电能表检定装置基本知识

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,各位同仁晚上好！,科陆电子,服务电力,追求卓越,电能表检定装置基本知识,科陆公司高级顾问,教授级高级工程师,雷惠博,介绍要点,1 工作原理,2 术语定义,3 标准与规程,4 产品要求,5 试验方法,1 工作原理1.1 电子式三相电能表检定装置原理框图,程控三相功率源,电压量程切换,电流量程切换,A,相,PT,B,相,PT,C,相,PT,A,相,CT,B,相,CT,C,相,CT,监视仪表,三相标准电能表,#1被,检表,#,n,被,检表,误差计算器,显示器,计算机,n,只误差显示器,手动控制器,1.2,CL3000D,原理框图,n,只误差显示器,#1被,检表,#,n,被,检表,CL303,三相程控功率源,CL311V2,多功能标准表,误差计算器,显示器,计算机,(尼米兹航母软件),CL191,精密时基源,1.3 电子式单相电能表检定装置结构框图,标准,CT,I,2,U,2,I,1,隔离电压互感器,U,1,程控单相功率源,标 准,电能表,#1被,检表,#,n,被,检表,误差计算器,计算机,显示器,n,只误差显示器,2 术语定义,2.1 电能表检验装置,向被检表供给电能并测定此电能的所有设备的组合。,2.2 功率乘时间测量法（功率表法）,以已知恒定功率乘已知时间间隔的方式确定给予被检表,电能的方法。,2.3 电能比较法（标准表法）,以已知电能量加给被检表的方法。,2.4 参考标准,用于同较低准确度标准相比较的标准。,2.5 工作标准,用参考标准校准的标准，用于检验较低准确度的工作计,量仪表。,2 术语定义,2.6 装置检验标准,用于测定装置准确度的测量设备，通常包括参考标准，,也可包括其他部件，如精密仪用互感器，精密时间间隔发生,器等。,2.7 装置的输出端子,装置的接线端，从此将相应于一定功率的电压和电流加,给被检表的接线座。,2.8 保护导体端子,为了安全目的而与装置的导电零部件相连接的端子，且,该端子将与外部保护接地系统相连接。,2 术语定义,2.9 装置的最大输出,装置输出端施加最大输出负载时的输出，以,VA,为单位，,在规定的参比条件下，此输出值的误差不应超过规定的允许,误差极限。,该输出值可分别按电压线路和电流线路确定。,2.10 辅助电源,供给装置电能的辅助电路。,2.11 畸变因数,谐波含量的方均根值与非正弦量方均根值的比值。一般,以百分数表示。,2 术语定义,2.12 电磁兼容性,装置在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事,物构成不能承受的电磁骚扰的能力。,2.13 影响量,影响装置工作特性的任一量，一般是外部量。,2.14 参比条件,影响量的规定值和规定范围的一个适当集合，在此条件,下规定装置的允许误差。,2.15 标称（额定）使用范围,对影响量规定的一个取值范围。在此范围内，影响量所,引起的变差不超过规定值。,2 术语定义,2.16 储存和运输条件,非工作状态下的装置能经得起的极端条件，当装置回到,规定条件时，不致损坏和降低其性能。,2.17 基本误差,装置在参比条件下的误差。,2.18 变差（改变量）,在标称使用范围内，单一影响量相继取两个不同的给定,值时，装置对同一被测量值所产生两个值之差。,2.19 稳定误差,当其他条件保持不变时，在规定时间内，装置误差的变,化值。,2 术语定义,2.20 等级指数,装置在本标准所规定的参比条件下进行试验，在功率因,数为1（三相装置为对称负载）时，规定允许百分数基本误,差极限值的数字。