水電廠三相電能表現(xiàn)場校驗的兩種方法

宗和剛，王朝淳

（1.華能瀾滄江水電股份有限公司烏弄龍·里底水電站，云南迪慶674606；2.華能瀾滄江水電股份有限公司黃登大華橋水電廠，云南大理671003）

0 引言

電能表的檢定分為首次檢定和后續(xù)檢定。首次檢定是對未被檢定過的電能表進行的檢定；后續(xù)檢定是在首次檢定后的任何一種檢定，包括強制周期檢定和修理后的檢定，修理后的電能表，其檢定原則須按首次檢定進行[1]。水電廠運行中的單、三相電能表在進行周期性檢定時，若全部拆回試驗室檢定，困難較多，①工作量比較大，任務繁重；②影響用戶用電；③影響供、售電量指標的完成。因此，對運行中的電能表除了采取周期性抽檢的方法外，還可采用現(xiàn)場校驗的方法[2]。

某電廠在2016～2017年度的檢修工作中，以5號發(fā)電機組作為第1臺檢修對象，5號機組LCU的A5柜安裝有3臺三相電能表PW1（機組出口側(cè)主用電能表）、PW2（機組出口側(cè)備用電能表）、PW3（主變高壓側(cè)電能表）。這3臺電能表的定檢周期是6年，從封印上可以看到從上次檢定結束到今年剛好6年，需要按規(guī)定對它們進行檢定。剛好利用本次檢修的機會，一并辦理工作票進行檢定。在檢定過程中使用了電測儀表通用檢定裝置AT1022和便攜式電能表現(xiàn)場校驗儀AT6012對電能表進行了離線和在線兩種方法的檢定，文章詳細介紹了兩種校驗方法并交代了校驗過程中需要注意的事項，旨在給電力生產(chǎn)技術人員提供一定參考。

1 校驗裝置介紹

在本次校驗過程中主要用到兩種校驗設備：電測儀表通用檢定裝置AT1022和便攜式電能表現(xiàn)場校驗儀AT6012，兩種設備的精度等級都是0.05級。在利用這兩種設備對電廠電能表進行校驗之前，需要利用精度等級為0.01級的精密儀器對兩種設備進行校核，確保兩種設備精度等級在誤差范圍內(nèi)，并出具檢測報告，方可使用。

1.1 電測儀表通用檢定裝置AT1022

該裝置的電壓、電流輸出經(jīng)過內(nèi)部基準自動跟蹤比對，精度、穩(wěn)定度更好；配置RS-232、RS-485、擴展I/O、以太網(wǎng)、USB、WIFI等接口，方便上位機操作、程序升級、改進及遠程故障診斷；另外，該裝置的諧波源性能突出，具備高至63次的諧波輸出，對三相電源的每個量分別做出相位和幅度設置，并有分析圖表，波形圖、柱狀圖和矢量圖可供觀察；因此配備8寸彩色觸摸屏，人機界面友好、操作使用簡單。它在科研機構、電廠、電網(wǎng)公司、鐵路、大型工礦企業(yè)等計量測試部門和國家各級計量測試機構等都有應用。利用該裝置可檢定示儀表、數(shù)顯表、電量變送器、電能表等，還可檢測交流采樣RTU，也可作為一個諧波源輸出諧波?？梢哉f該裝置由于軟硬件功能組合非常強大，已經(jīng)在一個便攜式的儀器內(nèi)實現(xiàn)了傳統(tǒng)小型實驗室的功能。

1.2 便攜式電能表現(xiàn)場校驗儀AT6012

該校驗儀是新一代的精密交流電測量儀器，主要用于RTU、交流采樣裝置、保護裝置和三相電能表等的現(xiàn)場校驗及各種交流電參數(shù)的測量（例如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、頻率、相位、諧波、向量圖、電能等）。它采用了32位ARM處理器，高分辨率彩色液晶顯示器，多路16位精密A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置0.01級寬量程電流互感器，并可配置多種電流鉗，具有極寬的測量范圍和較高的測量準確度。采用低功耗電路設計，高能量鋰電池供電，可連續(xù)長時間工作。

