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三相電能表校驗儀電力部門大部分的普及

概述

是我公司總結十多年來生產(chǎn)電子型電能表檢驗裝置的經(jīng)驗，開發(fā)出的一種新型便攜式三相電能表檢驗裝置。該裝置采用*FPGA和DSP技術，使裝置電路超大規(guī)模集成化，電路簡單化，可靠性提高；接線簡捷、操作方便；體積小、重量輕，運輸方便。

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功能和特點

1、本裝置設計依據(jù)

(1)《交流電能表檢定裝置檢定規(guī)程JJG597-89》

(2)《中華人民共和國國家標準GB/T 11150-2001電能表檢驗裝置》

(3)《交流電能表檢定規(guī)程JJG307-88》

2、功能

本裝置為交流儀表檢驗裝置，內(nèi)部設有三相寬量限多功能標準表可供校驗各類單、三相交流電能表。

3、特點

(1)裝置采用單相電源供電，方便用戶使用；

(2)*功放形式，既有開關功放的率，亦有線性功放的高質量輸出；

(3)多重保護系統(tǒng)和跟蹤電源以及超大規(guī)模集成電路使裝置可靠性更高；

(4)0.1級內(nèi)置寬量限多功能標準表，省略了標準電壓、電流互感器，使裝置更輕便,而且能對各種電能表進行四象限檢定, 并具有90°無功，60°無功和三線、四線真無功標準，能滿足各類無功表的檢定；

(5)校驗采用菜單，液晶顯示，操作簡單方便，脫離PC機可預選校驗點(合元和分元；額定電流百分數(shù)，COSф、潛動、起動等)進行自動校表試驗；

(6)輸出電流范圍廣、功率大(0--20A)能滿足所有大小電流量限三相表的檢定需要；

(7)整機體積小、重量輕。

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主要技術指標

1、裝置準確度和標準配置：

(1)裝置準確度等級：0.1級：

(2)裝置標準表(內(nèi)置式)：

(a)準確度等級：(標準環(huán)境下)

有功電能表：0.1級

無功電能表：0.2級

相位表：±0.3°(1°～360°)

(b)溫度系數(shù)：

0.003%/K(0.1IB ≤I≤Imax, COSф=1.0) 

0.005%/K(0.1IB ≤I≤Imax, COSф=0.5L) 

(c)標準表量程：

電壓表：10V～600V

電流表：0.2A,2A,20A

頻率表：45HZ～65HZ

相位表：0～360°

2、三相電源量程及容量

(1)電壓量程：380V、220V、100V、57.7V；

(2)電流量程：(0.05-20)A；

(3)電壓回路容量：15VA；

(4)電流回路容量：每相20VA；

(5)掛表數(shù)量：一塊。

3、輸出調節(jié)范圍

(1)電壓、電流調節(jié)范圍：0～120%；

(2)相位調節(jié)范圍：0°～360°；

(3)頻率調節(jié)范圍：45HZ～65HZ。

4、輸出調節(jié)細度

(1)電壓、電流調節(jié)細度：0.01%；0.1%；1% 三檔；

(2)相位調節(jié)細度：0.01°，0.1°，1°三檔；

(3)頻率調節(jié)細度：0.01HZ。

5、輸出功率穩(wěn)定度：優(yōu)于0.02%/2min；

6、電壓、電流波形失真度：優(yōu)于0.5%；

7、絕緣

(1)輸出電壓、電流回路對外殼：>5MΩ；

(2)輸出電壓回路對電流回路  ：>5MΩ；

(3)電源對外殼：>5MΩ。

8、環(huán)境條件

工作溫度：    0℃～40℃

相對濕度：    ≤85%

9、工作電源

AC220V±15%

10、外觀尺寸及重量                 

外觀尺寸：    4U:  440mm X 180mm X 450mm

重量：     20Kg

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組成：

1、原理框圖：圖(一)

