CN101865986B - 一种高压电能计量装置的误差校验系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压电能计量装置的误差校验系统及方法，该系统包括试验电源、标准电能测量系统及比较显示仪；试验电源使用三相高压试验电压，并利用试验电压分别对两组/三组试验电流进行高电位钳位形成的高压电流试验电源作为被校计量装置的激励，通过被校计量装置的响应输出和试验系统标准电能测量系统的响应输出以进行比对，对高压电能计量装置的误差进行现场校验。所述测量系统由电压传感器、电流传感器和标准电能表构成；该方法为：通过标准电能测量系统来确定该系统的测量误差精度，并可按其误差限值计算综合误差来控制其最低准确等级的要求。通过采用本发明，能够确定被检高压电能计量装置的整体计量精度(0.1)。

Description

一种高压电能计量装置的误差校验系统及方法

技术领域

本发明涉及电力设备的计量校验技术，尤其涉及一种高压电能计量装置进行误差现场校验系统及方法。

背景技术

高压电能计量装置是一种重要的电能计量仪器，主要由电压互感器、电流互感器以及低压多功能电能表等组成。在电能计量装置的设计和生产过程中，组成计量装置的元件的误差是固定的，使用例行的方法即综合误差法就能够规范这种计量设备的准确度，因而对于电能计量装置的现场校验也只能是分别采用不同的校验设备得到电压互感器、电流互感器和电能表的误差以及电压互感器二次压降的影响量，然后再通过综合误差计算来推算计量装置的整体误差。

然而，电压、电流互感器进行误差测试是一般不考虑实际负载，只施加其设计负荷进行测试，而理论研究表明影响电压、电流互感器误差的最主要因素就是实际负荷。随着测量技术的不断进步，大量的电子表、数字表代替了原先的模拟式的指针表，使得互感器的实际负载大大减轻，已经远离了保证互感器准确度的负荷下限，因此检定合格的电压、电流互感器已不能在实际的电能计量系统中保证其准确性，甚至可能远离计量准确性的要求。同时，互感器的二次回路也可能随技术发展和新产品的出现而进行改造，使实际二次负荷变化大，可规程规定的互感器检定周期长，在一个检定周期内由于实际负荷变化而带来的误差也无法进行控制。由于以上所述各部分的误差不仅有其各自的特点和规律，而且由于接线的不同，使用条件的变化等因素引起的综合误差也有所不同。按照现有的检定方法进行测量，所得的电能计量装置的整体误差是不确定的，也就不能进行整体的计量检定和校准。

国际电工委员会（IEC）关于电能和电能表检验装置规定的基本原则是：所有仪表和测量装置的误差都必须进行实际的测量，未经测量，仅是以其他测量中计算出来的或引用电压、电流和功率因数组合的误差，不能作为评价装置基本误差的依据。另外，根据我国的计量法，一种没有准确度指标或其准确度指标没有或不能实施客观计量检定的计量器具，其计量结果也不能作为向用户收费的依据。

由于现有的计量系统误差控制方法无法标定整个系统的准确度等级，由此由于计量误差所造成的电量损失根本无法控制，这都会给电力发电、供电部门和用户带来较大的经济损失。

因此，进行电能计量装置整体误差现场校验技术的研究是一项必须的工作。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种高压电能计量装置的误差校验系统及方法，以解决当前电能计量装置检定过程中无法标定整个系统的准确度等级和进行误差校验的缺陷；并解决所述误差校验系统的便携性问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种高压电能计量装置的误差校验系统，该系统包括试验电源、标准电能测量系统和比较显示仪（110）；其中，

试验电源，用于为所述被检高压电能计量装置提供高压电能；

标准电能测量系统，用于测量所述试验系统的标准电能值，并输出表征电能特征值的响应信号至比较显示仪（110）；

比较显示仪（110），用于将所述标准电能测量系统输出的表征电能特征值的响应信号作为基准与被测电能计量装置输出的信号进行比较，并显示校验结果。

其中，所述试验电源包括控制键盘（101）、低压信号单元（102）、功率放大器（103）、升压器（104）、升流器（105）、电流信号传感器（106）和电压信号传感器（107）；其中，

控制键盘（101），通过与所述低压信号单元（102）相连，用于输入所需的电压和电流参数，以控制低压信号单元（102）产生低压三相电压信号和两相/三相电流信号，从而调节低压电压、电流信号的产生；

低压信号单元（102），用于作为低压三相电压、两相/三相电流产生的信号源，以及接受电流信号传感器（106）和电压信号传感器（107）所反馈的各项参数，以稳定所述低压信号单元（102）的输出；

