直接接入式直流電能表校驗(yàn)裝置的難點(diǎn)探討

隋爭(zhēng)

摘 要：對(duì)于直流電能，如果校驗(yàn)裝置出現(xiàn)問(wèn)題，則電能表校驗(yàn)就會(huì)失去準(zhǔn)確性。但是，多年來(lái)，直接接入式直流電能表校驗(yàn)裝置一直是研究難點(diǎn)。簡(jiǎn)要探討了直接接入式直流電能表校驗(yàn)裝置的難點(diǎn)問(wèn)題，尋求相關(guān)方法解決該裝置研發(fā)設(shè)計(jì)中的難題，以提高其各項(xiàng)性能。

關(guān)鍵詞：直流電能表；校驗(yàn)裝置；直流電壓；智能化設(shè)備

中圖分類(lèi)號(hào)：TM933.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.24.132

電能表校驗(yàn)裝置屬于電能表的附屬裝置，它可對(duì)電能表執(zhí)行校驗(yàn)動(dòng)作。但是，電能表校驗(yàn)裝置與電能表不是同一個(gè)裝置，它是電能表裝置人員完成相關(guān)工作時(shí)必備的設(shè)備之一。之前，我國(guó)一直運(yùn)用的電能表校驗(yàn)裝置是計(jì)量校驗(yàn)裝置。隨著電能表的更新?lián)Q代，直接接入式校驗(yàn)裝置的需求量在不斷增加，而我國(guó)在直接接入式校驗(yàn)裝置方面的研發(fā)技術(shù)卻比較落后。

1 我國(guó)直接接入式校驗(yàn)裝置的研究現(xiàn)狀

之前我國(guó)一直運(yùn)用的是計(jì)量校驗(yàn)裝置，因此，相關(guān)工作人員幾乎都是圍繞計(jì)量裝置開(kāi)展設(shè)備研發(fā)和項(xiàng)目研發(fā)等工作的。至今，我國(guó)在直接接入式校驗(yàn)裝置研發(fā)方面投入的設(shè)備和人員等都比較少，在軟件條件和硬件設(shè)置上都不夠完善和全面，這也是導(dǎo)致我國(guó)直接接入式校驗(yàn)裝置研究水平比較低的重要原因之一。

目前，市場(chǎng)中比較常見(jiàn)的裝置是直流電能表檢驗(yàn)裝置，比如TD1560直流電能表檢定裝置。它是一款專(zhuān)用于直流電能表、直流功率表檢定的智能化設(shè)備，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《JJG 842—1993 直流電能表檢定規(guī)程》，適用于各級(jí)計(jì)量部門(mén)的直流電能功率標(biāo)準(zhǔn)建標(biāo)工作中。TD1560可以輸出獨(dú)立控制的 6 路直流電壓，電壓最大900 V，電流最大600 A，準(zhǔn)確度等級(jí)為0.05/0.02級(jí)可選，適用于檢定相應(yīng)等級(jí)的直流電壓、電流表，分流器，直流電能表和直流功率表。

2 直接接入式直流電能表校驗(yàn)裝置原理

直接接入式直流電能表校驗(yàn)裝置如圖1所示。

如圖1所示，直流電能表校驗(yàn)裝置分為程控電壓源、程控電流源、誤差器組、標(biāo)準(zhǔn)直流表和電腦幾部分。其中，直流源則用于接收指令后執(zhí)行檢定點(diǎn)的直流電壓和電流輸出動(dòng)作；標(biāo)準(zhǔn)直流表和被校驗(yàn)的表同時(shí)執(zhí)行電流、電壓的采集動(dòng)作，而后經(jīng)過(guò)計(jì)算動(dòng)作將誤差傳導(dǎo)至誤差顯示器組和電腦上；電腦則主要執(zhí)行指令輸出和接收動(dòng)作。

3 研究難點(diǎn)分析

直接接入式直流電能表校驗(yàn)裝置的研究難點(diǎn)在于：直流標(biāo)準(zhǔn)表和直流源大電流傳感器、大功率恒流源、直流電能的溯源這3個(gè)方面的設(shè)計(jì)。

3.1 直流標(biāo)準(zhǔn)表和直流源大電流傳感器

根據(jù)電功率P=I2R可知，發(fā)熱量增加倍數(shù)是電流量增加倍數(shù)的10倍。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，最大電流一般設(shè)定為500 A，如果使用電阻分流器，那么，500 A以上的溫度系數(shù)通常為2×10-5.如果電阻式分流器的溫度系數(shù)為2×10-5，則要求它自身的溫度不能超過(guò)5 ℃。但是，這樣的條件只能在自然環(huán)境溫度為20 ℃時(shí)實(shí)現(xiàn)。如此高精度的電阻式傳感器的設(shè)計(jì)方法有3種：①通過(guò)增大傳感器的體積來(lái)降低自身發(fā)熱量。這樣一來(lái)，裝置的質(zhì)量和體積有所增加，不方便攜帶和操作。②通過(guò)提升直流表或直流源模擬前端的信噪比來(lái)降低電阻阻值，但是，這樣會(huì)增加直流表的設(shè)計(jì)難度。③設(shè)計(jì)一個(gè)恒溫盒使其溫度處于恒定狀態(tài)，但是，要想實(shí)現(xiàn)溫度的快速檢測(cè)和補(bǔ)償卻是非常困難的。

3.2 大功率恒流源

大功率恒流源的設(shè)計(jì)方式有2種，即開(kāi)關(guān)功放方式和線性功放方式。開(kāi)關(guān)功放方式的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于精度和波紋控制，而大功率和大電流的輸出比較容易解決。與開(kāi)關(guān)功放方式相比，線性功放方式具有較高的穩(wěn)定性，精確度也高，卻難以輸出較大的功率和電流。要想輸出大功率和大電流，可以通過(guò)功率管并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是，功率管并聯(lián)的設(shè)計(jì)難度比較大，線性功放方式本身就具有功率低的缺點(diǎn)，所以，要想解決這一問(wèn)題是非常困難的。

3.3 直流電能的溯源

對(duì)于理想的直流電能表直流電能，只要能夠追溯到U和I的來(lái)源，就能夠追溯到直流電能的來(lái)源。從理論上講，將U和I的溯源精度提高1倍就可以實(shí)現(xiàn)直流電能溯源。但是，在實(shí)際操作過(guò)程中，這二者是極難控制的，電流、電壓采樣電路延時(shí)一般都存在差異，而它的解決辦法是：①電壓和電流的輸出波紋要足夠小，而且必須小于準(zhǔn)確度等級(jí)。這樣就會(huì)增加直流信號(hào)源功放的設(shè)計(jì)難度。②實(shí)現(xiàn)同步采樣。要求電壓回路的延時(shí)、模擬前端的延時(shí)和AD的采樣時(shí)刻必須要保持一致。

4 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，直流電能表的市場(chǎng)在不斷擴(kuò)大，因其電流計(jì)量的準(zhǔn)確度比較高，所以，在電能表裝置這個(gè)大舞臺(tái)上，未來(lái)它也將占據(jù)重要的地位。在安裝直流電能表時(shí)，需要校驗(yàn)裝置，這是安裝電能表裝置必不可少的步驟。在此過(guò)程中，必須要想辦法解決設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1]林鑫，趙偉，黃璀豪，等.直流紋波對(duì)直流電能表的影響分析[J].廣東電力，2015（04）：12.

〔編輯：白潔〕