說明：本裝置由我廠采用FPGA和DSP技術研制的控制信號系統(tǒng)和*開關電源跟蹤技術研制的功率放大器組成,邏輯控制和信號部分主要由大規(guī)模集成電路芯片F(xiàn)PGA(可程控邏輯電路)、DSP(高速數(shù)據(jù)處理器)和多路D/A轉換電路組成。FPGA電路芯片可由程控組成系統(tǒng)中的誤差計數(shù)電路，控制所需的I/O口，產(chǎn)生三相電壓、電流信號的數(shù)字控制電路等，具有控制靈活、功能多、體積小、可靠性高等優(yōu)點。替代以往要數(shù)塊印制板、幾十個集成電路片的電路，再加上DSP數(shù)據(jù)處理器高速處理數(shù)據(jù)的強大功能相結合，一塊印制板就完成了三相信號的產(chǎn)生(包括迭加多次諧波)、幅度控制、調頻、移相，電壓、電流量程控制，多路誤差計算器、通訊等諸多功能。

2.功率放大器：

這套裝置中我廠研制了一種新型的功放電路，該功放既具有接近開關功率放大器的率和線性功放的高指標 (失真度優(yōu)于0.5%)。由于效率提高、體積減小，再加上采用高可靠性的歐姆龍繼電器，我們把三相電壓功放和電流功放放在一個4U機箱內(nèi)，接線簡單、檢修運輸方便。

3.標準表：

裝置內(nèi)置三相寬量限多功能標準表：標準表常數(shù)在不同電壓和不同電流下是不同的，在作為裝置標準時，常數(shù)是通過通訊口傳輸?shù)窖b置系統(tǒng)的。標準表準確度0.1級。

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使用說明：

1、裝置通電

(1)裝置電源插頭插入單相220V電源插座(電源插座必須有中性地，以確保人身安全)。

(2)將裝置電源開關扳到ON位置，打開電源，裝置自檢后，開機直接進入校表界面如圖(5)裝置默認設置:合元，額定電壓100V，額定電流，三相四線有功，50Hz。

2、鍵盤顯示功能說明

3、前面板接線端子說明

(1)三相電壓端子：Ua、Ub、Uc、Un

(2)三相電流端子:  Ia(電流出)—Iao(電流入)

Ib(電流出)—Ibo(電流入)

Ic(電流出)—Ico(電流入)

(3)脈沖：被檢表脈沖輸入(配脈沖線)被檢表脈沖輸入類型：光電頭、電子表OC門、TTL電平。

4、鍵盤操作和液晶顯示界面說明

鍵盤分兩部分：

(1)已定義鍵盤按鍵

①電流快捷鍵：800%à 5% 共10個快捷鍵，在允許升降信號的界面下，按下這些鍵在鍵值輸入框顯示當前的電流百分比，如果超量程有提示，此時按鍵無效，再按“確認執(zhí)行”鍵就可以升100%設定的額定電壓和相應的百分比電流。注意安全操作，不要使電壓和電流超出儀表的大量程

②相位快捷鍵：0.5L，0.8L，1.0，0.8C，0.5C共5個，可以方便的改變相位；

③元件選擇鍵：A元，B元，C元，合元；

④制式切換鍵：Y有，Y無，Y真，V有，V無，V真；

注意：在V制式下，必須將Ub和Un端接

⑤升降信號鍵：Ua,Ub,Uc,U(電壓),Ia,Ib,Ic,I(電流),ф(相位),f(頻率)；

⑥調節(jié)細度鍵：微調信號幅度步長；

⑦潛動鍵：可以選擇120%，110%，100%，90%，80%，然后按“確認執(zhí)行”升電壓；

⑧關斷鍵：可以立即降電壓電流信號；

⑨量程鍵：額定電壓，額定電流；

(2)未定義多功能鍵：在LCD兩邊的按鍵顯示菜單不同有不同功能，下面有具體說明：

(一)、主菜單界面：如圖示(1)

在PC機未聯(lián)機的情況下，按“MENU”鍵(主菜單鍵)可進入主菜單界面。通過按“↑”和“↓”鍵選擇不同的菜單項、再按“進入”相應的菜單。

(二)、電測儀表校驗界面(監(jiān)視表界面)：

①．“制式”鍵：可以切換制式，如圖示(2)

“YP”(三相四線有功)，     “VP”(三相三線有功)，

“YQ”(三相四線90°無功)， “VQ”(三相三線60°無功)，

“YR” (三相四線真無功)，  “VR”(三相三線真無功)