,3 标准和规程,GB 4793.1-1995,测量、控制和试验室用电气设备的安全要,求 第一部分 通用要求,GB 9254-1998,信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法,GB/T 7676.9-1998,直接作用模拟指示电测量仪表及其附件,第9部分 推荐的试验方法,GB/T 11150,电能表检验装置,GB/T 15283-1994 0.5、1,和2级交流有功电度表,GB/T 15282-1994,无功电度表,GB/T 15284-2002,多费率电能表 特殊要求,GB/T 15464-1995,仪器仪表包装通用技术条件,GB/T 17215-1998 1,和2级静止式交流有功电度表,3 标准和规程,GB/T 17626.2 -1998,电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗,扰度试验,GB/T 17626.3 -1998,电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场,辐射抗扰度试验,GB/T 17626.4 -1998,电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变,脉冲群抗扰度试验,GB/T 17626.8 -1998,电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗,扰度试验,GB/T 17882-1999 2,级和3级静止式交流无功电度表,GB/T 17883-1999 0.2S,级和0.5,S,级静止式交流有功电度表,3 标准和规程,JB/T 9329-1999,仪器仪表运输、运输储存基本环境条件及,试验方法,DL/T 460,电能表检定装置检定规程,DL/T 614-1997,多功能电能表,SD 109-83,电能计量装置检验规程,JJG 307-88,交流电能表检定规程,JJG 596-1999,电子式电能表检定规程,JJG 597-89,交流电能表检定装置检定规程,多功能电能表定型鉴定大纲-2000,全电子式电能表定型鉴定大纲-2000,感应式交流有功电能表定型鉴定大纲-2000,4.1机械要求,4.1.1装置应设有接地端钮，并在其旁标以接地符号。,4.1.2装置上的开关、按键、按钮、接线端钮、插座等应完,好无损，工作正常，且应有功能标志。,4.1.3安装被检表的支架应能保证被检表处于垂直位置，允,许偏差符合表1要求。,4.1.4光电采样器工作正常，集中翻转机构操作灵活。,4.1.5各表位误差显示器，,CL303(CL101),和,CL311(CL111),显示器工作正常。,4.1.6在产品使用手册上给出外形尺寸和重量。,4 产品要求,4 产品要求,4.2电磁兼容性（,EMC）,4.2.1,电磁骚扰的抗扰度,装置的设计应能保证在传导和辐射的电磁骚扰以及静电,放电的影响下不损坏或不受实质性影响。骚扰量为：, 静电放电；, 射频电磁场；, 快速瞬变脉冲群。,4.2.2无线电干扰,装置不应发生能干扰其他设备的传导和辐射的噪声。,4 产品要求,4.3安全要求,4.3.1通电部分（包括输出电压线路、输出电流线路、辅助,电源等）与不通电的外露金属部分之间的绝缘，以及电压回,路与电流回路之间的绝缘，在室温和空气相对湿度不超过85%,的条件下，应能承受频率为50,Hz,或60,Hz、,正弦波形、有效值,为2,kV,的电压历时1,min,的试验。对标称线路电压低于50,V,的辅,助电路，试验电压为500,V。,4.3.2,所有电路与装置外露金属部分之间、电压回路与电流,回路之间、不同相别的电流回路之间的绝缘电阻应不低于,5,M,。,测量时所用兆欧表的额定电压为1000,V（,对标称电压等,于或小于50,V,的辅助线路为500,V）。,4 产品要求,4.4基本误差,在表1规定的参比条件下，,CL3000D,系列和,CL1000D,系列,装置以百分数表示的基本误差不应超过表2规定的允许极限；,CL3000,系列和,CL1000,系列装置以百分数表示的基本误差,不应超过表3规定的允许极限。