2 三相電能表的現(xiàn)場校驗

本次檢修需要校驗的3塊表都是由澳大利亞紅相電力設備公司生產(chǎn)的型號為MK6E三相電能表。電能表的現(xiàn)場校驗按照機組的運行狀態(tài)可以分在線校驗（此時機組處于發(fā)電態(tài)）和離線校驗（此時機組處于檢修態(tài)或者停機態(tài)）。下邊以機組出口側(cè)主用電能表PW1的校驗進行說明。

2.1 MK6E簡介

MK6E是為適合現(xiàn)代化電能計量要求而專門設計制造的高精度、高可靠性電能表。它不但具有高準確性電能雙向計量的功能，同時還記錄一系列必需的系統(tǒng)電力參數(shù)。表內(nèi)數(shù)量眾多的寄存器使得MK6E表具有多種復雜功能，不但保證了電能計量的正確性，而且實現(xiàn)了數(shù)據(jù)記錄及用電管理。

如圖1，MK6E有以下幾個部分：

（1）1個2×16位字符的液晶顯示屏。

（2）1個用于顯示的步進按鈕（Select Button）。步進按鈕能讓用戶可以按EziView軟件預編的LCD液晶顯示項一屏屏翻動，而不需等待編程設定的自動翻屏時間才能查看液晶顯示內(nèi)容。

（3）1個計費復位按鈕（BillingReset）。MK6E表計費復位有2種方式：手動復位和自動復位。按手動復位后，MK6E首先把上期寄存器的數(shù)據(jù)加到上上期計費寄存器中，再把當前計費寄存器的數(shù)據(jù)傳送到上期計費寄存器中，且把當前計費寄存器清零。計費復位按鈕上備封簽孔以防止用戶任何誤操作，也可以通過EziView軟件設置使此項功能失效。

（4）2個 LED（分別示為 Pulse1和 Pulse2）。Pulse1的缺省設置（注：可以更改）為有功電能輸出，脈沖常數(shù)為 5 000 imp/kW·h；Pulse2的缺省設置（注：可以更改）為無功電能輸出，脈沖常數(shù)為5 000 imp/kvar·h。

（5）1個用于本地通訊的光電讀寫端口。它既可以采用磁鐵吸附式，也可以采用卡式。

（6）端子蓋。端子蓋用來保護電壓、電流端口。移去表蓋，可以發(fā)現(xiàn)電壓端口、電流端口、脈沖輸入輸出端口、RS485或RS232通訊端口，備用電池,見圖2。

圖1 MK6E外觀圖

圖2 接線端子及通訊端口

MK6E的主要特點：

（1）三相四線或三相三線一表通用，根據(jù)現(xiàn)場實際情況接線，然后通過軟件設置就能實現(xiàn)不同接線方式下的電能測量。

（2）具備輔助電源（AUX）供電和PT供電自動切換功能（圖3）。輔助電源供電方式是當三相PT電壓斷電時，電能表從輔助電源中取電。采用輔助電源供電方式時，即使線路停電也不影響電能表工作狀態(tài)，輔助電源的電壓可以是110/220 V任選，供電的電源優(yōu)先級可以通過軟件設定。

圖3 電能表引腳功能圖

（3）MK6E的脈沖輸出有兩種方式，面板上有兩個發(fā)光二極管輸出，端子板上最多可達6個電氣隔離無源脈沖輸出，二者物理性質(zhì)一致，輸出所代表的量及類型可以通過程序任意設定。