②．“參數(shù)”鍵：可以設置相位，額定電壓，額定電流；如圖示(4)：

③．“調幅”鍵：可以升降電壓電流信號；如圖示(5)：

④．“校表”鍵：校驗電能表(上電默認界面)如圖示(6)：

1.“開始”鍵：校驗開始,誤差顯示在Er1；

2.“結束”鍵：校驗結束；

3.“分頻”鍵：查看和修改分頻系數(shù)；

4.“圈數(shù)”鍵：查看和修改檢驗脈沖圈數(shù)；

5.“常數(shù)”鍵：查看和修改被檢表常數(shù)；

6.“鍵值”鍵：切換到數(shù)字鍵輸入狀態(tài)。

(三)、設置校驗點界面：本系統(tǒng)多可設置8個校驗點。

1.“潛動”鍵：進入潛動百分比選擇界面；如圖示(7)

(1)“110%,100%,80%”鍵：設定百分比，按“確認執(zhí)行”鍵可以設定潛動電壓；

(2)“啟動”鍵：設定啟動校驗，按“確認執(zhí)行”鍵可以設定潛動電壓；

2.“Ib%”鍵：設定校驗點電流百分比，如圖示(8)通過按“NEXT”鍵切換電流百分比；

3．“分元”鍵：進入選擇A元、B元、C元,合元界面；如圖示(9)

4.“COSΦ”鍵：進入選擇相位界面；如圖示(10)通過2、3、4三個選項設置一個校驗點，按“確認執(zhí)行”鍵即可。如增加一個“A 0.8L 100%”校驗點顯示界面；如圖示(11)

5.“時鐘”鍵：設置被檢表時鐘頻率(此項為可選功能項)輸入被檢表時鐘頻率，按“時鐘”鍵，再按“確認執(zhí)行”鍵即可。

注：規(guī)程定義10分鐘累計日計數(shù)誤差，實際上對于小于1Hz的脈沖(如0.1Hz)，將圈數(shù)設置為1即可，而對于大于1Hz的脈沖，將圈數(shù)設置為10即可。本系統(tǒng)可計量的時鐘頻率為0.01Hz--65535Hz。

(四)、刪除校驗點界面：如圖示(12)假定已經(jīng)有8個校驗點，通過按“↑”，“↓”鍵選擇要刪除的項，再按“確認執(zhí)行”鍵即可刪除一個校驗點，下面的校驗點依次上移。

(五)、電能表自動校驗界面：

1.“制式”鍵：進入校表界面下的切換制式界面；

2.“量程”鍵：進入校表界面下的額定電壓額定電流等設置界面；如圖示(13)

①．“EU”鍵：設置額定電壓量程；

②．“EI”鍵：設置額定電流量程；

③．“類型”鍵：設置電表類型(感應式、電子式之間切換)；

④．“等級”鍵：設置電表等級(0.1，0.2，0.5，1，2，3之間輪流切換)；

⑤.“CT”鍵：設置電表是否帶互感器，帶互感器在“屬性”中顯示CT；

⑥.“止逆”鍵：設置電表是否帶有止逆器，帶止逆器在“屬性”中顯示止逆；

以上③到⑥選項在做啟動、潛動試驗時設置有效。

3.“參數(shù)”鍵：進入校表界面下的校表參數(shù)設置界面；如圖示(14)

①．“調表”鍵：校表時自動換點(設為0)或調表(設為1)；

②．“增加”鍵：增加校驗點，進入設置校驗點界面；如圖示(11)

③．“刪除”鍵：刪除校驗點，進入刪除校驗點界面；如圖示(12)

4.“校表”鍵：進入自動校表界面；如圖示(15)

①．“開始”鍵：自動校表開始；

②．“換點”鍵：強制切換到下一個校驗點；

③．“結束”鍵：自動校表結束；

④ “表1”，“表2”，“表3”鍵：選擇校驗表位；

(六)、諧波設置界面：如圖示(16)增加諧波(，但幅度應小于100%)：

1.“U”鍵：設置電壓諧波；

2.“I”鍵：設置電流諧波；

3.“UI”鍵：設置電壓、電流諧波；

4.“增刪”鍵：增加或刪除已設置好的諧波項；如圖示(17)