,表1 参比条件,影响量,参比值,各等级装置允许偏差,0.03级,0.05级,0.1级,0.2级,0.3级,环境温度,23,1,1,1,2,2,环境湿度,50%,R.H.,10%,工作位置,挂表架垂直,0.5,测量线路电压,参比电压,0.5%,0.5%,0.5%,1%,1%,测量线路频率,50,Hz,0.2%,0.2%,0.2%,0.3%,0.5%,测量线路波形,正弦,1%,1%,2%,2%,3%,功率因数,规定值,0.01,0.01,0.01,0.02,0.02,外磁场,地磁场,参比频率磁感应强度0.0005,mT,测量线路相序,正相序,电压不对称度,零,0.5%,0.5%,0.5%,1%,1%,电流不对称度,零,1%,1%,1%,2%,2%,相位差差值,零,2,辅助电源电压,标称值,5%,辅助电源频率,标称值,1,%,电磁骚扰,零,引起变差不超过装置基本误差限10%的电磁骚扰量,表2,CL3000D,和,CL1000D,基本误差限,负载,功率因数,基本误差极限 (%),0.03级,0.05级,0.1级,0.2级,单相和,平衡负载,cos,=,1.0,0.03,0.05,0.1,0.2,cos,=,0.5(,感性),0.04,0.07,0.15,0.3,cos,=,0.5(,容性),0.05,0.1,0.2,0.4,sin,=1.0(,感性或容性),0.05,0.1,0.2,0.3,sin,=,0.5(,感性或容性),0.07,0.15,0.3,0.45,用户特殊,要求时,cos,=,0.25(,感性),0.1,0.2,0.4,0.8,sin,=,0.25(,感性),0.2,0.4,0.8,1.0,不平衡负载,cos,=,1.0,和,0.5(感性),0.05,0.1,0.25,0.5,sin,=,1.0,和,0.5,(感性或容性),0.1,0.25,0.5,1.0,注：,角是指加在工作标准表有电流那一组元件上的电压与电流之间,的相位差。,4.5日计时误差,在表1规定的参比条件下，装置精密时基源的基本误差极,限为：0.510,-6,。,4.6测量重复性,装置在表1规定的参比条件下，进行不少于5次电能误差,测量时，其测量结果的标准偏差估计值不应超过表3规定的允,许极限。,表3 允许的标准偏差估计值极限,功率因数,基本误差极限 (%),0.03级,0.05级,0.1级,0.2级,cos,=1.0,0.003,0.005,0.01,0.02,cos,=,0.5 (,感性),0.004,0.006,0.02,0.03,sin,=1.0,(,感性),0.005,0.01,0.02,0.03,sin,=,0.5 (,感性),0.006,0.02,0.03,0.05,4.7标准表,装置中配套使用的标准表采用本公司,CL311V2(CL111),多,功能标准表，0.03级装置配备0.02级表，0.05级装置配备0.05级,表，0.1级及以下装置配备0.1级表。接入本装置的标准表应具,有出厂检验报告。,4.8输出电量,4.8.1输出电压电流量程,电压量程：57,V、100V、220V、380V、700V (,选配)。,电流量程：0.1,A、0.25A、0.5A、1A、2.5A、5A、10A、,25A、50A、100A。,4.8.2,输出负载容量,电压输出：按表位数确定，每表位12,VA，,最小100,VA。,电流输出：按表位数确定，每表位25,VA，,最小200,VA。,4.8.3测量线路相序,输出三相电压、电流应为正相序。,4.8.4输出电压、电流调节,调节范围：0%120%量程。,调节细度：0.01%量程。,4.8.5相位调节,调节范围：0,360,。,调节细度：0.01,。,4.8.6频率调节,调节范围：45,Hz65Hz。,调节细度：0.001,Hz。,4.8.7输出功率稳定度,装置调定的输出功率在100,s,内相对于量限的变化量应不超,过下列要求。,CL30003D：0.006%；,CL30005D、CL30005、CL10005D、CL10005：0.01%；,CL3001D、CL3001、CL1001D、CL1001：0.02%；,CL3002、CL1002D、CL1002：0.04%。