功率放大器（103），用于放大所述低压信号单元（102）输出的电压、电流信号，然后将放大后的电压、电流信号分别输入升压器（104）和升流器（105）；

升压器（104）和升流器（105），用于将所述功率放大器（103）所输出的电压、电流信号经过功率放大、升压、升流处理后提供符合需要的高电压电流的信号；

电流信号传感器（106）和电压信号传感器（107），设置在经过所述升压器（104）和升流器（105）处理后携带有高电压电流信号的三相电源线上，用于向所述低压信号单元（102）提供反馈信号，以稳定该低压信号单元（102）的电压、电流信号的输出。

其中，所述标准电能测量系统，包括电流信号传感器（106）、电压信号传感器（107）和标准电能表（109）：其中，

所述电流信号传感器（106）和电压信号传感器（107），设置在所述试验电源所输出的携带有高电压、大电流信号的电源线上，用于向所述标准电能表（109）提供用于测量电能值的信号；

标准电能表（109），用于连接所述试验电源的电流信号传感器（106）和电压信号传感器（107）以测量试验系统标准电能值，并将自身输出的电能特征值的信号输出至比较显示仪（110）；

所述标准电能测量系统输出的表征电能特征值的信号为高频电能脉冲信号。

所述功率放大器（103）为数字型功率放大器、开关型功率放大器或线性功率放大器。

所述升压器（104）为两组独立的升压器并以V/V接线方式输出，或者为三组独立的升压器以Y或D接线方式，或者通过一组三相升压器直接输出；所述升流器（105）为两组全绝缘升流器或三组全绝缘升流器。

所述试验电源的稳定度根据输出信号的反馈实现，通过电流信号传感器（106）、电压信号传感器（107）获取等比例信号，通过直接引入信号源实现硬反馈；或通过所述标准电能测量系统输出的准确测量的信号，并由所述低压信号单元（102）读取实现软反馈。

所述电压信号传感器（107）为两组标准电压互感器，或为三组标准电压互感器，或者为三组相对地的电阻分压器、电容分压器或阻容分压器；

所述电流信号传感器（106）为标准电流互感器或分流器，所述电流信号传感器（106）使用两组或三组。

一种高压电能计量装置的误差校验方法，该方法包括：

A、将试验电源的高压电流两相／三相输出信号作为被测高压电能计量装置的激励，并将跨接在所述试验电源输出线上的标准电能测量系统的输出信号接入比较显示仪；

B、将所述标准电能测量系统输出的表征电能特征值的响应信号作为标准值与所述被测高压电能计量装置输出至所述比较显示仪的输出信号进行比较，并显示校验结果。

所述步骤A之前进一步包括试验电源的实现过程：

将低压信号单元的三相电压信号通过功率放大器和升压器处理后得到所需的三相试验电压；将所述低压信号单元输出的两相/三相低压电流信号通过功率放大器和升流器处理后得到满足所需的试验电流；采用所述试验电压对试验电流回路进行高电位钳位，使电流回路处于高压电位，得到试验电源的高压电流两相／三相输出信号。

一种标准电能测量系统的测量误差精度的控制方法，该方法包括：

A、通过标准电能测量系统的电流信号传感器、电压信号传感器以及标准电能表确定测量精度等级，并将其按误差限值计算的综合误差作为最低准确等级的要求来控制；

B、通过硬反馈或软反馈的方式提高试验电源的稳定度；所述硬反馈为通过电压信号传感器、电流信号传感器获取试验电源的输出的等比例信号，作为低压信号单元的输入反馈信号；所述软反馈为将所述电压信号传感器、电流信号传感器的输出信号接至标准电能表，由所述低压信号单元读取所述标准电能表的测量结果作为反馈信号；

C、通过对所述标准电能表输出的用于表征标准电能的高频电能脉冲信号与用于表征被检高压电能计量装置的电能测量值的电能脉冲信号进行对比，计算所述高压电能计量装置的整体误差精度。

本发明所提供的高压电能计量装置的误差校验系统及方法，具有以下优点：

本发明通过采用小型的低压信号单元并结合标准电能测量系统和比较显示仪进行配合使用，即采用本发明所述误差现场校验系统对高压电能计量装置进行整体校验，使得高压计量装置具备了可测量的整体计量准确度，避免了传统方式下分别检测电能表、互感器、二次回路的繁琐过程，从而大大提高了校验工作效率；另外，由于试验电源采用电压、电流回路的独立设计，实际所需功率不高，并且由于实际负载也很低，因此低压信号单元也大大降低了功率损耗，故，能够大幅降低所述系统的体积和重量，使之符合现场校验的便捷性要求。

