一種電壓監(jiān)測(cè)儀快速檢定系統(tǒng)

許 玥 王紅梅 黃 林

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明供電局）

0 引言

電壓合格率是反映供電質(zhì)量的重要指標(biāo)，直接影響企業(yè)生產(chǎn)、居民生活，因此國(guó)家能源局對(duì)電力公司供電電壓合格率進(jìn)行監(jiān)督、考核。為滿足考核要求，電網(wǎng)公司根據(jù)布點(diǎn)要求，在關(guān)鍵線路上安裝電壓監(jiān)測(cè)儀統(tǒng)計(jì)供電線路電壓合格率［1-2］。

近年來隨著電網(wǎng)公司供電容量和用戶增加，所安裝使用的電壓監(jiān)測(cè)儀數(shù)量也不斷增加，以云南電網(wǎng)公司為例，截至2019年全公司電壓監(jiān)測(cè)儀超過25000臺(tái)，受電壓監(jiān)測(cè)儀軟硬件性能和運(yùn)行環(huán)境影響，運(yùn)行一定年限后，其精度有所下降，甚至不能滿足要求，因此DL/T500—2009《電壓監(jiān)測(cè)儀使用技術(shù)條件》規(guī)定：“監(jiān)測(cè)儀作為工作計(jì)量器件，必須進(jìn)行周期檢測(cè)。檢查周期一般為：重要監(jiān)測(cè)點(diǎn)1年，一般電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)1～3年?！?/p>

隨著通訊技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，各電網(wǎng)公司迫切希望搭建可自動(dòng)化和智能化完成電壓監(jiān)測(cè)儀精度檢測(cè)的檢測(cè)系統(tǒng)［3-4］。為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，國(guó)內(nèi)已開展相關(guān)研究，文獻(xiàn)［5］ 介紹一種電壓監(jiān)測(cè)儀的全自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，文獻(xiàn)［6］ 從電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成、工作原理、實(shí)現(xiàn)功能、性能指標(biāo)及檢測(cè)流程等方面，對(duì)電壓監(jiān)測(cè)儀的檢測(cè)裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了闡述，文獻(xiàn) ［7］ 設(shè)計(jì)了一種具有智能化，準(zhǔn)確性，輔助決策功能于一體的PS6750電壓監(jiān)測(cè)儀一鍵檢定裝置，依托一體化全省電壓監(jiān)測(cè)主站系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓監(jiān)測(cè)儀的定制化、任務(wù)化的在線檢測(cè)。以上研究均聚焦于如何實(shí)現(xiàn)檢測(cè)源自動(dòng)加量和檢測(cè)數(shù)據(jù)如何讀取，忽略了電壓監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)時(shí)需人工拆接輸入源和電壓監(jiān)測(cè)儀電源線，一方面人工拆接線效率低，另一方面因人工錯(cuò)誤拆接線影響檢測(cè)結(jié)果，甚至損害電壓監(jiān)測(cè)儀。

為解決以上問題，本文總結(jié)了現(xiàn)有電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能特點(diǎn)，并分析了人工拆接線是影響檢測(cè)效率和安全的關(guān)鍵因素，提出了一種利用檢測(cè)工裝實(shí)現(xiàn)電壓監(jiān)測(cè)儀全自動(dòng)檢定的系統(tǒng)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明所提方案可明顯提高檢測(cè)效率。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 現(xiàn)有電壓監(jiān)測(cè)儀檢定系統(tǒng)

現(xiàn)有的電壓監(jiān)測(cè)儀檢定系統(tǒng)主要由檢定源、上位機(jī)、檢定臺(tái)及電壓監(jiān)測(cè)儀構(gòu)成［8-11］，如圖1所示，各部分功能如下：

1）上位機(jī)中安裝自動(dòng)檢定控制軟件，該軟件可控制檢定源輸出電壓，同時(shí)從電壓監(jiān)測(cè)儀中讀取檢測(cè)數(shù)據(jù)，并最終生成檢定報(bào)告。

2）檢定源即標(biāo)準(zhǔn)源，為待檢測(cè)電壓監(jiān)測(cè)儀提供標(biāo)準(zhǔn)輸入，通?？赏瑫r(shí)帶3～4臺(tái)電壓監(jiān)測(cè)儀。

