CN105607027A - 一种电能表高低温气候影响试验的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电能表高低温气候影响试验的装置，包括三相电能表高低温气候影响试验系统和单相电能表高低温气候影响试验系统；所述的三相电能表高低温气候影响试验系统和单相电能表高低温气候影响试验系统包括高低温试验间，设置在高低温试验间内的挂表架，以及与挂表架通过挂表架线缆接口连接的电源和标准表柜和控制柜。本发明提供了一种结构简单、操作方便的电能表高低温环境影响量试验装置，实现电能表在-100℃～200℃环境下的测试，通过测试，参照电能表测试国家标准各个电能表的试验项目进行比对，衡量电能表的误差变化，从而更全面地衡量电能表的质量。

Description

一种电能表高低温气候影响试验的装置

技术领域

本发明涉及电能表高低温气候影响试验领域，具体为一种专门用于配合高低温老化间或气候试验室，对电能表进行行长期高低温气候适应性试验测试的装置；可配合高低温老化室，完成对单、三相电能表、采集终端、集中器等各种计量器具的高低温长期气候适应性试验系统及其方法。

背景技术

随着电力技术的发展，电能表在各个行业得到广泛的应用，作为重要的计量工具之一，电能表质量需要进行全面性的考察。

目前，市场上涌现了大量电能表检定装置，包括工频磁场电能表检定装置，谐波试验装置、电能表高压试验装置等，这些装置都在针对电能表在特定的环境中进行试验的装置，能够在不同的环境中全面考察电能表的各个参数以考核电能表的质量。但对于电能表在不同温度下对电能表各个参数进行测试，考察在不同的温度下对电能表的各个参数的影响是目前需要研究的问题，专利CN200820211792.7公开了一种多功能电能表的温度补偿模块，采用补偿算法对多功能电能表测量的电力数据进行针对性的补偿，该专利能够保证多功能电能表在恶劣温度条件下的测量精度，但没有提到如何在不同的温度下对电能表各个参数进行测试，并从测试数据中衡量电能表质量的好坏。

因此，针对上述现有技术中的不足，提供一种针对单、三相电能表、采集终端、集中器等各种计量器具的进行长期高低温气候适应性试验测试的装置，以使其能够在不同的温度下对电能表及其它计量器具满足国标要求的各个参数进行试验、测试的装置，已经是一个急需解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题和不足，本发明提供了一种结构简单、操作方便的对电能表进行长期高低温气候适应性试验测试的装置，满足电能表在-100℃～200℃的环境下进行测试，衡量电能表在经历高温、低温后，电能表各个参数的变动情况，从而更全面地衡量电能表的质量。

本发明的目的是这样实现的：

一种电能表高低温气候影响试验的装置，包括三相电能表高低温气候影响试验系统和单相电能表高低温气候影响试验系统；所述的三相电能表高低温气候影响试验系统和单相电能表高低温气候影响试验系统包括高低温试验间20，设置在高低温试验间20内的挂表架，以及与挂表架通过挂表架线缆接口连接的电源和标准表柜和控制柜；

所述的三相电能表高低温气候影响试验系统，包括通过三相线缆12与高低温试验间20内可移动三相挂表架13的三相挂表架线缆接口21连接的电源和标准柜7及控制和误差计算柜5；

所述的电源和标准柜7与控制和误差计算柜5并联设置；

所述的电源和标准柜7包括设置在顶端的总控箱10，位于总控箱10下方的三相标准表9，以及位于三相标准表9下方的三相程控电源；

所述的控制和误差计算柜5包括上方的显示器1，设置在显示器下方的工控机2，设置在工控机2下方的操作键盘3，以及设置在操作键盘3下方的脉冲处理、通讯和计算模块4；

所述的单相电能表高低温气候影响试验系统包括设置在高低温试验间20内的可扩展为双面96表位的单面48表位的可移动单相挂表架19，可移动单相挂表架20的单相挂表架线缆接口17通过单相线缆16与单相控制装置连接；所述的可移动单相挂表架内置48路电压隔离互感器；