,4.8.8,电压电流失真度,输出电压、电流的失真度不应大于0.2%。,4.8.9三相电量不对称性,任一线电压和相电压与其平均值之差不应大于0.5%；各,相电流与其平均值之差不应大于1%； 各相电压与电流之间的,相位差之差不应大于2,。,4.8.10检表所在位置的磁感应强度,由装置产生的在被检表位置的磁感应强度不应大于下列,数值：,I,10A,时，,B,0.0025mT；,I,=200A,时，,B,0.05mT；,10A,与200,A,之间的磁感应强度值可按内插法求得。,式中：,I,装置的输出电流；,B,空气中的磁感应强度。,4.8.11监视仪表,本装置输出电压、电流、功率，功率因数，相位，频率,均由,CL311V2(CL111),多功能标准表测量，因而不需要监视表。,可以把,CL303(CL101),程控功率源输出电量设定值与输出值之,间的差值视为监视表误差。该误差不应超过表4规定。,表4 监视表的允许误差 (%),输出电量,允许误差 (%),0.03级,0.05级,0.1级,0.2级,电压,0.5%,0.5%,0.5%,1,%,电流,0.5%,0.5%,0.5%,1,%,功率,0.5%,0.5%,0.5%,0.5,%,相位,0.5,0.5,0.5,0.5,频率,0.1%,0.1%,0.1%,0.1%,毫安电流,2,%,2,%,2,%,2,%,4.8.12 多路输出一致性,在控制量限(,U,c,、I,c,)，,功率因数为1和0.5(感性)，输出最大,负载(满表位)和空载(不接表)时，在各表位上测到的基本误差,除应满足4.4要求外，相同功率因数下相互之间的最大差值不,应大于装置基本误差限的30%。,4.9 稳定误差,4.9.1 短期稳定误差,装置在15,min,内的基本误差除应满足4.4要求外，其最大变,化值不应大于基本误差限的20%。,4.9.2 长期稳定误差,装置在7,h,内的基本误差除应满足4.4要求外，其最大变化,值不应大于基本误差限的40%。,4.9.3 年稳定误差,装置在一年内的基本误差除应满足4.4要求外，其最大变,化值不应大于基本误差限的100%。,4.10 影响量引起的改变量,在标称使用范围内，影响量相对于表1参比值的变化所引,起的装置测量误差的变化（以百分数误差表示）不应超过表5,的规定。,表5 影响量的标称使用范围和允许改变量极限,影响量,标称使用范围,允许改变量极限(%),0.03级,0.05级,0.1级,0.2级,环境温度,参比温度10,0.03,0.05,0.1,0.2,环境湿度,25%80%,R.H.,0.02,0.03,0.05,0.1,测量线路电压,参比电压10%,cos,=1,0.02,0.03,0.05,0.1,cos,=0.5L,0.03,0.05,0.1,0.2,测量线路频率,参比频率5%,cos,=1,0.01,0.02,0.05,0.1,cos,=0.5L,0.02,0.03,0.08,0.15,测量线路波形,电流线路中3次谐波10%,0.03,0.05,0.08,0.15,电压线路中5次谐波10%,电流线路中5次谐波40%,0.03,0.05,0.08,0.15,测量线路相序,逆相序,0.03,0.05,0.1,0.2,电压不对称度,断开一相或二相电压,cos,=1, 0.5L,0.05,0.1,0.2,0.4,sin,=1LC, 0.5LC,0.1,0.2,0.4,0.8,外磁场,0.005,mT,0.05,0.1,0.1,0.2,辅助电源电压,标称值10%,0.006,0.01,0.02,0.04,辅助电源频率,标称值5%,0.006,0.01,0.02,0.04,4.11 功能,4.11.1通用功能,本条适用于本标准涉及的所有电能表检定装置。,4.11.1.1基本误差测定,测定单向有功和无功电能的基本误差。,4.11.1.2潜动、启动试验,自动进行被检电能表的潜动、起动试验；应能测量起动,电流；自动计算潜动、起动等待时间；对机电式电能表自动,对色标。,4.11.1.3校核记度器示数,用多种方法校核电能表记度器示数，例如计读脉冲法、,走字试验法、标准表法等。