3）檢定臺(tái)用于擺放待檢測(cè)電壓監(jiān)測(cè)儀，同時(shí)提供裝置電源。

4）待檢測(cè)電壓監(jiān)測(cè)儀需從檢測(cè)臺(tái)獲取電源，接受檢定源輸入，同時(shí)基于電壓監(jiān)測(cè)儀通訊規(guī)約上送數(shù)據(jù)給上位機(jī)軟件。

1.2 現(xiàn)有電壓監(jiān)測(cè)儀精度檢定過程及瓶頸分析

根據(jù)DL/T500—2009《電壓監(jiān)測(cè)儀使用技術(shù)條件》規(guī)定，精度檢測(cè)項(xiàng)目包括基本誤差、靈敏度、綜合誤差等，現(xiàn)有檢定系統(tǒng)通過以下步驟完成檢測(cè)［12-13］，如圖2所示。

步驟1：人工完成電壓監(jiān)測(cè)儀接線，包括電源接線、輸入電壓信號(hào)線及通訊線；

步驟2：上位機(jī)設(shè)置，設(shè)置待檢測(cè)的規(guī)約信息，包括可唯一識(shí)別電壓監(jiān)測(cè)儀的終端地址等；

步驟3：上位機(jī)軟件同步裝置時(shí)間，通信方式為以太網(wǎng)，通常使用SNTP校時(shí)；

步驟4：上位機(jī)軟件按預(yù)檢測(cè)項(xiàng)，驅(qū)動(dòng)檢定源輸出電壓給電壓監(jiān)測(cè)儀，并分別從電壓監(jiān)測(cè)儀讀取測(cè)量數(shù)據(jù)；

步驟5：上位機(jī)軟件停止檢定源，并生成檢定報(bào)告；

步驟6：人工拆除電源線、輸入電壓信號(hào)線及通訊線。

根據(jù)檢測(cè)過程分析，檢測(cè)周期使用的時(shí)間為T，可將其拆分為三個(gè)階段，即人工接線階段T1、上位機(jī)自動(dòng)檢測(cè)階段T2、人工拆線階段T3，其滿足式（1）。

由于上位機(jī)軟件檢測(cè)過程是一個(gè)預(yù)設(shè)過程，在不考慮通訊影響的情況可以認(rèn)為T2為固定值，而T1和T3受檢測(cè)人員自身素質(zhì)影響，是可變的時(shí)間過程。因而T1和T3是現(xiàn)有電壓監(jiān)測(cè)儀檢定系統(tǒng)主要瓶頸。

2 基于工裝的電壓監(jiān)測(cè)儀檢定系統(tǒng)

2.1 工裝

工裝即工藝裝備：指制造過程中所用的各種工具的總稱。包括刀具/夾具/模具/量具/檢具/輔具/鉗工工具/工位器具等，工裝為其通用簡(jiǎn)稱。工裝已在各生產(chǎn)領(lǐng)域廣泛使用，可提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

本文將工裝技術(shù)應(yīng)用于電壓監(jiān)測(cè)儀檢定可克服人工拆接線存在的安全隱患，提高檢定效率，真正實(shí)現(xiàn)電壓監(jiān)測(cè)儀自動(dòng)檢定。

2.2 電壓監(jiān)測(cè)儀接線

為了適應(yīng)配電復(fù)雜環(huán)境，電壓監(jiān)測(cè)儀通常設(shè)計(jì)為壁掛式，因其只監(jiān)測(cè)線路一組線電壓（除監(jiān)測(cè)220V時(shí)為相電壓），因此其監(jiān)測(cè)信號(hào)只有2個(gè)端子；電壓監(jiān)測(cè)儀電源通常為100V，220V，380V自適應(yīng)，檢定時(shí)通常給220V電源，其端子也是兩個(gè)。

檢定時(shí)，其接線情況如圖3所示，監(jiān)測(cè)端子與檢定源相連，可接收100V、220V及380V的輸出信號(hào)，電源端子通常與檢定臺(tái)的固定電源連接，通常為220V交流電壓。

2.3 電壓監(jiān)測(cè)儀工裝設(shè)計(jì)

圖4 為典型的電壓監(jiān)測(cè)儀外觀結(jié)構(gòu)圖，本文2.2已闡述其接線要求，以此型號(hào)的電壓監(jiān)測(cè)儀工裝設(shè)計(jì)為例闡述實(shí)現(xiàn)過程。