MK6E的基本參數(shù)：

（1）額定電壓：3×57.7 V/100 V，3×100 V或者3×220 V/380 V;工作電壓范圍：57～240 V（相對于地的電壓）。

（2）額定電流：5 A或1 A。（3）頻率：（1±5%）×50 Hz。

（4）輔助電源的供電電壓：100 V～250 VAC/DC。（5）精度等級：有功0.2S級，無功0.5級。

2.2 PW1的離線校驗

離線校驗時，機組一般處于停機態(tài)，利用AT1022作為信號源輸入到PW1進行校驗。校驗之前需要記錄一下底表的讀數(shù)，校驗后再記錄一遍電能表讀數(shù)，并將數(shù)據(jù)進行上報。

2.2.1 接線原理

圖4所示為發(fā)電機出口側(cè)主用表PW1和備用表PW2的接線原理圖，PT二次側(cè)的電壓信號線直接與端子排XCPT5上端子9、11、13、15相連，再通過這些端子輸入到PW1的電壓信號輸入端2、5、9、13；CT的二次側(cè)電流回路為PW1和PW2共用，電流的正向端通過端子排XCPT5上的端子1、2、3輸入到PW1的電流信號輸入端1、4、8，電流的負向端通過端子排XCPT5上的端子4、5、6輸入到PW2的電流信號輸入端3、6、10，最后PW1和PW2串聯(lián)在一起構成一個完整回路。圖5所示，是端子排XCPT5短接原理圖，其中端子4～6短接，7、8短接，9、10 短接，11、12 短接，13、14 短接，15、16 短接，粗線加黑部分是分組隔板，并且端子1～8是試驗端子，剩下的是普通端子。

圖4 PW1和PW2接線原理圖

圖5 XCPT5端子短接圖

2.2.2 校驗前的安全措施

（1）在上位機將5號機組置為檢修態(tài)；

（2）將5號機組LCU的A1、A2、A3柜置為調(diào)試態(tài)，并在調(diào)試按鈕上懸掛“禁止合閘，有人工作”標示牌；置于調(diào)試態(tài)的LCU，由于其繼電器插箱的電源掉電，故不管輸入到繼電器的電壓為多大，繼電器都不會動作，防止了繼電器向外開出信號導致事故。

（3）短接5號機組LCU A5柜端子排XCPT5的端子1和4，2和4,3和4；并將端子1～6左側(cè)的劃片劃到右側(cè)。另外，需要拆除5號機組LCU—A5柜中端子排XCOM1上的端子1、3、5內(nèi)側(cè)的接線，因為這3根線是電能表與PLC主機進行通信的數(shù)據(jù)線，只有將其斷開，才能保證校驗過程中不會有數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇LC導致誤動作。

2.2.3 校驗步驟

AT1022開機之后在觸摸屏上按電能表→四線用功→參數(shù)設置進行選擇，按照電能表的額定參數(shù)和現(xiàn)場的實際接線方式進行參數(shù)設置，這里設置好還需要依據(jù)JJG596-2012《電子式交流電能表檢定規(guī)程》對校驗點進行選擇。

解下端子排 XCPT5上端子 9、11、13、15的內(nèi)側(cè)接線，利用導線將AT1022的交流電壓輸出端子Ua、Ub、Uc、Uo分別與上面解下來的線相接，將交流電壓信號送到 PW1；解下端子排 XCPT5 上端子 1、2、3、4、5、6的內(nèi)側(cè)接線，利用導線將AT1022的交流電流輸出端子與解下來的線相連，具體連接方式是Ia(黃色)與端子1上解下的線相連，Ia(黑色)與端子4上解下的線相連，Ib(綠色)與端子2上解下的線相連，Ib(黑色)與端子5上解下的線相連，Ic(紅色)與端子3上解下的線相連，Ic(黑色)與端子6上解下的線相連。

文章僅對PW1的正向有功的校驗進行說明，此時電能表的脈沖輸出通道1（端子C和端子OP1）與AT1022的電能脈沖輸入端口OS連接。C和OP2為正向無功通道，C和OP3為反向有功通道，C和OP4為反向無功通道，這里功能與通道的對應關系可以在程序中進行修改。

