CN107589394B - 一种电能表直流和偶次谐波试验系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电能表直流和偶次谐波试验系统及方法，试验系统包括：电压波形发生器、电流波形发生器、电压互感器VT2及标准校准器，电压波形发生器输出测试所需电压波形，经过电压互感器VT2分别与标准校准器及被检表的电压端口连接，标准校准器的电压端口与被检表的电压端口并联；电流波形发生器输出测试所需的电流波形，分别与标准校准器及被检表的电流端口连接，标准校准器的电流端口与被检表的电流端口串联；测试信号同时经过被检表和标准校准器，标准校准器采用精密采样电阻进行电流采样，保证其在直流和偶次谐波的影响下的计量准确性，无需进行负载匹配。
Description
技术领域
本发明属电能计量技术领域，具体而言，涉及一种电能表直流和偶次谐波试验系统及方法。
背景技术
随着电力用户侧非线性负载的增加，在负载侧电流波形可能出现较为严重的畸变，包含了大量的谐波甚至直流分量。R46国际建议、欧洲标准EN 50470及国家标准GB/T17215都规定了电能表直流和偶次谐波试验方法及要求。
试验时，正弦电流测试信号经过标准电能表的电流线路；控制电力电子器件以产生正半周导通且负半周截止的电流信号，该信号经过被测电能表；此时负半周导通且正半周截止的电流信号经过与被检表阻值近似相等的匹配阻抗。被检电能表的常数应乘以1/2的系数以计算相对误差，由于流经标准表电流线路的为正弦信号，因此可以按照常规的方法进行溯源。上述试验方法要求匹配阻抗的阻值应与被测电能表的阻值近似相等，常采用以下三种方法，即：手工更换不同阻值的匹配阻抗、控制继电器闭合或关断以调节匹配阻抗和通过反馈以调节电子负载的阻值实现匹配。第一种方法每次试验都需重新调整匹配负载。该方法具有操作不便、耗时长且测试结果不够准确的缺点；第二种方法继电器需不停动作直至匹配负载和被检表的电阻相等，继电器频繁动作易产生电弧且自动匹配耗时较长；第三种方法虽然能实现快速、准确且可靠的负载匹配，但是会增加生产成本。
发明内容
本发明的目的是为了克服了现有技术的不足，提供一种电能表直流和偶次谐波试验系统及方法，测试信号同时经过被检表和标准校准器，标准校准器采用精密采样电阻进行电流采样，保证其在直流和偶次谐波的影响下的计量准确性，无需进行负载匹配。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现：
一种电能表直流和偶次谐波试验系统，包括：电压波形发生器、电流波形发生器、电压互感器VT2及标准校准器。电压波形发生器输出测试所需电压波形，经过电压互感器VT2分别与标准校准器及被检表的电压端口连接，标准校准器的电压端口与被检表的电压端口并联；电流波形发生器输出测试所需的电流波形，分别与标准校准器及被检表的电流端口连接，标准校准器的电流端口与被检表的电流端口串联。
所述标准校准器，包括：电阻R、电压互感器VT1、AD转换单元、DSP及显示器。电流波形发生器输出端口经过电阻R与被检表对应电流端口连接，电阻R两端的电压模拟信号输入到AD转换单元；电压互感器VT1的一次侧与电压互感器VT2的二次侧连接；电压互感器VT1的二次侧的一端接地，另一端与AD转换单元的输入端连接；AD转换单元将电阻R上的电压模拟信号和电压互感器VT1的二次侧的电压模拟信号转换成数字信号；AD转换单元的输出与DSP连接，DSP根据得到的数字信号进行分析计算，并将计算结果通过显示器进行显示；标准校准器采用电阻R进行电流采样，保证了其在直流和偶次谐波影响下的计量准确。
一种电能表直流和偶次谐波试验方法，具体步骤如下：
步骤1：标准校准器的电压端口和被检表的电压端口并联；标准校准器的电流端口和被检表的电流端口串联；
步骤2：根据被检表的规格和型号，电压波形发生器经过电压互感器VT2输出正弦电压测试信号，电流波形发生器输出正弦电流测试信号；
步骤3：AD转换单元分别将电阻R二端的电压值和电压互感器VT1二次侧的电压模拟信号转换成数字信号并输出给DSP；
步骤4：DSP分析计算，得到设定时间Δt内的电能值E1：
步骤5：DSP根据被检表输出的脉冲，得到设定时间Δt内被检表计算的电能值E2；
步骤6：DSP计算得到设定时间Δt内被检表的相对误差
步骤7：电流发生器停止输出正弦电流测试信号；
步骤8：电流波形发生器输出正半周导通且负半周截止的直流和偶次谐波电流测试信号；
步骤:9：同样的，分别得到设定时间Δt内标准校准器和被检表计算的电能值E3和E4；
步骤10：DSP计算得到设定时间Δt内被检表的相对误差
步骤11：得到直流和偶次谐波影响下的误差改变值γ＝γ2-γ1；
步骤12：设定误差改变限为γ0，若γ≤γ0，则被检表满足要求；如γ＞γ0，则被检表不满足要求。
需要说明的是，步骤10中，DSP也可由公式
计算得到设定时间Δt内被检表的相对误差。
本发明的有益效果是：测试信号同时经过被检表和标准校准器，标准校准器采用精密采样电阻进行电流采样，保证其在直流和偶次谐波的影响下的计量准确性，无需进行负载匹配。
附图说明
图1是本发明的试验系统原理示意图；
图2是本发明的试验方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