附图说明

图1为本发明高压电能计量装置的误差校验系统的功能结构示意图；

图2为本发明高压电能计量装置的误差校验方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及本发明的实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。

图1为本发明高压电能计量装置的误差校验系统的功能结构示意图，如图1所示，本发明所述的高压电能计量装置的误差校验系统，适用于对高压电力系统的两元件／三元件高压电能计量装置的现场校验，所述误差校验系统，包括试验电源、标准电能测量系统等部件，如比较显示仪110；其中，所述试验电源包括控制键盘101、低压信号单元102、功率放大器103、升压器104、升流器105、电流信号传感器106、电压信号传感器107；所述标准电能测量系统包括电流信号传感器106、电压信号传感器107以及标准电能表109。其中，

所述控制键盘101，用于输入所需的电压、电流等基本参数，以控制低压信号单元102产生低压三相电压信号和两相（对两元件法电能计量装置）或三相（对三元件法电能计量装置）电流信号，从而调节控制低压电压、电流信号的产生。

这里，所述各相电流电压之间相位角度可以预先进行设置，当然电压电流信号输出有效值也可以分别设定，在电压电流信号上可以分别叠加谐波，输出频率可以在40赫兹～60赫兹范围内设定。

所述低压信号单元102，用于作为低压三相电压和两相（对两元件法电能计量装置）或三相（对三元件法电能计量装置）电流产生的信号源。

这里，所述低压信号单元102设置有显示屏，能够显示工作输出情况以及显示电流信号传感器106和电压信号传感器107反馈回来的各项参数。

所述功率放大器103，用于放大所述低压信号单元102输出的电压、电流信号，然后将放大后的电压、电流信号分别输入升压器104和升流器105。

这里，所述功率放大器103，可以是数字型功率放大器、开关型功率放大器，也可以是线性功率放大器。

所述升压器104和升流器105，用于将所述功率放大器103所输出的电压、电流信号经过功率放大、升压、升流处理后，为高压电能计量装置108提供用于工作的模拟条件，即提供高电压电流的输入信号。

这里，所述升压器104为两组独立的升压器以V/V接线方式输出，或者为三组独立的升压器以Y或D接线方式，或者通过一组三相升压器直接输出。所述升流器105为两组全绝缘升流器（针对两元件法电能计量装置）或三组全绝缘升流器（针对三元件法电能计量装置）。

所述电流信号传感器106和电压信号传感器107，设置在经过所述升压器104和升流器105处理后携带有高电压电流信号的三相电源线上，用于向所述低压信号单元102提供反馈信号，以稳定该低压信号单元102的电压、电流信号的输出。这里，所述的电压信号传感器为两组（对两元件法电能计量装置）或三组（对三元件法电能计量装置），该电压传感器可以是PT、分压器等；所述电流信号传感器为两组（对两元件法电能计量装置）或三组（对三元件法电能计量装置），该电流传感器可以是CT、分流器等。所述电流信号传感器106为精密电流信号传感器，所述电压信号传感器107为精密电压信号传感器。其中，为实现和提高试验电源的输出信号稳定度，本申请提出通过利用信号的反馈来实现的方法，通过电流信号传感器106、电压信号传感器107获取等比例信号，通过直接引入信号源实现硬反馈；或通过所述标准电能测量系统输出的准确测量的信号，并由所述低压信号单元102读取实现软反馈

所述高压电能计量装置108，用于连接经所述升压器104和升流器105处理后携带有高电压电流信号的三相电源线，以利用该高电压电流信号进行误差校验工作。所述高压电能计量装置108的输出端与比较显示仪110相连接。

这里，所述三相高压电能计量装置108的输入端直接与升压器104和升流器组105相连接，并计量输出获得表征电能值的信号，将所述表征电能值的信号输出给所述比较显示仪110。

所述标准电能表109，用于计算电能值，并将其输出的电能特征值作为基准值。

这里，所述标准电能表109分别与所述电流信号传感器106和所述电压信号传感器107相连，并且，所述标准电能表109的输出端、精密高压电流传感器106以及精密电压传感器107输出端分别与所述的低压信号单元102相连接，用于传输反馈信号。另外，所述标准电能表109的输出还与比较显示仪110相连，用以输出所计算出的电能值。另外，所述电流信号传感器106和电压信号传感器107，设置在所述试验电源所输出的携带有高电压、大电流信号的电源线上，还用于向所述标准电能表109提供用于测量电能值的信号；标准电能表109，用于连接所述试验电源的电流信号传感器106和电压信号传感器107以计算电能值，并将自身输出的电能特征值的信号输出至比较显示仪110；所述标准电能测量系统输出的表征电能特征值的信号为高频电能脉冲信号。

