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,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; 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。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: (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,
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