电能计量技术第七章

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,*,第七章 电能计量检验装置及检验方法,电能计量检验装置定义为向被检电能表供给电能,和测量此电能的器具的组合。本章介绍对电能表进行,检验项目及一般要求的有关标准或规程，介绍电能计,量检验装置的基本原理及其主要功能和使用方法。,主要内容,第一节 电能计量检验装置的基本原理,第二节 检验装置的主要功能和使用方法,小结,复习思考题,第一节 电能计量检验装置的基本原则,一、检验项目,对单相电能表的检验项目有：潜动试验、启动试验、走字,试验、绝缘试验及误差测定。对三相电能表除做以上试验外，,还需做三相不平衡试验。,电能表作为电能的计量器具，检验时最重要的项目当然是,它的计量准确的程度。为了便于考核和比较，就用基本误差这,个概念来衡量电能表的测量准确度。,基本误差就是指在规定的测试条件下和规定的测试范围内,以及规定的接线方式时的相对误差，其定义式表示为,式中，W电能表侧得的电能；,W,0,通过电能表的实际电能（也称作真值）。,根据测量的误差理论可知，真值是无法获知的，再准确的,测量也总会有误差。所以一般是用比被检验的电能表误差小的,电能表（检验2.03.0级电能表时，可用0.5级标准电能表；检,验0.51.0级电能表时，可用0.10.2级标准电能表）测得的值,作为真值，代入上式求出被检电能表的误差。,第一节 电能计量检验装置的基本原则,二、检验方法,1、虚负荷法和实负荷法,根据检验装置使用电源的不同，检验方法分为虚负荷法和,实负荷法。实验室常用的检验装置为虚负荷法装置，实负荷法,装置主要用于交流电能表的现场检验。,采用虚负荷法标准电能表检验装置的结构框图如图7-1所示。,图7-1 虚负荷法标准电能表检验装置结构框图,第一节 电能计量检验装置的基本原则,采用实负荷法的检验装置中，电能表和功率表所测量的电,能和功率，与负荷实际消耗或电源实际供给的电能或功率是一,致的，流过仪表电流回路的电流是由加于相应电压回路上的电,压在负荷上所产生的电流值。,2、瓦秒法和标准电能表法,根据检验装置所使用的主要标准器不同，检验方法分为瓦,秒法和标准电能表法。,以已知恒定功率（P）乘以已知时间间隔（s）方式确定给,予被试表电能的方法，称为瓦秒法。,将已知的电能量加给被检表的方法称为比较法，由于已知,的电能量是由标准电能表提供的，所以又称为标准电能表法。,第一节 电能计量检验装置的基本原则,三、检验装置的种类,1、单相装置和三相装置；,2、实验室装置和现场检验装置；,3、电工型装置和电子型装置。,四、检验装置对电源的要求,（1）装置应有足够的输出范围以满足被检电能表的检验工,作需要。,1）电流产生电路的输出范围：,2）电压产生电路的输出范围：,（2）相位的调定范围应能满足检定规程对功率因数的调定,要求。,第一节 电能计量检验装置的基本原则,（3）三相装置的电压回路各相的相位差应不超过2,。,五、数字程控型检验装置的组成及工作原理,数字程控型电能表检验装置主要由主控单片机、程控电源、标准电能表、误差计算器等几部分组成。此外装置还有带显示器的键盘、打印机，并可和PC 机通信。其原理框图如图7-2所示。,图7-2 数字程控型电能表检验装置原理框图,第一节 电能计量检验装置的基本原则,六、数字程控电源的基本工作原理,数字程控电源由信号产生、功率放大、输出控制三大部分,组成。信号电路用来产生多相正弦波信号，并完成对信号的频,率、相位和幅度的调节；功率放大电路完成对信号的放大和变,换，保证一定的功率输出；输出控制电路完成对输出的启停、,切换、保护等。,（一）信号产生电路,信号产生电路由数字波形合成、数字调幅、数字变频、数,字移相等几部份组成。,1、数字波形合成,第一节 电能计量检验装置的基本原则,（1）波形的分解与量化：如图,7-3所示，正弦波在一个周期内等分,成16个点，在幅值峰-峰之间共分成,100个等级，量化等级标于图中。,很显然，要使波形逼真，一个,周期内分解的点数和幅度上的量化,级数越多越好。但是分解的点数越,多，产生一个完整的正弦波所需的,数据量就越大。幅度量化的级数越,多，将来所需的D/A位数就越多。,图7-3 正弦波的分解与量化,第一节 电能计量检验装置的基本原则,（2）波形的合成：波形的合成过程如图7-4所示。需要指,出的是，运放输出的电压信号是各点数字量相应的阶梯波，里,面含有高次谐波，需用低通滤波器加以滤除。,图7-4 正弦波的合成,第一节 电能计量检验装置的基本原则,2、数字调幅,根据U,0,的表达式，要改变输,出正弦波的幅度，只要改变形成,波形的基准电压U,ref,即可，而U,ref,是由D/A#2的数字量D,2,即可改变,合成数字波形时的基准电压U,ref,。,这样也便于实现幅度的程控调,节。至于D/A#2的位数，应由输,出幅度的调节细度来决定，当要,求调节细度高时，D/A#2的位数,可以高一些。,图7-5 数字式调节幅度电路,第一节 电能计量检验装置的基本原则,3、数字变频,（1）输出正弦波的频率与波形计数器的脉冲频率的关系。,（2）频率合成技术及锁相环工作原理。锁相环电路如图7-6所示，频率合成电路如图7-7所示。