完成上邊的步驟之后，即可開始校驗。校驗方式選擇連續(xù)，即按校驗點的順序進行依次校驗，并計算誤差，校驗的數(shù)據(jù)會存儲在AT1022的存儲器中，利用U盤拷貝出來，即可打印。

2.3 PW1的在線校驗

在很多時候，機組處于運行狀態(tài)，此時如果對電能表的計量存在異議，就需要進行在線校驗。在線校驗具有不需要拆卸計量器具、不需要中斷計量并且可真實記錄現(xiàn)場實際影響的優(yōu)點，還可節(jié)約人力物力，提高工作效率。

為便于現(xiàn)場操作，現(xiàn)場校驗儀常采用電流鉗接入電流，不需要斷開線路。由于電流鉗的等級不會很高，一般不超過0.2級，所以現(xiàn)場校驗儀的等級一般也可以以0.2級為限。若采用電流直接接入方式時，等級可以提高，通常可達0.1級或0.05級。

在本次檢定中使用的便攜式電能表現(xiàn)場校驗儀AT6012就是采用電流鉗接入電流。接線過程中遵循電流回路與PW1串聯(lián)，電壓回路與PW1并聯(lián)。具體接線方式如圖6所示。電壓回路，電能表的Va、Vb、Vc、Vn 分別與 AT6012 的 Ua、Ub、Uc、Un 相并；電流回路，電能表的接線端 1、3、4、6、8、10 分別與AT6012 的 Ia+、Ia-、Ib+、Ib-、Ic+、Ic- 相 串 聯(lián) ；AT6012 的 Ia、Ib、Ic端是 A、B、C 三相的電流鉗端子，電流鉗的連接，要注意電流鉗上箭頭的方向要和電流回路的方向一致。然后將AT6012的電能脈沖采樣器安裝好，置于電能表的LED閃光處，進行脈沖采集。完成以上工作之后，將AT6012開機，并進行相關設置，包括參數(shù)設置和檢測點設置，設置完成后即可開始測量。

圖6 電能表的三相四線制接法

3 電能表校驗注意事項

式中S：試驗標準差；n:測量次數(shù)；ri:第i次測得的相對誤差（%）；r:各次測量得出的相對誤差平均值（%），即：

不管是利用離線式校驗還是利用在線式校驗，都必須明確幾點。

（1）由于現(xiàn)場校驗是一種不嚴格的校驗，校驗的外部條件達不到實驗室規(guī)定的檢定條件，最終判斷電能表是否超差，要以實驗室的檢定為主。

（2）由于電能表的三相電壓、電流分別來自于電壓互感器、電流互感器的二次側(cè)，假如互感器的倍率選擇不合適，或者互感器精度降低，都會對電能表的校驗造成很大誤差[3]。

（3）在進行相對誤差測試時，對0.01、0.02和0.05級儀表，進行不少于10次試驗；對0.1、0.2和0.5級儀表，進行不少于5次試驗[4]。按下式計算儀表試驗標準差（%）：

4 總結

文章詳細介紹了利用電測儀表通用檢定裝置AT1022和便攜式電能表現(xiàn)場校驗儀AT6012對水電廠三相電能表進行現(xiàn)場校驗的兩種方法。兩種方法比較下來，在線校驗由于使用精度不是很高的電流鉗，從測量結果上分析可信度不如離線式校驗。另外，從安全方面看，在線式校驗始終是帶電操作，不是很安全。所以現(xiàn)場校驗人員應該根據(jù)現(xiàn)場實際情況，綜合考慮，選出適合的方法。

[1]JJG 1085-2013標準電能表檢定規(guī)程[S].北京：中國質(zhì)檢出版社，2013.

[2]賈海霞.淺談電能表的現(xiàn)場校驗 [J].科技傳播,2010(14):77-78.

[3]趙淑權.關于電能表現(xiàn)場校驗工作的思考[J].中國科技縱橫,2011(19):316-316.

[4]GB/T 17215.701-2011標準電能表[S].