所述比较显示仪110，用于将所述高压电能计量装置108和所述标准电能表109输出的电能特征值进行比较，并显示校验结果。

这里，所述比较显示仪110分别与所述的标准电能表109以及高压电能计量装置108相连接，接收两者表征电能值的信号，用以显示校验结果。其中，所述表征电能值的信号为高频电能脉冲信号，即被校验对象高压电能计量装置108输出的电能脉冲信号与标准电能表109的高频校验脉冲都传送给所述得比较显示仪110，同时显示所述的比较显示仪110计算出的电能计量误差的百分比。

另外，所述低压电源信号产生单元102，产生的低压电流、电压信号，通过其输出端分别经功率放大器103放大后，再分别与升压器104和升流器105相连，并将两者的输出信号通过三相电源线上输出，通过三相电源线输出给高压电能计量装置108；所述电流信号传感器106和电压信号传感器107设置在所述的三相电源线上，其位于被试的高压电能计量装置108与所述的升压器104和升流器105之间，与所述高压电能计量装置108工作的等效位置；另外，所述的电流信号传感器106和电压信号传感器107的输出端分别与所述的低压电源信号产生单元相连接。

本发明高压电能计量装置整体误差现场校验方法的控制部分由控制键盘101实现，用以设置所述的低压信号单元102输出的电压值和电流值，从而调节控制低压电压、电流的产生。

在使用时将所述的检测对象即三相高压电能计量装置108从电力系统中分离出来，并直接与升压器104以及升流器组105相连接。校验装置工作开始时，通过所述控制键盘101输入电压、电流等基本参数，控制所述低压信号单元102产生三相电压信号和两相（对两元件法电能计量装置）或三相（对三元件法电能计量装置）电流信号，各相的电流电压之间相位角度可以预先进行设置，当然电压电流信号输出有效值也可以分别设定，在电压电流信号上可以分别叠加谐波，输出频率可以在40赫兹～60赫兹范围内设定。误差检定的依据为比较法，根据所述的三相高压电能计量装置108的输出脉冲间隔，统计标准电能表输出的脉冲数，通过计算得出误差，并且在所述的比较显示仪110上进行显示。

需要说明的是，所述的标准电能表109的输入端、高压电流传感器106以及电压传感器107输出端分别与所述的低压信号单元102反馈端相连接，除了通过传输反馈信号以控制稳定的低压电流、电压的产生，以及通过反馈回去的电流、电压信号与预先设定值进行比较，从而可以进行相应的输出值调整外，另一方面所述的低压信号单元102本身也具有显示功能，可以显示工作输出情况以及高压电流传感器106和电压传感器107反馈回来的各项参数。

图2为本发明高压电能计量装置的误差校验方法流程示意图，如图2所示，该方法包括：

步骤201：首先提供一种用于高压电能计量装置的试验电源；该试验电源的实现过程具体包括：

所述低压信号单元102的三相电压信号经功率放大器103和升压器104得到试验所需电压和功率要求的三相试验电压；所述低压信号单元102输出的两相/三相低压电流信号（分别对应两元件法和三元件法电能计量装置时）经过所述功率放大器103和升流器105得到试验所需电流和功率要求的试验电流；并用试验电压对试验电流回路进行高电位钳位，使电流回路处于高压电位，形成高压电流的三相输出；试验电源的电压、电流输出信号经取样后反馈给低压信号单元102进行输出调节，以保证用于高压电能计量装置108的整体误差校验的三相高压电流试验电源的稳定和准确。

步骤202：然后将所述试验电源及标准电能测量系统与被检高压电能计量装置进行连接。具体如下：利用所述试验电源对高压电能计量装置进行误差校验，该过程包括：将试验电源的高压电流两相／三相输出信号作为被检高压电能计量装置的激励，并将跨接在所述试验电源输出线上的标准电能测量系统的输出信号接入比较显示仪。

步骤203：最后，将所述标准电能测量系统输出的表征电能特征值的响应信号作为标准值与所述被检高压电能计量装置输出至所述比较显示仪的输出信号进行比较，并显示校验结果。

同时，本发明还提供了一种标准电能测量系统的测量准确度的控制方法，该方法具体包括：

步骤2031：通过标准电能测量系统的电流信号传感器、电压信号传感器以及标准电能表确定测量精度等级，并将其按误差限值计算的综合误差作为最低准确等级的要求来控制；

步骤2032：通过硬反馈或软反馈的方式提高试验电源的稳定度；所述硬反馈为通过电压信号传感器、电流信号传感器获取试验电源的输出的等比例信号，作为低压信号单元的输入反馈信号；所述软反馈为将所述电压信号传感器、电流信号传感器的输出信号接至标准电能表，由所述低压信号单元读取所述标准电能表的测量结果作为反馈信号；