,4.11.1.4影响量引起的改变量试验,进行电压、频率、谐波、逆相序、电压不平衡、倾斜、,外磁场等影响量引起的改变量的测定；,4.11.1.5电压跌落和中断、电压逐渐变化试验,自动进行电压跌落和中断、电压逐渐变化试验。,4.11.1.6证书记录打印,自动进行数据修约，打印证书记录。,4.11.2,CL3000D,系列和,CL1000D,系列特殊功能,本条仅适用于,CL3000D,系列三相多功能电能表检定装置,和,CL1000D,系列单相多功能电能表检定装置。,4.11.2.1基本误差测定,能进行正反向有功，四象限无功基本误差的测定，测定,时自动计算校验圈数；能检验不同常数表；能检验不同等级,表；可查看某被检表的所有数据，或某试验点所有表的数据；,可查看基本误差限；可以设定检定方案等。,4.11.2.2日计时误差测定,测定被检电能表的日计时误差，并在误差显示器上显示。,4.11.2.3表设备地址强制设置与读取,强制设置与读取多功能电能表或多费率电能表的设备地,址。,4.11.2.4通信测试,进行本装置与被检表的通信测试，应能满足国内外多种,通讯协议。,4.11.2.5需量示值误差测定,测定被检电能表的需量示值误差。,4.11.2.6需量周期误差测定,测定被检电能表的需量周期误差。,4.11.2.7时段投切误差测定,测定被检电能表的时段投切误差。,4.11.2.8费率和时段变更测试,测定被检电能表费率和时段变更是否符合设定要求。,4.11.2.9编程功能测试,测定被检电能表各种编程功能是否正常。,4.11.2.10事件记录功能测试,测定被检电能表各种事件记录功能是否正常。,4.11.2.11,GPS,广播对时,使用,GPS,系统对被检电能表正确进行广播对时。,4.11.2.12计度器组合误差测定,测定被检电能表计度器组合误差。,4.12运输、运输储存条件试验,装置在运输包装条件下，应符合,JB/T 9329,的全部规定。,其中：高温55；低温-25；交变湿热高温40；包装件质,量100,kg,时，自由跌落高度为250,mm，,试验后应符合4.3、,4.4、4.6的要求。,5 试验方法,重点介绍一些不易理解的试验项目，其他项目略。,5.1机械要求试验,略。,5.2电磁兼容性试验,略。,5.3绝缘强度试验,略。,5.4基本误差测定,略。,5.5日计时误差测定,略。,5.6标准偏差估计值测定,测定有功电能和无功电能的标准偏差估计值，应在被检,装置的控制量限（例如220,V、5A），,功率因数为1.0（无功为,感性）和0.5（感性）时进行。用检验用标准电能表（例如,KOM3000）,对被检装置误差进行不少于5次的重复测试，每次,测试时都要断开输出量，重新设定输出值。被检装置的标准,偏差估计值,s,按式(1)计算：,(1),式中：,E,i,第,i,次测试时被检装置的相对误差(%)；,n,次测试误差的平均值；,n,重复测试的次数。,5.7输出电压电流相序测定,通过相量图很容易判断相序。,5.8输出电量调节器检查,略。,5.9输出功率稳定度测定,关于功率稳定度的测定方法，不同标准有不同规定。国家,标准,GB/T11150-2001,规定采用标准差法，电力行业标准,DL/T,460,规定采用定时采样法加标准差法，本公司采用峰-峰值法，,是最严格的一种测试方法。分别介绍如下。,(,a),峰-峰值法,输出功率稳定度的测定在控制量限（例如57.7,V、5A）,，,装置输出端带最小负载和最大负载，功率因数为1和0.5（感性）,时进行。测定时，各影响量应保持参比条件。,用标准表对装置输出的有功功率连续进行测量，两次测,量的时间间隔不大于1,s，,持续100,s，,记录期间功率的最大值和,最小值。如此重复测试不少于3组。输出功率稳定度,按式(2),计算：,(2),式中：,P,imax、,P,imin,第,i,组功率的最大值和最小值；,P,m,在电压、电流量限，,cos,=1,时的计算功率；,n,重复测试的组数。