入 潜动试验第一分段电流测试阶段,即:控制受校验电能表在输入电压为1.15*u、输入电流为 5*Iq的大电流工况下连续工作第一分段时间T/=To-0.2*0.25*IV ;其次,在第一分段时间 T/结束后保持受校验电能表的输入电压为1.15*U,并控制受校验电能表的输入电流由5*Iq 下降到0.25*Iq;最后,在受校验电能表的输入电流达到0.25*Iq时进入潜动试验第二分段电 流测试阶段,即:控制受校验电能表保持工作在输入电压为1.15*U、输入电流为0.25*U9 稳定工况下,并实时检测受校验电能表的脉冲输出端口,从而得到中间结果IV并计算出时 间误差

Figure CN104808168BD00062

,此时潜动试验分段电流测试阶段结束,其中,中间结果T2'为受校验 电能表的脉冲输出端口在潜动试验第二分段电流测试阶段中输出第一个脉冲的时间;

[0021] 步骤九,依据能量平衡方程计算出补偿参数

Figure CN104808168BD00063

,再计算出时间 误差E J的修正值Δ = E^ +Et^和中间结果IV的修正值

Figure CN104808168BD00064

,并据此得出受校 验电能表的潜动试验检定结果,即:如果A IV > 1.2*IV,则判定受校验电能表合格,否则, 判定受校验电能表不合格。

[0022] 通过上述措施,能够减小潜动试验所需的时间。

[0023] 为了在保证对电能表校验准确性符合国家计量检定规程要求的前提下尽量节约 潜动试验所需的时间,作为本发明的一种改进,所述潜动试验的预期校验时间IV设定在ίο 秒至120秒之间。

[0024] 作为本发明的优选实施方式,所述潜动试验的预期校验时间IV设定为60秒。

[0025] 作为本发明的一种实施方式,所述受校验电能表的工况控制和输出脉冲检测通过 标准功率源实施。

[0026] 与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

[0027] 本发明能够在符合国家计量检定规程规定的前提下,分别减少电能表的起动试验 和电能表的潜动试验所需的时间,达到电能表快速校验的目的;经试验,本发明的电能表快 速校验方法相较于常规的电能表校验方法能够缩短几十倍的校验时间。

附图说明

[0028] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明:

[0029] 图1为本发明的电能表快速校验方法的流程框图。

具体实施方式

[0030] 如图1所示,本发明基于分段电流技术的电能表快速校验方法,包括以下步骤:

[0031] 步骤一,获取受校验电能表的如下参数:额定电压U、额定电流I、电能表常数C和误 差等级,并计算出理论时间参数

Figure CN104808168BD00071

,其中,Iq为国家计量检定规程JJG596- 2012所规定的适于受校验电能表误差等级的起动电流,理论时间参数To表示受校验电能表 在输入电压为U、输入电流为5*Iq的工况下运行,其输出一个电能脉冲的理论计算时间。

[0032] 国家计量检定规程中规定了不同误差等级电能表的起动电流,为被试表额定电流 的0.1 %-0.5%,误差等级越高则起动电流越小。举例来说,民用电能表的误差等级一般为 0.4%,如果其额定电流为5A,则其起动电流为20mA。

[0033] 步骤二,设定起动试验的预期校验时间T b,并计算出时间比例系数

Figure CN104808168BD00072

,以开启快速起动试验过程,该快速起动试验过程依次包括起动试验预测 量阶段和起动试验分段电流测试阶段,其中,预期校验时间Tb是由电能表校验人员选定的 起动试验预期耗费时间,该预期校验时间Tb太大会减小本电能表快速校验方法所能节约的 时间、而太小则会降低本电能表快速校验方法的准确性,经试验,该预期校验时间Tb设定在 10秒至120秒内为宜,优选设定为60秒。

[0034] 步骤三,进入起动试验预测量阶段:控制受校验电能表工作在输入电压为U、输入 电流为大电流工况下,并实时检测受校验电能表的脉冲输出端口,从而得到中间结 果1并计算出时间误差