所述的单相控制装置包括电源、标准表柜和控制柜的集成控制柜；所述的集成控制柜包括与单相线缆16连接的集成控制柜线缆接口15，设在集成控制柜顶部的总控箱10，设在在总控箱10下方的显示器1，设在在显示器下方的工控机2，设在工控机下方的操作键盘3，以及设置在操作键盘下方的脉冲处理、通讯和误差技术模块4，脉冲处理、通讯和误差技术模块4下方设置有程控电源、标准表14；

所述的挂表架的电压、电流采用带螺丝锁紧的固定挂表座，辅助端子采用针式线缆，人工螺丝紧固连接；单相挂表架单面48表位，并可扩展为双面96表位，三相挂表架双面48表位。挂表架为铝合金框架式，要求能够方便进出高低温试验室，试验室有一个高度约120mm的台阶，台阶前有一个约800mm的缓冲坡，要求挂表架的轮子配置能够顺利进出；

设置在单相挂表架19内的单相表电压、电流及三相表电流接入通过走安式接表座接入，接表座为可调间距的非压接式接表座，，通过螺丝紧固；单相电能表的脉冲及通讯线通过表位的插座引出端子线，人工接入表端子排，单相挂表架下方放置隔离PT18；

设置在三相挂表架13内的三相电能表的电压端子通过表位电压端子引出，带鳄鱼夹，接入电能表电压端子；通过端子线和插座，引出有功脉冲和RS485通讯，RS485通讯采用串行RS485通讯，所的有表位通过总线引出；在挂表架的立柱侧下方，配置快插式接插件和接线座，能够将挂表架上的电压、电流、脉冲及RS485通讯线引出，实现快速连接。

积极有益效果：（1）自动化：检定装置能自动实现电能表身份识别、判断检定方案、定位、接线、检定、拆线等。（2）方便操作：操作时可将被测表或采集终端或集中器放置于高低温试验间中，在试验间放置电能表可进行测试，操作简单、使用方便；（3）可靠性：根据电能表国家标准以及实际的需求对电能表设置不同的温度，衡量电能表在不同的温度下的误差进行测试和评价，确保了电能计量准确和公平公正，有利于提高电能表计量在全社会的公信力；（4）安全性：测试设备和数据可靠、可信。功能：装置包含6表位挂表架，可实现三相电能表、终端、集中器的挂表、接线，能够将电压、电流、脉冲、通讯、GPRS天线等信号集中引出，用于外接电源、误差计算、通讯测试。完成自热影响试验及温升影响试验功能。

附图说明

图1为单相电能表高低温气候影响试验系统；

图2为单相挂表架侧视图；

图3为三相电能表高低温气候影响试验系统；

图4为三相电表架侧视图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步的说明：

一种电能表高低温气候影响试验系统；所述的三相电能表高低温气候影响试验系统和单相电能表高低温气候影响试验系统包括高低温试验间20，设置在高低温试验间20内的挂表架，以及与挂表架通过挂表架线缆接口连接的电源和标准表柜和控制柜；

如图3、图4所示，所述的三相电能表高低温气候影响试验系统，包括通过三相线缆12与高低温试验间20内可移动三相挂表架13的三相挂表架线缆接口21连接的电源和标准柜7及控制和误差计算柜5；

所述的电源和标准柜7与控制和误差计算柜5并联设置；

所述的电源和标准柜7包括设置在顶端的总控箱10，位于总控箱10下方的三相标准表9，以及位于三相标准表9下方的三相程控电源；

所述的控制和误差计算柜5包括上方的显示器1，设置在显示器下方的工控机2，设置在工控机2下方的操作键盘3，以及设置在操作键盘3下方的脉冲处理、通讯和计算模块4；

如图1、图2所示，所述的单相电能表高低温气候影响试验系统包括设置在高低温试验间20内的可扩展为双面96表位的单面48表位的可移动单相挂表架19，可移动单相挂表架20的单相挂表架线缆接口17通过单相线缆16与单相控制装置连接；所述的可移动单相挂表架内置48路电压隔离互感器；