5.“次數(shù)”鍵：需要增加的諧波次數(shù)，電壓電流多可以各增加5種諧波；

6.“相位”鍵：需要增加的諧波的相位；

7.“幅度”鍵：需要增加的諧波幅度；5,6,7設置好后，按“確認執(zhí)行”鍵才可以增加。

按“”鍵(界面切換鍵)，即可退出增加諧波界面回到信號界面。(注意：此時系統(tǒng)將要重新計算新的波形數(shù)據(jù)，而不響應任何其它操作，大約1分鐘后恢復正常)。

(七)、矢量圖界面：查看電壓和電流之間的相位關系；

(八)、諧波圖界面：查看電壓和電流的諧波分析結果；

5．后面板說明：

(1)標頻口(fL)：內(nèi)置標準表的低頻輸出口(默認)，供檢定標準表時用；

(2)通訊口：RS232通訊口；

(3)接地短路插頭：裝置電子地和大地短路插口；

6．各類電能表檢定移相特性和監(jiān)視表顯示特性：

三相三線有功表

三相三線無功表(60°)

三相四線有功表

三相四線無功表(90°)

三相三線真無功表

三相四線真無功表

說明：

(a)、有的電子式表在SinΦ=1檢定無功表時無脈沖無法檢表，故程序上移相改成89°。

(b)、在檢定三相三線表有功、無功表合元0.5L(0.5C)時，標準表和被檢表有一組功率為零附近，可能會影響精度，故有意錯開1°。

(c)、檢定三相四線無功表時，電壓表顯示的是線電壓。

7.裝置保護

(1).保護范圍：

電壓回路短路，電流回路開路，過載或其他異常狀態(tài)。

(2).報警方式：

裝置在運行過程中，系統(tǒng)會不斷地檢測三相電壓、電流功放的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)工作異常會自動降下已升起的電壓、電流，并在顯示屏上顯示故障地點，如：A相電壓功放故障顯示“UA報警 ”，并發(fā)出斷續(xù)聲響信息，以提示操作者處理。

(3).報警處理：

(a).操作者先確認顯示指示的是哪個單元故障；

(b).按操作面板任意鍵，報警聲音會自動終止；

(c).如果是電壓功放報警，注意檢查相應輸出回路有無短路。如果是電流回路報警，注意檢查相應電流回路是否開路；

(d).外部接線檢查正常，可按20%試遞升故障相信號,如一切正常可能是外界強烈擾動引起的報警，如一升到某幅值就報警、應檢查相應功放箱內(nèi)插件及插件上元件；

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注意事項：

1.裝置與PC機聯(lián)機：裝置通訊插頭與PC機232口聯(lián)結時，必須在裝置斷電下進行，拔下時通訊插頭也必須在臺體斷電下進行。

2.用計算機自動檢表時，請操作者注意計算機各類提示，一定要在計算機通知已確認降下電壓、電流并且裝置指示電壓、電流降為零的狀態(tài)下，才能進行拆、裝表工作，以確保人身安全。

3.裝置保護：裝置電源和功放電路都分別設有過壓、過流多重保護措施，可確保在電壓回路短路和電流回路開路時的裝置安全。裝置在遇到上述故障時會自動降下電壓或電流，并在相應監(jiān)視窗口發(fā)出故障報警信號，請按下裝置任意鍵確認，找出原因后再重新檢表。

4.檢定三相多功能表無功輸出時，請首先確認該表無功是真無功還是90°(或60°)無功，否則在分元校驗時會出現(xiàn)較大誤差。

5.關機：裝置關機時，先確保電壓、電流降為零，后按下總電源開關，切斷裝置電源。

6.測量裝置絕緣和耐壓試驗時，務必撥下裝置上的接地短路插頭(在裝置后面板上)。裝置正常運行和測試時短路插頭應插上。

7.檢測裝置穩(wěn)定度和誤差時，應將標準的接地端子和標準表電壓低電位(UN)聯(lián)起來再接裝置外殼以防止工頻泄漏引起拍頻，影響測試結果。

8.在使用高于100V交流電壓輸出時請注意人身和設備安全，不要在升起高壓后觸及帶電部位，另外使用中盡量注意避免在升起電壓和電流后有電壓回路短路和電流回路開路的情況發(fā)生，(特別在高壓狀況下)以免造成對裝置的沖擊(盡管有保護電路也盡量避免)撿表完成后要將電壓、電流降為零后再關機。關機后應切斷裝置進線電源后再離開。

9.以上功能和技術參數(shù)均可能被修改，以實際出廠產(chǎn)品為準。