Figure CN104808168BD00073

,此时起动试验预测量阶段结束,其中,受校验电能表的 工况控制和输出脉冲检测可通过标准功率源实现,中间结果Tx为受校验电能表的脉冲输出 端口在起动试验预测量阶段中输出第一个脉冲的时间。

[0035] 步骤四,起动试验预测量阶段结束后进入起动试验分段电流测试阶段:首先,进入 起动试验第一分段电流测试阶段,即:控制受校验电能表在输入电压为U、输入电流为5*Iq 的大电流工况下连续工作第一分段时间Ta = To-O. 2*Tb;其次,在第一分段时间1结束后保 持受校验电能表的输入电压为U,并控制受校验电能表的输入电流由5*Iq下降到Iq,并且该 受校验电能表的输入电流下降速度在避免受校验电能表由于输入电流下降而受到冲击或 泄漏的前提下应尽可能的快,通过标准功率源能够自动实现该受校验电能表输入电流的下 降过程,标准功率源的标准下降程序设计会将该输入电流下降过程在其6个信号周期内实 现,并且其中第3个信号周期的结束时间点即第一分段时间Ta的结束时间点,从而保证计算 大电流5*Iq能量没有向小电流Iq能量的泄漏;最后,在受校验电能表的输入电流达到Iq时进 入起动试验第二分段电流测试阶段,即:控制受校验电能表保持工作在输入电压为U、输入 电流为Iq的稳定工况下,并实时检测受校验电能表的脉冲输出端口,从而得到中间结果!^并 计算出时间误差

Figure CN104808168BD00074

,此时起动试验分段电流测试阶段结束,其中,中间结果T2为受 校验电能表的脉冲输出端口在起动试验第二分段电流测试阶段中输出第一个脉冲的时间。

[0036] 步骤五,依据能量平衡方程计算出补偿参数

Figure CN104808168BD00081

,再计算出时间误 差Eb的修正值Δ Eb = Eb+Etl和中间结果T2的修正值

Figure CN104808168BD00082

,并据此得出受校验电能表 的起动试验检定结果,即:如果△ T2< 1.2*Tb,则判定受校验电能表合格,否则,判定受校验 电能表不合格。

[0037] 步骤六,设定潜动试验的预期校验时间T b、并计算出时间比例系数

Figure CN104808168BD00083

,以开启快速潜动试验过程,该快速潜动试验过程依次包括潜动试验 预测量阶段和潜动试验分段电流测试阶段,其中,预期校验时间IV是由电能表校验人员选 定的潜动试验预期耗费时间,该预期校验时间IV太大会减小本电能表快速校验方法所能 节约的时间、而太小则会降低本电能表快速校验方法的准确性,经试验,该预期校验时间 Tl/设定在10秒至120秒内为宜,优选设定为60秒。

[0038] 步骤七,进入潜动试验预测量阶段:控制受校验电能表工作在输入电压为1.15*U、 输入电流为大电流工况下,并实时检测受校验电能表的脉冲输出端口,从而得到中 间结果T/并计算出时间误差

Figure CN104808168BD00084

,此时潜动试验预测量阶段结束,其中,受校验电 能表的工况控制和输出脉冲检测可通过标准功率源实现,中间结果T/为受校验电能表的 脉冲输出端口在潜动试验预测量阶段中输出第一个脉冲的时间。