所述的单相控制装置包括电源、标准表柜和控制柜的集成控制柜；所述的集成控制柜包括与单相线缆16连接的集成控制柜线缆接口15，设在集成控制柜顶部的总控箱10，设在在总控箱10下方的显示器1，设在在显示器下方的工控机2，设在工控机下方的操作键盘3，以及设置在操作键盘下方的脉冲处理、通讯和误差技术模块4，脉冲处理、通讯和误差技术模块4下方设置有程控电源、标准表14；

所述的挂表架的电压、电流采用带螺丝锁紧的固定挂表座，辅助端子采用针式线缆，人工螺丝紧固连接；单相挂表架单面48表位，并可扩展为双面96表位，三相挂表架双面48表位。挂表架为铝合金框架式，要求能够方便进出高低温试验室，试验室有一个高度约120mm的台阶，台阶前有一个约800mm的缓冲坡，要求挂表架的轮子配置能够顺利进出；

设置在单相挂表架19内的单相表电压、电流及三相表电流接入通过走安式接表座接入，接表座为可调间距的非压接式接表座，，通过螺丝紧固；单相电能表的脉冲及通讯线通过表位的插座引出端子线，人工接入表端子排，单相挂表架下方放置隔离PT18；

设置在三相挂表架13内的三相电能表的电压端子通过表位电压端子引出，带鳄鱼夹，接入电能表电压端子；通过端子线和插座，引出有功脉冲和RS485通讯，RS485通讯采用串行RS485通讯，所的有表位通过总线引出；在挂表架的立柱侧下方，配置快插式接插件和接线座，能够将挂表架上的电压、电流、脉冲及RS485通讯线引出，实现快速连接。

电源控制和误差计算：

a)电压源、标准表、误差计算和控制放置于高低温室外的要机柜内。

b)所有电气单元要求能够实现不低于90天的长期不间断运行，要求能够按设置的试验流程，自动输出不同的状态，并能实时计算误差及与表计通讯。

c)在出现系统具有报警保护，在出现过载、电压短路、电流开路时，能够自动降电压、电流报警保护，在报警解除后，能够自动恢复试验进程。

d)在出现装置受干扰复位、停电后上电后，能够自动恢复试验进程。

e)装置具有谐波输出功能，能够输出总含量不低于40%的2～21次谐波（7次以上谐波含量不低于10%）。

f)装置具有载波通讯功能，配置至少5种载波集控模块，能够实现载波通讯。

计算机和控制软件：

a)配置工控机，能够长期不间断运行。

b)计算机软件能够与检定装置（电源和误差计算单元）通讯，控制电源输送，切换输出参数，读取误差数据，显示实时输送电参数等。

c)计算机软件能够通过载波、RS485通讯方式，与被试表通讯，定时抄读被试表电量并记录。

d)计算机软件能够与高低温控制器通讯，读取实时的温湿度数据并记录。

e)计算机软件能够以表格形式任意设置时间段，时间最小单位5分钟，可以设置每个时间段内的电源输出状态，包括电压、电流、相位、频率、谐波等。

f)设置好的试验时段可以以文件方式存储为试验方案。

g)调出试验方案后，点击“自动运行”，软件即按设置方案自动开始测试，要要求每个时段内，至少记录一组各表位的误差数据、计度器数据，超过5分钟的时段，可设置记录误差和抄表的时间间隔。