,(,b),定时采样法,测试方法与峰-峰值法基本相同，唯一的差别是将功率测,量的间隔时间固定为4,s。,(,c),标准差法,输出功率稳定度的测定在控制量限，装置输出端带最小,负载和最大负载，功率因数为1和0.5（感性）时进行。测定时，,各影响量应保持参比条件。,用标准表测量装置输出有功功率在10,s,内的平均值，连续,测量10组，输出功率稳定度的标准偏差估计值,sp,按式(3)计算：,(3),式中：,P,i,第,i,组功率的平均值；,n,组平均功率的平均值；,n,重复测试的组数，默认为10。,DL460,的标准差法是每隔30,min,测量一次功率稳定度，共,测5次，计算稳定度的标准偏差估计值。,5.10输出电压电流失真度测定,略,。,5.11三相电压电流对称度测定,线(相)电压线(相)电压平均值,电压对称度=,100 % (4),线(相)电压平均值,相电流相电流平均值,电流对称度=,100 % (5),相电流平均值,各相相位差的最大差值按式(6)计算：,max,=,max,min,(6),式中：,max,各相相位角的最大差值；,max,、,min,各相相位角的最大值和最小值。,5.12被检表所在位置磁感应强度测定,略。,5.13监视表误差测定,略。,5.14多路输出一致性测定,将检验用标准表（例如,KOM3000）,的电流线路接入试验,电流端子，将其电压线路依次与各表位电压线路并联，将其,输出电能脉冲接入所在表位的脉冲输入插座。在控制量限(,U,c,、,I,c,)，,功率因数为1和0.5(感性)，输出最大负载(满表位)和空载,(不接表)时，用被检装置测定检验用标准表电压线路所接表位,的误差，重复测量不少于3次，取其平均值，作为该表位的基,本误差。各表位的基本误差应满足4.4要求，其最大差值与装,置基本误差限之比的绝对值按式(7)和式(8)计算，且应满足,4.8.12要求。,(7),(8),式中：,E,1.0,功率因数为1.0时表位误差的最大差值；,E,0.5,功率因数为0.5,L,时表位误差的最大差值；,功率因数为1.0时，各表位基本误差,平均值的最大值和最小值；,功率因数为0.5,L,时，各表位基本误,差平均值的最大值和最小值；,C,装置的等级指数,。,5.15稳定误差测定,保持各影响量为参比条件。将检验用标准表作为被检表,接入某一表位，在控制量限(,U,c,、I,c,)，,功率因数为1和0.5(感性)，,输出最大负载(满表位)和最小负载(一只表)时，用被检装置测,定检验用标准表所在表位的基本误差，在7,h,内，每隔15,min,测,量一次。,各次基本误差均应满足4.4要求。,在同一功率因数下，相邻两个试验点基本误差的最大差,值与装置基本误差限之比的绝对值就是短期稳定度，应满足,4.9.1要求。,在同一功率因数下，各次基本误差的最大差值与装置基,本误差限之比的绝对值按式(9)和式(10)计算，作为长期稳定,度，应满足4.9.2要求。,(9),(10),式中：,E,1.0,功率因数为1.0时的长期稳定误差 ；,E,0.5,功率因数为0.5,L,时的长期稳定误差 ；,功率因数为1.0时，各次基本误差中,的最大值和最小值；,功率因数为0.5,L,时，各次基本误差,中的最大值和最小值；,C,装置的等级指数,。,5.16影响量引起的改变量测定,(,a),保持各影响量为参比条件。将检验用标准表作为被检,表接入某一表位，在控制量限(,U,c,、I,c,)，,功率因数为1和0.5(感,性)，输出最大负载(满表位)和最小负载(一只表)时，用被检装,置测定检验用标准表所在表位的基本误差,E,R,。,(b),调节影响量到标称使用范围上限，其他条件保持不变，,记录装置测得的电能误差值,E,x,。,(c),调节影响量到标称使用范围下限，其他条件保持不变，,记录装置测得的电能误差值,E,y,。,(d),影响量引起的改变量按式(11)和式(12)计算。,E,x,= E,x,E,R,100% (11),E,y,= E,y,E,R,100% (12),取中的较大值作为改变量。,5.17功能测试,略。,谢谢各位！,