[0039] 步骤八,潜动试验预测量阶段结束后进入潜动试验分段电流测试阶段:首先,进入 潜动试验第一分段电流测试阶段,即:控制受校验电能表在输入电压为1.15*U、输入电流为 5*Iq的大电流工况下连续工作第一分段时间T/=To-0.2*0.25*IV ;其次,在第一分段时间 T/结束后保持受校验电能表的输入电压为1.15*U,并控制受校验电能表的输入电流由5*Iq 下降到0.25*Iq,并且该受校验电能表的输入电流下降速度在避免受校验电能表由于输入 电流下降而受到冲击或泄漏的前提下应尽可能的快,通过标准功率源能够自动实现该受校 验电能表输入电流的下降过程,标准功率源的标准下降程序设计会将该输入电流下降过程 在其6个信号周期内实现,并且其中第3个信号周期的结束时间点即第一分段时间IV的结 束时间点,从而保证计算大电流5*1<!能量没有向小电流0.25*Iq能量的泄漏;最后,在受校验 电能表的输入电流达到〇.25*Iq时进入潜动试验第二分段电流测试阶段,S卩:控制受校验电 能表保持工作在输入电压为1.15*U、输入电流为0.25*Iq的稳定工况下,并实时检测受校验 电能表的脉冲输出端口,从而得到中间结果IV并计算出时间误差

Figure CN104808168BD00085

,此时潜动 试验分段电流测试阶段结束,其中,中间结果IV为受校验电能表的脉冲输出端口在潜动试 验第二分段电流测试阶段中输出第一个脉冲的时间。

[0040] 步骤九,依据能量平衡方程计算出补偿参数

Figure CN104808168BD00086

^再计算出时间误 差V的修正值Δ =EbiEtl'和中间结果IV的修正值

Figure CN104808168BD00091

,并据此得出受校验电 能表的潜动试验检定结果,即:如果△ Τ27 >1.2*Tb7,则判定受校验电能表合格,否则,判定 受校验电能表不合格。

[0041] 另外,在上述步骤中,为了能够精准控制电流切换时间,用于实现受校验电能表工 况控制和输出脉冲检测的标准功率源应符合以下要求:达到0.05级,额定电压220V、电流范 围0.001A-100A,分段电流工况下时间控制精度优于lms。

[0042] 下表为采用本发明的快速校验方法和采用现有技术中的常规方法对四块电能表 进行起动试验的测试结果对照表:

Figure CN104808168BD00092

[0044] 从上表可以看出,采用本发明的快速校验方法对电能表进行起动试验相较于常规 的电能表校验方法能够能够大幅的缩短试验时间。

[0045] 采用本发明的快速校验方法对电能表进行潜动试验相较于常规的电能表校验方 法同样能够能够大幅的缩短试验时间,其试验数据与上表相似,在此不再列出数据。

[0046] 本发明不局限与上述具体实施方式,根据上述内容,按照本领域的普通技术知识 和惯用手段,在不脱离本发明上述基本技术思想前提下,本发明还可以做出其它多种形式 的等效修改、替换或变更,均落在本发明的保护范围之中。

Claims (5)