h)试验方案控制设置“暂停”和“继续”按钮，可以暂停试验并继续，也设置“取销”，“重新开始”按钮。

i)软件设置操作权限保护。

j)记录数据以数据库格式存储，并可导出为Excel格式。

k)可选择一块电能表或几块电能表，将记录误差和温度等数据，以曲线图形式显示，并可保存、打印。

l)具有网络远程控制功能，可通过网络远程监控装置运行状态、读取存储数据、控制装置运行等。

m)技术指标

4.1单相装置

装置准确度等级：0.1级

表位数：48/96表位

电压输出量程：220V

电流输出量程：0.1A、0.25A、0.5A、1A、2.5A、5A、10A、20A、50A、100A

相位输出：0～359.99°

频率调节范围：45.00Hz~60.00Hz

电压调节细度：10%、1%、0.1%、0.01%

电流调节细度：10%、1%、0.1%、0.01%

相位调节细度：10°、1°、0.1°、0.01°

频率调节细度：10Hz、1Hz、0.1Hz、0.01Hz

输出功率稳定度：0.05%

电压波形失真度≤1.0%

电流波形失真度≤1.0%

输出功率：电压：800VA,电流：2500VA

三相装置

装置准确度等级：0.05级

表位数：48表位

电压输出量程：57.7V、100V、220V、380V

电流输出量程：0.1A、0.25A、0.5A、1A、2.5A、5A、10A、20A、50A、100A

相位输出：0～359.99°

频率调节范围：45.00Hz~60.00Hz

电压调节细度：10%、1%、0.1%、0.01%

电流调节细度：10%、1%、0.1%、0.01%

相位调节细度：10°、1°、0.1°、0.01°

频率调节细度：10Hz、1Hz、0.1Hz、0.01Hz

输出功率稳定度：0.05

电压波形失真度≤0.5%

电流波形失真度≤0.5%

输出功率：电压：800VA,电流：2500VA

被校电能表放置在高低温试验间中，挂表座能够可移动地进出高低温试验间，高低温试验间维持电能表处于一定的温度，处于-100℃～200℃范围内的高温或低温状态中。

误差计算单元模块与标准表、被测表双向连接，被校表放置于高低温试验间中的挂表座中并向误差计算模块提供被校表电能脉冲，标准表在总控箱的控制下通过电源模块提供工作的电流、电压向误差计算模块提供标准电能脉冲，标准脉冲与被较表脉冲在总控中心单元3控制下进行比对分析，输出结果通过控制计算机显示并能够进行语音提示，数据处理打印模块与控制计算机相连。

本发明可试验项目包括：高温试验、低温试验、交变湿热试验、环境温度对日计时误差影响、单相电能表误差测试、20K温度范围内温度系数测试、温升影响试验功能、自热影响试验功能、自热试验误差影响等满足国家标准GT_17251.322-2008以及国家标准GT_17251系列的电能表检定要求误差测试和试验项目。

以下是以电能表作为实施例进行说明：

本装置的工作原理是：在计算机或键盘控制下，程控精密电源提供被校表和标准电能表工作所需电压和电流；标准表将功率标准电能脉冲送入误差计算单元，误差计算单元同时采集被校表脉冲并计算出误差，利用电能比较法算出的误差在本地显示并通过高速工业CAN总线上传到总控中心，控制中心在表位数据监视界面对数据进行监视、管理并上传到计算机处理；总控中心主要完成按键处理、计算机数据处理、标准表数据处理（电压、电流、功率、相位、频率等）、GPS数据处理、表位误差数据采集、多功能表485通信、电压和电流输出控制、各种功能试验控制、温湿度数据采集、功耗数据采集等工作；同时把采集到的数据送至计算机进行处理。用户可以通过数据处理打印模块进行数据打印。

2、功能块

1）控制计算机

是一种常用个人计算机，其硬件配置为主流配置，安装专用PC机误差校准软件。

2）程控精密电源

具体谐波输出的工作原理是：将正弦波按每0.1度取一数据量化,一个周期共3600点作为基波，然后用户设置的谐波分量分别叠加到基波上，作为波形数据，在频率和相位电路控制下，经D／A转换和滤波电路生成信号波形，生成的波形送到功率放大器放大后输出，输出的电压和电流信号即可用于各种电能表的校验。

数字电源的基本工作过程：CPU控制接收用户发出的各种命令，并控制波形合成、频率相位输出，并使输出的电压和电流符合要求；产生的波形送前置放大后，以便信号能够驱动被校表和标准表。