步骤2033：通过对所述标准电能表输出的用于表征标准电能的高频电能脉冲信号与用于表征被检高压电能计量装置的电能测量值的电能脉冲信号进行对比，计算所述高压电能计量装置的整体误差精度。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种高压电能计量装置的误差校验系统，其特征在于：该系统包括试验电源、标准电能测量系统和比较显示仪（110）；其中，

试验电源，用于为所述被检高压电能计量装置提供所需的高压电能；所述试验电源包括控制键盘（101）、低压信号单元（102）、功率放大器（103）、升压器（104）、升流器（105）、电流信号传感器（106）和电压信号传感器（107）；其中，控制键盘（101），通过与所述低压信号单元（102）相连，用于输入所需的电压和电流参数，以控制低压信号单元（102）产生低压三相电压信号和两相/三相电流信号，从而调节低压电压、电流信号的产生；低压信号单元（102），用于作为低压三相电压、两相/三相电流产生的信号源，以及接受电流信号传感器（106）和电压信号传感器（107）所反馈的各项参数，以稳定所述低压信号单元（102）的输出；功率放大器（103），用于放大所述低压信号单元（102）输出的电压、电流信号，然后将放大后的电压、电流信号分别输入升压器（104）和升流器（105）；升压器（104）和升流器（105），用于将所述功率放大器（103）所输出的电压、电流信号经过功率放大、升压、升流处理后提供符合需要的高电压电流的信号；电流信号传感器（106）和电压信号传感器（107），设置在经过所述升压器（104）和升流器（105）处理后携带有高电压电流信号的三相电源线上，用于向所述低压信号单元（102）提供反馈信号，以稳定该低压信号单元（102）的电压、电流信号的输出；

所述试验电源的稳定度根据输出信号的反馈实现，通过电流信号传感器（106）、电压信号传感器（107）获取等比例信号，通过直接引入信号源实现硬反馈；或通过所述标准电能测量系统输出的准确测量的信号，并由所述低压信号单元（102）读取实现软反馈；

所述电压信号传感器（107）为两组标准电压互感器，或为三组标准电压互感器，或者为三组相对地的电阻分压器、电容分压器或阻容分压器；所述电流信号传感器（106）为分流器，所述电流信号传感器（106）使用两组或三组；

标准电能测量系统，用于测量所述试验系统的标准电能值，并输出表征电能特征值的响应信号至比较显示仪（110）；

比较显示仪（110），用于将所述标准电能测量系统输出的表征电能特征值的响应信号作为基准与被检电能计量装置输出的信号进行比较，并显示校验结果。

2.根据权利要求1所述的校验系统，其特征在于：所述标准电能测量系统，包括电流信号传感器（106）、电压信号传感器（107）和标准电能表（109）：所述标准电能测量系统输出的表征电能特征值的信号为高频电能脉冲信号；其中，

所述电流信号传感器（106）和电压信号传感器（107），设置在所述试验电源所输出的携带有高电压电流信号的电源线上，用于向所述标准电能表（109）提供用于测量电能值的信号；

标准电能表（109），用于连接所述试验电源的电流信号传感器（106）和电压信号传感器（107）以测量试验系统标准电能值，并将自身输出的电能特征值的信号输出至比较显示仪（110）。

3. 根据权利要求1所述的误差校验系统，其特征在于：所述升压器（104）为两组独立的升压器并以V/V接线方式输出，或者为三组独立的升压器以Y或D接线方式，或者通过一组三相升压器直接输出；所述升流器（105）为两组全绝缘升流器或三组全绝缘升流器。

4. 一种高压电能计量装置的误差校验方法，其特征在于：该方法包括：

A、试验电源的实现过程：将低压信号单元的三相电压信号通过功率放大器和升压器处理后得到所需的三相试验电压；将所述低压信号单元输出的两相/三相低压电流信号通过功率放大器和升流器处理后得到满足所需的试验电流；采用所述试验电压对试验电流回路进行高电位钳位，使电流回路处于高压电位，得到试验电源的高压电流两相／三相输出信号；

B、将试验电源的高压电流两相／三相输出信号作为被测高压电能计量装置的激励，并将跨接在所述试验电源输出线上的标准电能测量系统的输出信号接入比较显示仪； 

C、将所述标准电能测量系统输出的表征电能特征值的响应信号作为标准值与所述被测高压电能计量装置输出至所述比较显示仪的输出信号进行比较，并显示校验结果。

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