1. 一种基于分段电流技术的电能表快速校验方法,包括以下步骤: 步骤一,获取受校验电能表的如下参数:额定电压U、额定电流I、电能表常数C和误差等 级,并计算出理论时间参数
Figure CN104808168BC00021
其中,Iq为国家计量检定规程所规定的适于 受fe验电能表误差等级的起动电流; 步骤二,设定起动试验的预期校验时间Tb,并计算出时间比例系数
Figure CN104808168BC00022
-,以 开启快速起动试验过程,该快速起动试验过程依次包括起动试验预测量阶段和起动试验分 段电流测试阶段,其中,所述起动试验的预期校验时间Tb设定在10秒至120秒之间; 步骤三,进入起动试验预测量阶段:控制受校验电能表工作在输入电压为U、输入电流 为大电流工况下,并实时检测受校验电能表的脉冲输出端口,从而得到中间结果Tx并 计算出时间误差
Figure CN104808168BC00023
,此时起动试验预测量阶段结束,其中,中间结果Tx为受校验电 能表的脉冲输出端口在起动试验预测量阶段中输出第一个脉冲的时间; 步骤四,起动试验预测量阶段结束后进入起动试验分段电流测试阶段:首先,进入起动 试验第一分段电流测试阶段,即:控制受校验电能表在输入电压为U、输入电流为5*Iq的大 电流工况下连续工作第一分段时间Ta = To-0.2*Tb;其次,在第一分段时间Ta结束后保持受 校验电能表的输入电压为U,并控制受校验电能表的输入电流由5*Iq下降到Iq;最后,在受校 验电能表的输入电流达到Iq时进入起动试验第二分段电流测试阶段,即:控制受校验电能 表保持工作在输入电压为U、输入电流为Iq的稳定工况下,并实时检测受校验电能表的脉冲 输出端口,从而得到中间结果T2并计算出时间误差」
Figure CN104808168BC00024
此时起动试验分段电流测 试阶段结束,其中,中间结果!^为受校验电能表的脉冲输出端口在起动试验第二分段电流 测试阶段中输出第一个脉冲的时间; 步骤五,依据能量平衡方程计算出补偿参数.
Figure CN104808168BC00025
,再计算出时间误差Eb 的修正值Δ Eb = Eb+Etl和中间结果1~2的修正值
Figure CN104808168BC00026
’并据此得出受校验电能表的起 动试验检定结果,即:如果△ T2<1.2*Tb,则判定受校验电能表合格,否则,判定受校验电能 表不合格。
2. 根据权利要求1所述的电能表快速校验方法,其特征在于:所述起动试验的预期校验 时间Tb设定为60秒。
3. 根据权利要求1所述的电能表快速校验方法,其特征在于:所述的电能表快速校验方 法还包括以下步骤: 步骤六,设定潜动试验的预期校验时间T b ',并计算出时间比例系数
Figure CN104808168BC00027
•,以开启快速潜动试验过程,该快速潜动试验过程依次包括潜动试验 预测量阶段和潜动试验分段电流测试阶段,其中,所述潜动试验的预期校验时间IV设定在 10秒至120秒之间; 步骤七,进入潜动试验预测量阶段:控制受校验电能表工作在输入电压为1.15*U、输入 电流为大电流工况下,并实时检测受校验电能表的脉冲输出端口,从而得到中间结 果T/并计算出时间误差
Figure CN104808168BC00031
,此时潜动试验预测量阶段结束,其中,中间结果T/为 受校验电能表的脉冲输出端口在潜动试验预测量阶段中输出第一个脉冲的时间; 步骤八,潜动试验预测量阶段结束后进入潜动试验分段电流测试阶段:首先,进入潜动 试验第一分段电流测试阶段,即:控制受校验电能表在输入电压为1.15*U、输入电流为5*Iq 的大电流工况下连续工作第一分段时间TV =To-O. 2*0.25*IV;其次,在第一分段时间T/ 结束后保持受校验电能表的输入电压为1.15*U,并控制受校验电能表的输入电流由5*I<Tf 降到0.25*Iq;最后,在受校验电能表的输入电流达到0.25*1<!时进入潜动试验第二分段电流 测试阶段,即:控制受校验电能表保持工作在输入电压为1.15*U、输入电流为0.25*Iq的稳 定工况下,并实时检测受校验电能表的脉冲输出端口,从而得到中间结果IV并计算出时间 误差
Figure CN104808168BC00032
,此时潜动试验分段电流测试阶段结束,其中,中间结果IV为受校验电能 表的脉冲输出端口在潜动试验第二分段电流测试阶段中输出第一个脉冲的时间; 步骤九,依据能量平衡方程计算出补偿参数
Figure CN104808168BC00033
,再计算出时间误差 的修正值Δ = E J +Et^和中间结果T21 勺修正值,
Figure CN104808168BC00034
,并据此得出受校验电 能表的潜动试验检定结果,即:如果△ Τ27 >1.2*Tb7,则判定受校验电能表合格,否则,判定 受校验电能表不合格。
4. 根据权利要求3所述的电能表快速校验方法,其特征在于:所述潜动试验的预期校验 时间IV设定为60秒。
5. 根据权利要求1至4任意一项所述的电能表快速校验方法,其特征在于:所述受校验 电能表的工况控制和输出脉冲检测通过标准功率源实施。
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