CN110031792A - 考虑温度和电流变化的电能表基本误差测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种考虑温度和电流变化的电能表基本误差测试装置及方法，它包括：被测电能表和标准表，功率源的电压和电流输出端分别与标准表和被测电能表相连；被测电能表及标准表输出的电能脉冲连接至误差计算单元；误差计算单元与总控中心连接；总控中心与PC机连接；解决了现有技术仅考虑单一量影响的电能表环境适应性考核方式不能对实际的多因素影响下的情形进行精确描述，当电能表在实际现场环境下运行时，在温度、电流变化等多个影响量共同作用下，电能表的计量特性往往出现异常等技术问题。
Description
技术领域
本发明属于电能计量技术，具体涉及一种考虑温度和电流变化的电能表基本误差测试装置及方法。
背景技术
近年来，我国智能电网已进入全面建设阶段。随着智能电网的快速发展，智能电能表作为智能电网的重要组成部分，得以广泛应用，相应的对电能表性能也提出了更高的要求。电能表的更新换代及功能升级，与之相对应的大量电能表检定装置的投入使用。
目前，电能表进行影响量试验时，仅考虑了单一影响量对电能表的影响。在试验室对电能表进行单一影响量试验时，虽然电能表误差改变量均满足标准规定，但当电能表在实际现场环境下运行时，在温度、电流变化等多个影响量共同作用下，电能表的计量特性往往出现异常。现有的仅考虑单一量影响的电能表环境适应性考核方式已不能对实际的多因素影响下的情形进行精确描述。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种考虑温度和电流变化的电能表基本误差测试装置及方法，以解决现有技术仅考虑单一量影响的电能表环境适应性考核方式不能对实际的多因素影响下的情形进行精确描述，当电能表在实际现场环境下运行时，在温度、电流变化等多个影响量共同作用下，电能表的计量特性往往出现异常等技术问题。
本发明技术方案是：
一种考虑温度和电流变化的电能表基本误差测试装置，它包括：被测电能表和标准表，功率源的电压和电流输出端分别与标准表和被测电能表相连；被测电能表及标准表输出的电能脉冲连接至误差计算单元；误差计算单元与总控中心连接；总控中心与PC机连接。
它还包括温度试验箱，温度试验箱内固定有挂表架，所述被测电能表挂在挂表架上。
误差计算单元与总控中心通过CAN总线连接。
误差计算单元为ARM单元板。
所述的一种考虑温度和电流变化的电能表基本误差测试装置的测试方法，它包括：
步骤1、功率源输出电压、电流波形为
式中Unom为被测电能表的电压标称值，fnom为频率标称值，Itest为电流信号幅值，分别为电压、电流信号的初相角；
步骤2、设置温度试验箱为23℃，通过功率源设置电压电流的相角差为0，即电流幅值Itest为10Itr，Itr为电能表的转折电流，通过误差计算单元得到被测电能表的基本误差ν基本＝(E被测-E标准)/E标准×100％，E标准表示标准表计量的电能值，E被测表示被测电能表计量的电能值；
步骤3、保持温度试验箱为23℃，设置电流幅值Itest为kItr，由误差计算单元得到电流变化时被测电能表的计量误差ν1，从而得到电流改变的误差偏移ν电流＝|ν1-ν基本|；
步骤4、保持电流幅值为10Itr，设置温度试验箱为23±X℃，X满足23±X为电能表正常工作的温度范围，由误差单元得到温度变化时电能计量误差ν2，从而得到温度改变的误差偏移ν温度＝|ν2-ν基本|；
步骤五、由上述步骤得到的ν基本，ν电流，ν温度实现同时考虑电流变化和温度变化情况下的电能表误差测试结果：
电流幅值kItr，k使得Imin≤kItr≤Imax，Imin，Imax表示电能表正常工作时的最小、最大电流。
本发明的有益效果是：