图1所示是本发明的试验系统原理示意图，一种电能表直流和偶次谐波试验系统，包括：电压波形发生器、电流波形发生器、电压互感器VT2及标准校准器。
电压波形发生器输出测试所需电压波形，经过电压互感器VT2分别与标准校准器及被检表的电压端口连接，标准校准器的电压端口与被检表的电压端口并联；电流波形发生器输出测试所需的电流波形，分别与标准校准器及被检表的电流端口连接，标准校准器的电流端口与被检表的电流端口串联。
所述标准校准器，包括：电阻R、电压互感器VT1、AD转换单元、DSP及显示器。
电流波形发生器输出端口经过电阻R与被检表对应电流端口连接，电阻R两端的电压模拟信号输入到AD转换单元；电压互感器VT1的一次侧与电压互感器VT2的二次侧连接；电压互感器VT1的二次侧的一端接地，另一端与AD转换单元的输入端连接；AD转换单元将电阻R上的电压模拟信号和电压互感器VT1的二次侧的电压模拟信号转换成数字信号；AD转换单元的输出与DSP连接，DSP根据得到的数字信号进行分析计算，并将计算结果通过显示器进行显示；标准校准器采用电阻R进行电流采样，保证了其在直流和偶次谐波影响下的计量准确。
图2是本发明的试验方法流程图。
步骤1：标准校准器的电压端口和被检表的电压端口并联；标准校准器的电流端口和被检表的电流端口串联；
步骤2：根据被检表的规格和型号，电压波形发生器经过电压互感器VT2输出正弦电压测试信号，电流波形发生器输出正弦电流测试信号；
步骤3：AD转换单元分别将电阻R二端的电压值和电压互感器VT1二次侧的电压模拟信号转换成数字信号并输出给DSP；
步骤4：DSP分析计算，得到设定时间Δt内的电能值E1：
步骤5：DSP根据被检表输出的脉冲，得到设定时间Δt内被检表计算的电能值E2；
步骤6：DSP计算得到设定时间Δt内被检表的相对误差
步骤7：电流发生器停止输出正弦电流测试信号；
步骤8：电流波形发生器输出正半周导通且负半周截止的直流和偶次谐波电流测试信号；
步骤:9：同样的，分别得到设定时间Δt内标准校准器和被检表计算的电能值E3和E4；
步骤10：DSP计算得到设定时间Δt内被检表的相对误差
步骤11：得到直流和偶次谐波影响下的误差改变值γ＝γ2-γ1；
步骤12：设定误差改变限为γ0，若γ≤γ0，则被检表满足要求；如γ＞γ0，则被检表不满足要求。
需要说明的是，步骤10中，DSP也可由公式
计算得到设定时间Δt内被检表的相对误差；设定时间Δt应足够长，以减小利用有功常数进行计算电能时的随机误差。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供一种电能表直流和偶次谐波试验系统及方法，测试信号同时经过被检表和标准校准器，标准校准器采用精密采样电阻进行电流采样，保证其在直流和偶次谐波的影响下的计量准确性，无需进行负载匹配。
本发明中涉及的未说明部分与现有技术相同或采用现有技术加以实现。
Claims (3)
1.一种电能表直流和偶次谐波试验系统，包括：电压波形发生器、电流波形发生器、电压互感器VT2及标准校准器；其特征是：电压波形发生器输出测试所需电压波形，经过电压互感器VT2分别与标准校准器及被检表的电压端口连接，标准校准器的电压端口与被检表的电压端口并联；电流波形发生器输出测试所需的电流波形，分别与标准校准器及被检表的电流端口连接，标准校准器的电流端口与被检表的电流端口串联；所述标准校准器包括：电阻R、电压互感器VT1、AD转换单元、DSP及显示器；电流波形发生器输出端口经过电阻R与被检表对应电流端口连接，电阻R两端的电压模拟信号输入到AD转换单元；电压互感器VT1的一次侧与电压互感器VT2的二次侧连接；电压互感器VT1的二次侧的一端接地，另一端与AD转换单元的输入端连接；AD转换单元的输出与DSP连接，DSP连接显示器。
2.一种电能表直流和偶次谐波试验方法，其特征是：基于权利要求1所述的电能表直流和偶次谐波试验系统，具体步骤如下：
步骤1：标准校准器的电压端口和被检表的电压端口并联；标准校准器的电流端口和被检表的电流端口串联；
步骤2：根据被检表的规格和型号，电压波形发生器经过电压互感器VT2输出正弦电压测试信号，电流波形发生器输出正弦电流测试信号；
步骤3：AD转换单元分别将电阻R二端的电压值和电压互感器VT1二次侧的电压模拟信号转换成数字信号并输出给DSP；
步骤4：DSP分析计算，得到设定时间Δt内的电能值E1；
步骤5：DSP根据被检表输出的脉冲，得到设定时间Δt内被检表计算的电能值E2；
步骤6：DSP计算得到设定时间Δt内被检表的相对误差
步骤7：电流发生器停止输出正弦电流测试信号；
步骤8：电流波形发生器输出正半周导通且负半周截止的直流和偶次谐波电流测试信号；
步骤:9：同样的，分别得到设定时间Δt内标准校准器和被检表计算的电能值E3和E4；
步骤10：DSP计算得到设定时间Δt内被检表的相对误差
步骤11：得到直流和偶次谐波影响下的误差改变值γ＝γ2-γ1；
步骤12：设定误差改变限为γ0，若γ≤γ0，则被检表满足要求；如γ＞γ0，则被检表不满足要求。
3.如权利要求2所述一种电能表直流和偶次谐波试验方法，其特征是：步骤10中，DSP由公式
计算得到设定时间Δt内被检表的相对误差。
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