,图7-6 锁相环电路,图7-7 频率合成电路,第一节 电能计量检验装置的基本原则,4、数字移相,数字移相的实现，实际上是控制波形合成时的波形计数器的清零时间，每相正弦波输出的清零脉冲应当是每隔3600个计数脉冲来一次，如图7-8所示。这样才能周而复始地合成正弦波输出。,图7-8 清零移相原理,第一节 电能计量检验装置的基本原则,（二）功率放大电路,功率放大电路的作用是把信号产生电路所产生的正弦波加,以放大，以输出一定的电压和电流。,每个放大器都是由基本放大器、稳幅电路、幅度显示取样,电路、故障报警检测电路以及输出变换电路等组成。,（三）输出控制电路,输出控制电路完成的主要功能是：,（1）输出软启停键盘控制。,（2）输出电压、电流换挡键盘控制。,（3）电压、电流试验点键盘控制。,（4）频率键盘控制。,第一节 电能计量检验装置的基本原则,（5）相位键盘控制。,（6）试验点功率因数键盘控制。,（7）输出频率、相位键盘控制。,（8）内部音量控制。,（9）故障检测报警控制。,（10）键盘扫描控制。,（11）计算机间串行通信。,第一节 电能计量检验装置的基本原则,第二节 检验装置的主要功能和使用方法,一、数字程控型三相电能表检验装置的主要功能,（1）,潜动试验、启动试验、标准偏差的测定、基本误差的,测定。,（2）光电采样器可进行三维调节，既可采样回转式电能表,的转盘信号，也可接收电子式电能表的频闪信号。,（3）误差处理系统能接收光电采样器信号、安装式电子表,的输出脉冲和标准电能表的高频脉冲信号等。,（4）相同类型（相线、额定电压、标定电流相同）、不同,常数的电能表可同时检验（限三种常数）。,（5）可检验多功能电能表485口的通信功能、需量误差及时,钟误差（要求表有时钟信号输出）。,（6）可自动对回转式电能表转盘的标记区进行定位，方便,做潜（起）动试验。,（7）,可在工频基波上迭加221次谐波，谐波的幅值和相位,可随要求设定，还可对输出量进行谐波分析并绘制波形。,（8）能自动测试各单元的电压、电流、功率稳定度和三相,总功率稳定度，能自动给出装置监视仪表的比对误差和输出,电量三相不对称度指标（配数字式标准表的装置）。,（9）装置稳定度高、可靠性好、输出功率大。电压（电,流）回路可带任意性质的负载。,（10）装置具有完善的故障检测、定位、保护和报警功能，,以免人为地接线或操作错误而损坏装置。,（11）PC机软件可高效迅速地控制装置和进行数据查询，具,备了功能完善的报表打印、数理统计和资产维护等功能。,第二节 检验装置的主要功能和使用方法,二、数字程控型三相电能表检验装置的使用方法,1、正确接线,2、设定检表时的参数,通过按操作键盘上的参数键，将被检表的相线类型、额定电压、标定电流、常数等信息告诉给装置，按一下参数键，屏幕显示如下内容：,第二节 检验装置的主要功能和使用方法,此时可移动光标或直接按数字键让光标停留在要设定的项,目上，再按回车键，可逐相一一设定。,在各参数的设置过程中若要取消当前的操作，按ESC键,即可。,3、被检表误差的测定,4、启动试验,按下启动键，屏幕显示为：,第二节 检验装置的主要功能和使用方法,5、潜动试验,按下潜动键，液晶屏幕显示内容为：,6、装置输出量的人工调节方法,（1）数字定值调节。按一次调整键，屏幕显示变为：,第二节 检验装置的主要功能和使用方法,（2）步进调节。在数字定值调节状态时再按一次调整键,或在其他状态时按二次调整键，就启动了输出量的步进调节,功能。屏幕显示为：,第二节 检验装置的主要功能和使用方法,7、多功能表时钟误差的测定,在键盘上按时间键，屏幕变为,：,第二节 检验装置的主要功能和使用方法,8、多功能表通信功能的检查,9、最大需量误差的测试,10、谐波试验,第二节 检验装置的主要功能和使用方法,小结,电能表在投入使用前和使用中都必须对其计量性能进行检验与测试。,对单相电能表的检验项目有：潜动试验、启动试验、走字试验、绝缘试验及误差测定。对三相电能表，还需加做三相不平衡试验。,电能表的检验，是通过电能计量检验装置进行的。按使用电源的不同，检验方法分为虚负荷法和实负荷法；按使用的标准器不同，分为瓦秒法和标准电能表法。,本章主要介绍了数字程控型装置的结构、工作原理及使用方法。,复习思考题,7-1 对单相电能表进行检验的项目有哪些？对三相电能表进行检验的项目有,哪些？,7-2 安装式电能表和携带式精密电能表通常分别检查什么潜动？,7-3 如何进行电能表的启动试验和走字试验？,7-4 检验电能表的基本误差时（如何得到W,0,通过电能表的实际电能，也称,作真值）？,7-5 虚负荷法和实负荷法的区别是什么？画出虚负荷法电能表检验装置结构,框图。,7-6 解释瓦秒法和标准电能表法。,7-7 电能表检验装置分为哪些种类？,7-8 根据有关检验规程和标准的规定，电能计量检验装置的电源应满足哪些,要求？,7-9 数字程控型电能表检验装置主要是由哪几部分组成的？,7-10 简述数字程控型电能表检验装置的工作原理。,7-11 数字程控电源是由哪几部分组成的？,7-12 数字程控型三相电能表检验装置有哪些主要功能？,7-13 如何使用数字程控型三相电能表检验装置检验电能表？,7-14 如何测定被检表的误差？如何进行启动试验和潜动试验？,7-15 数字程控型三相电能表检验装置输出量的人工调节方法有哪两种？,复习思考题,