本发明通过完成同时考虑温度和电流变化的电能表基本误差测试，改善了现有电能表测试实验仅考虑单一影响下电能计量误差的缺陷，为进一步深入研究电能表实际工况环境的适应性考核技术提供一定的技术支持，从而促进电能计量行业技术水平，提升并完善计量试验检测能力，具有重要的经济效益和社会效益；解决了现有技术仅考虑单一量影响的电能表环境适应性考核方式不能对实际的多因素影响下的情形进行精确描述，当电能表在实际现场环境下运行时，在温度、电流变化等多个影响量共同作用下，电能表的计量特性往往出现异常等技术问题。
附图说明
图1是本发明装置结构示意图。
具体实施方式
一种考虑温度和电流变化的电能表基本误差测试装置，它包括：被测电能表和标准表，功率源的电压和电流输出端分别与标准表和被测电能表电压、电流端口相连；误差计算单元与总控中心连接；总控中心与PC机连接。被测电能表及标准表输出的电能脉冲连接至误差计算单元的定时器实现脉冲计数；误差计算单元分别将电流变化及温度变化下被测表与标准表的电能计量误差通过总控中心送至PC端完成电能表基本误差测试。功率源输出电流大小为0.1mA～120A。标准表比被测电能表铭牌等级至少高一个等级的标准表。
它还包括温度试验箱，温度试验箱内固定有挂表架，所述被测电能表挂在挂表架上。所述的误差计算单元与CAN总线相连，通过CAN总线通讯方式将被测电能表的误差数据传送至总控中心及PC。
误差计算单元为ARM单元板。充分利用ARM芯片资源丰富的特点，实现多路被测电能表脉冲信号和标准表脉冲信号直接输入至ARM系统，同时进行误差检定。
所述的一种考虑温度和电流变化的电能表基本误差测试装置的测试方法，它包括：
步骤1、功率源输出电压、电流波形为
式中Unom为被测电能表的电压标称值，fnom为频率标称值，Itest为电流信号幅值，分别为电压、电流信号的初相角；
步骤2、设置温度试验箱为23℃，通过功率源设置电压电流的相角差为0，即电流幅值Itest为10Itr，Itr为电能表的转折电流，通过误差计算单元得到被测电能表的基本误差ν基本＝(E被测-E标准)/E标准×100％，E标准表示标准表计量的电能值，E被测表示被测电能表计量的电能值；
步骤3、保持温度试验箱为23℃，设置电流幅值Itest为kItr，由误差计算单元得到电流变化时被测电能表的计量误差ν1，从而得到电流改变的误差偏移ν电流＝|ν1-ν基本|；
步骤4、保持电流幅值为10Itr，设置温度试验箱为23±X℃，X满足23±X为电能表正常工作的温度范围，由误差单元得到温度变化时电能计量误差ν2，从而得到温度改变的误差偏移ν温度＝|ν2-ν基本|；
步骤五、由上述步骤得到的ν基本，ν电流，ν温度实现同时考虑电流变化和温度变化情况下的电能表误差测试结果：
电流幅值kItr，k使得Imin≤kItr≤Imax，Imin，Imax表示电能表正常工作时的最小、最大电流。
功率源：功率源选用Fluke 6100A电能功率标准源，6100A的3毫度/年的相位准确度确保了电能准确度可以实现接近200ppm(0.02％)的不确定度。可以输出基波频率范围为16Hz至850Hz，频率准确度可达50ppm，可提供达1000V的正弦电压和20A的正弦电流，是非常高精度的可调功率源。因此其非常适合用于需要高精度检验校准的场合，比如计量部门对于各种电压、电流、功率等电参量表计的测试。
标准表：可选用Radian公司的RD-33便携式电量标准表。RD-33利用了Radian公司新的Dytronic测量技术，包括Radian公司自行设计的A/D积分转换器，Dytronic A/D转换器结合了Radian公司著名的电压、电流电子补偿互感器和密封式的参考标准，使得便其在准确度、稳定性和功能性方面具有最高的水准。电压输入量程是30到630V，电流输入量程每相可达120A或200A。
误差计算单元：采用ST公司的32位ARM芯片STM32F103VBT6。该芯片主频为72MHz，内部资源丰富，自带128k字节FLASH和20k字节SRAM，有多达9个通信接口和7个定时器，每个定时器有4个用于输入捕获/输出比较/PWM或脉冲计数的通道。
温度试验箱：采用江苏艾默生试验仪器科技有限公司生产的高低温试验箱。其温度范围可选-40℃～150℃，温度偏差小于等于±2℃，空载时温度波动度为±0.5℃，空载时升降温平均速率为0.7℃～1.0℃/min，可用于考核电能表在高低温环境下使用的适应性。
