电能计量技术第七章

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1、,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，

2、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； W0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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、 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U0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Uref即可，而Uref 是由D/A#2的数字量D2即可改变 合成数字波形时的基准电压Uref。 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。

8、锁相环电路如图7-6所示，频率合成电路如图7-7所示。,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： （

9、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

10、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

11、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

12、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

13、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

14、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W0 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,