圖5 是基于圖4電壓監(jiān)測(cè)儀所設(shè)計(jì)的工裝置，檢定時(shí)只需將待檢電壓監(jiān)測(cè)放入工裝中，再將工裝中預(yù)留的測(cè)試輸入電壓信號(hào)線端子和電源端子插入電壓監(jiān)測(cè)儀端子即可完成接線，工裝輸入電壓信號(hào)線端子和電源端子已分別與檢測(cè)源和檢測(cè)臺(tái)電源連接，為了保證測(cè)試安全，中間分別加裝電壓空開。拆線時(shí)，先分別斷開電壓空開，再將工裝測(cè)試線拔出即可。

在電壓監(jiān)測(cè)儀檢定系統(tǒng)中加入工裝可有效減少人工拆接線，同時(shí)保證接線正確，在提高檢定效率的同時(shí)避免人為錯(cuò)誤操作引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。

3 驗(yàn)證

3.1 驗(yàn)證思路

為驗(yàn)證本文所提方法的可行性，選取9臺(tái)電壓監(jiān)測(cè)儀作為被試品，抽調(diào)不熟練、基本熟練、熟練的檢定人員各3人、共9人，熟練程度相同的3人為一組，編號(hào)a、b、c，每人分配3臺(tái)電壓監(jiān)測(cè)儀同時(shí)開始操作，分別使用現(xiàn)有檢定系統(tǒng)和本文所提檢定系統(tǒng)進(jìn)行檢定，最終統(tǒng)計(jì)各分組檢定耗時(shí)開展驗(yàn)證，如表1～表3所示。

表1 測(cè)試裝置

表2 本組測(cè)試裝置時(shí)間

表3 測(cè)試裝置所需時(shí)間

3.2 不熟練檢定人員檢定

抽調(diào)檢測(cè)人員無監(jiān)測(cè)電壓監(jiān)測(cè)儀經(jīng)驗(yàn)，即未使用現(xiàn)有電壓監(jiān)測(cè)儀檢定系統(tǒng)和本文所設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

3.3 基本熟練檢定人員檢定

抽調(diào)檢測(cè)人員近半年內(nèi)開展過電壓監(jiān)測(cè)儀檢定，即基本掌握電壓監(jiān)測(cè)儀接線，較為熟練現(xiàn)有電壓監(jiān)測(cè)儀檢定系統(tǒng)。

3.4 熟練檢定人員檢定

本抽調(diào)檢測(cè)人員近一周內(nèi)開展過電壓監(jiān)測(cè)儀檢定，即熟練掌握電壓監(jiān)測(cè)儀接線和使用現(xiàn)有電壓監(jiān)測(cè)儀檢定系統(tǒng)。

3.5 試驗(yàn)結(jié)果分析

從以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出以下結(jié)論：

1）因檢測(cè)人員經(jīng)驗(yàn)不同，使用現(xiàn)有檢測(cè)系統(tǒng)耗時(shí)差異較大，不熟練檢定人員耗時(shí)明顯高于另外兩個(gè)對(duì)照組。

2）使用本文提出的設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行檢定時(shí)，三組人員耗時(shí)差異較小，可以證實(shí)此工裝系統(tǒng)對(duì)檢測(cè)人員接線熟練度要求低，容易操作。

3）驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)僅設(shè)置單人檢定3臺(tái)電壓監(jiān)測(cè)儀的檢定任務(wù)，在不熟練、基本熟練、熟練3個(gè)分組中平均檢定耗時(shí)分別縮短7.3min、5.7min、3.3min，由此可以推知，當(dāng)被試品數(shù)量顯著增長(zhǎng)時(shí)，本文所設(shè)計(jì)電壓監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)系統(tǒng)亦將顯著縮短檢測(cè)總時(shí)間，尤為適用于大批量檢定任務(wù)。

4 結(jié)束語

分析現(xiàn)有電壓監(jiān)測(cè)儀檢定系統(tǒng)存在問題，針對(duì)人工拆接線環(huán)節(jié)進(jìn)行改善，提出將工裝技術(shù)應(yīng)用于電壓監(jiān)測(cè)儀檢定中，并給出其設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程，最終實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本文所提方案的有效性。