被测电能表：采用宁波医疗器械设备有限公司生产的C级电能表，其电压标称值Unom为220V，频率标称值fnom为50Hz，转折电流Itr为0.1A。
本发明具体实现流程为：
将被测电能表通过挂表架上安装至高低温试验箱，然后Fluke 6100A电能功率标准源产生交流电压和电流正弦波形至被测电能表和标准表RD-33，ARM芯片通过比较被测电能表和RD-33的电能脉冲计算出误差。
具体试验为：
1.基本误差
设置温度试验箱为23℃，Fluke 6100A电能功率标准源产生幅值为220V，频率为50Hz，相角为0°的电压正弦信号及幅值为1A，频率为50Hz，相角为0°的电流正弦信号，通过误差计算单元得到记录被测电能表的基本误差
ν基本＝ν基本＝(E被测－E标准)/E标准×100％＝(551.2－552.45)/552.45×100％＝-0.226％；
2.电流变化时
保持温度试验箱为23℃，设置电流幅值为10A，保持其他条件不变。由误差计算单元得到电流变化时被测电能表的计量误差ν1＝-0.257％，从而得到电流改变的误差偏移ν电流＝|ν1－ν基本|＝|-0.257％－(-0.226％)|＝0.031％；
3.温度变化时
保持电流幅值为1A，设置温度试验箱为45℃，由误差单元得到温度变化时电能计量误差ν2＝-0.245％，从而得到温度改变的误差偏移：
ν温度＝|ν2－ν基本|＝|-0.245％－(-0.226％)|＝0.019％；
4.测试结果
上述步骤得到的ν基本，ν电流，ν温度实现同时考虑电流变化和温度变化情况下的电能表误差测试结果：
Claims (6)
1.一种考虑温度和电流变化的电能表基本误差测试装置，它包括：被测电能表和标准表，其特征在于：功率源的电压和电流输出端分别与标准表和被测电能表相连；被测电能表及标准表输出的电能脉冲连接至误差计算单元；误差计算单元与总控中心连接；总控中心与PC机连接。
2.根据权利要求1所述的一种考虑温度和电流变化的电能表基本误差测试装置，其特征在于：它还包括温度试验箱，温度试验箱内固定有挂表架，所述被测电能表挂在挂表架上。
3.根据权利要求1所述的一种考虑温度和电流变化的电能表基本误差测试装置，其特征在于：误差计算单元与总控中心通过CAN总线连接。
4.根据权利要求1或3所述的一种考虑温度和电流变化的电能表基本误差测试装置，其特征在于：误差计算单元为ARM单元板。
5.如权利要求1所述的一种考虑温度和电流变化的电能表基本误差测试装置的测试方法，它包括：
步骤1、功率源输出电压、电流波形为
式中Unom为被测电能表的电压标称值，fnom为频率标称值，Itest为电流信号幅值，分别为电压、电流信号的初相角；
步骤2、设置温度试验箱为23℃，通过功率源设置电压电流的相角差为0，即电流幅值Itest为10Itr，Itr为电能表的转折电流，通过误差计算单元得到被测电能表的基本误差ν基本＝(E被测-E标准)/E标准×100％，E标准表示标准表计量的电能值，E被测表示被测电能表计量的电能值；
步骤3、保持温度试验箱为23℃，设置电流幅值Itest为kItr，由误差计算单元得到电流变化时被测电能表的计量误差ν1，从而得到电流改变的误差偏移ν电流＝|ν1-ν基本|；
步骤4、保持电流幅值为10Itr，设置温度试验箱为23±X℃，X满足23±X为电能表正常工作的温度范围，由误差单元得到温度变化时电能计量误差ν2，从而得到温度改变的误差偏移ν温度＝|ν2-ν基本|；
步骤五、由上述步骤得到的ν基本，ν电流，ν温度实现同时考虑电流变化和温度变化情况下的电能表误差测试结果：
6.根据权利要求5所述的一种考虑温度和电流变化的电能表基本误差测试装置的测试方法，其特征在于：电流幅值kItr，k使得Imin≤kItr≤Imax，Imin，Imax表示电能表正常工作时的最小、最大电流。
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