3）标准电能表

标准单相电能表有标准上市产品。标准单相电能表以内置的微处理器为核心，由测量单元和数据处理单元等组成，其准确度等级相对被校表要高出两个等级及以上。

4）表位

表位为放置多个电能表，可以采用软接线的方式对电能表进行上电。或设置自动接、拆线单元，是为了解决装置的测试探针组自动连接到被校电能表接线端的国内电能表检定装置生产厂家普遍采用的产品。

设置自动接、拆线单元接线的技术方案如下：

自动接、拆线单元接线器底座上设有测试探针组，测试探针组的位置与载表装置上待检电能表接线端子孔组的检定位置相对应。检定装置的测试探针组接入电能表的接线端子孔组内，电能表接线端子的电压、电流、脉冲接线、多功能接口、485接口分别与外接口相压接，所有的电能表接线端子被压，不内缩，且接线端子受压稳定、均匀、可靠。

5）被校电能表

被校电能表是本发明的工作对象，以内置的微处理器为核心，由测量单元和数据处理单元等组成，除计量正反向有功电能量外，还具有分时、阶梯电价等两种以上功能，并能显示、存储电能值。

6）误差计算单元模块

误差计算器有标准上市产品。

误差计算单元用来输入标准电能表和被校电能表在各种不同负荷下的脉冲值，通过比较计算出被校电能表的误差值。

7）数据处理打印模块

数据输出模块采用通用微型打印机完成校准结果的打印。通用微型打印机有标准上市产品。

8）高低温试验间

为电能表检测提供一定的温度的房间，配备有检测电能表的专用加温和降温装置，能调整电能表所需要的高低温试验的温度。

二、过程

本方法是进行电能表单相或三相表高低温试验的过程方法，包括下列步骤：

开始；1、检定任务下达，设置电能表的测试环境温度，下达电能表检测任务。

2、上料，即用户将被校电能表放置于高低温试验间中的挂表座中。

3、上电，对各个模块进行供电，使其处于正常的工作状态。

4、根据电能表试验国家标准对电能表进行高温试验、低温试验、变差湿热、自热影响、湿度系数，温度渐变等环境下进行测试，还包括高低温循环试验等。

5、启动测试，启动误差校准后，装置通过控制计算机中的检测软件控制程控制程控精密电源的电流、电压输出至标准电能表和被校电能表，使之输出标准脉冲和被较脉冲至误差计算器，误差计算器通过比较法计算出被校电能表误差值；包括表计是否有潜动的其他试验过程；

5、误差结果显示，与标准值进行比对，根据行业标准进行比对测试数据以衡量电能表质量。

6、结束。

本发明具有以下优点：（1）自动化：检定装置能自动实现电能表身份识别、判断检定方案、定位、接线、检定、拆线等。（2）方便操作：操作时可将被测表或采集终端或集中器放置于高低温试验间中，关上房门，即可进行测试，操作简单、使用方便；（3）可靠性：根据电能表国家标准以及实际的需求对电能表设置不同的温度，衡量电能表在不同的温度下的误差进行测试和评价，确保了电能计量准确和公平公正，有利于提高电能表计量在全社会的公信力；（4）安全性：测试设备和数据可靠、可信。功能：，可实现单三相电能表、终端、集中器的挂表、接线，能够将电压、电流、脉冲、通讯、GPRS天线等信号集中引出，用于外接电源、误差计算、通讯测试。装置可配备SIM卡外接适配器线，将SIM卡引出高低温试验间。可选配自动表面测温装置，完成自热影响试验及温升影响试验功能。试验项目：高温试验、低温试验、交变湿热试验、环境温度对日计时误差影响、单相电能表误差测试、20K温度范围内温度系数测试、温升影响试验功能、自热影响试验功能、自热试验误差影响等满足国家标准GT_17251.322-2008以及国家标准GT_17251系利的电能表检定要求误差测试和试验项目。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种电能表高低温气候影响试验的装置，其特征在于：包括三相电能表高低温气候影响试验系统和单相电能表高低温气候影响试验系统；所述的三相电能表高低温气候影响试验系统和单相电能表高低温气候影响试验系统包括高低温试验间（20），设置在高低温试验间（20）内的挂表架，以及与挂表架通过挂表架线缆接口连接的电源和标准表柜和控制柜。

2.根据权利要求1所述的一种电能表高低温气候影响试验的装置，其特征在于：所述的三相电能表高低温气候影响试验系统，包括通过三相线缆（12）与高低温试验间（20）内可移动三相挂表架（13）的三相挂表架线缆接口（21）连接的电源和标准柜（7）及控制和误差计算柜（5）。

3.根据权利要求2所述的一种电能表高低温气候影响试验的装置，其特征在于：所述的电源和标准柜（7）与控制和误差计算柜（5）并联设置。

4.根据权利要求2或3所述的一种电能表高低温气候影响试验的装置，其特征在于：所述的电源和标准柜（7）包括设置在顶端的总控箱（10），位于总控箱（10）下方的三相标准表（9），以及位于三相标准表（9）下方的三相程控电源。

5.根据权利要求2或3所述的一种电能表高低温气候影响试验的装置，其特征在于：所述的控制和误差计算柜（5）包括上方的显示器（1），设置在显示器下方的工控机（2），设置在工控机（2）下方的操作键盘（3），以及设置在操作键盘（3）下方的脉冲处理、通讯和计算模块（4）。

6.根据权利要求1所述的一种电能表高低温气候影响试验的装置，其特征在于：所述的单相电能表高低温气候影响试验系统包括设置在高低温试验间（20）内的可扩展为双面96表位的单面48表位的可移动单相挂表架（19），可移动单相挂表架（20）的单相挂表架线缆接口（17）通过单相线缆（16）与单相控制装置连接；所述的可移动单相挂表架内置48路电压隔离互感器。

7.根据权利要求6所述的一种电能表高低温气候影响试验的装置，其特征在于：所述的单相控制装置包括电源、标准表柜和控制柜的集成控制柜；所述的集成控制柜包括与单相线缆（16）连接的集成控制柜线缆接口（15），设在集成控制柜顶部的总控箱（10），设在在总控箱（10）下方的显示器（1），设在在显示器下方的工控机（2），设在工控机下方的操作键盘（3），以及设置在操作键盘下方的脉冲处理、通讯和误差技术模块（4），脉冲处理、通讯和误差技术模块（4）下方设置有程控电源、标准表（14）。

8.根据权利要求1所述的一种电能表高低温气候影响试验的装置，其特征在于：所述的挂表架的电压、电流采用带螺丝锁紧的固定挂表座，辅助端子采用针式线缆，人工螺丝紧固连接；单相挂表架单面48表位，并可扩展为双面96表位，三相挂表架双面48表位；挂表架为铝合金框架式，要求能够方便进出高低温试验室，试验室有一个高度约120mm的台阶，台阶前有一个约800mm的缓冲坡，要求挂表架的轮子配置能够顺利进出。

9.根据权利要求6所述的一种电能表高低温气候影响试验的装置，其特征在于：设置在单相挂表架（19）内的单相表电压、电流及三相表电流接入通过走安式接表座接入，接表座为可调间距的非压接式接表座，，通过螺丝紧固；单相电能表的脉冲及通讯线通过表位的插座引出端子线，人工接入表端子排，单相挂表架下方放置隔离PT（18）。

10.根据权利要求2所述的一种电能表高低温气候影响试验的装置，其特征在于：设置在三相挂表架（13）内的三相电能表的电压端子通过表位电压端子引出，带鳄鱼夹，接入电能表电压端子；通过端子线和插座，引出有功脉冲和RS485通讯，RS485通讯采用串行RS485通讯，所的有表位通过总线引出；在挂表架的立柱侧下方，配置快插式接插件和接线座，能够将挂表架上的电压、电流、脉冲及RS485通讯线引出，实现快速连接。