空載電能表計量測試儀設(shè)計應(yīng)用范文

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摘要：針對電能表測試儀在空載電流0.05A以下無法正確判斷電能表極性和相位的問題，設(shè)計了空載電能表計量巡檢測試儀。該測試儀由MCU微處理器、AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器、LCD液晶顯示器、過零檢測電路、濾波器、采樣電壓互感器和放大器組成，比較二次電流、電壓回路中電壓信號的相位，180°時極性正確，反之極性不正確。該儀器操作簡單、應(yīng)用范圍廣，適用于設(shè)備安裝、改造時計量裝置測量。

關(guān)鍵詞：電能表；空載電流；極性判斷；電壓信號

引言

在電能計量裝置巡檢過程中，當回路空載運行，即電能表的空載電流很小，0.05A以下時，電能表現(xiàn)場測試儀器均無法判斷電能表的極性和相位是否正確。對此研制了空載電能表計量巡檢測試儀[1-5]，可在空載電流0.05A以下時判斷電能表的極性和相位是否正確。

1電能表測試儀使用現(xiàn)狀

變電站在正常負荷接入前，線路負荷小，線路中電流很小，無法判斷電能計量裝置極性的正確性。表1中數(shù)據(jù)顯示6條線路在小電流情況下電能表測試儀無法判斷極性正確與否。如果電能表的極性不正確，將導(dǎo)致電能表丟失電量、漏計量，影響計量準確性，因此需要設(shè)計1種可以在電流為0.05A以下時正確判斷極性的測試儀[6-10]。

2空載電能表計量巡檢測試儀設(shè)計及測試

2.1極性判斷原理

新型測試儀極性判斷原理是比較電流、電壓回路中電壓信號的相位，為180°則判斷為極性正確，反之極性不正確。

2.2硬件組成

測試儀由MCU（微處理器）、AD（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）、LCD（液晶顯示器）、過零檢測電路、濾波器、采樣電壓互感器和放大器組成。采用部件型號及功能見表2所示[12]。

2.3硬件電路設(shè)計

測試儀電路原理圖如圖1所示，過零檢測電路包括第一過零檢測電路GL1和第二過零檢測電路GL2。濾波器包括第一濾波器LB1、第二濾波器LB2、第三濾波器LB3、第四濾波器LB4。第一采樣電壓互感器TV1的一次側(cè)和第二采樣電壓互感器TV2的一次側(cè)分別與三相三線電壓互感器TV的二次側(cè)級聯(lián)并接，TV1的二次側(cè)極性端和TV2二次側(cè)極性端均等電位相連，AD轉(zhuǎn)換器與MCU通過總線連接，MCU輸出端與LCD相連。第一放大器FD1的輸入端和第二放大器FD2的輸入端分別與L1相電流互感器L1-TA和L3相電流互感器L3-TA的二次極性端S1連接，F(xiàn)D1的輸出端和FD2的輸出端分別通過LB3和LB4與AD轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，F(xiàn)D1的放大控制端和FD2的放大控制端分別與MCU的輸入輸出控制端連接[13]，實現(xiàn)電流信號放大倍數(shù)同步調(diào)節(jié)。LB1和LB2分別通過GL1和GL2與MCU的輸入端相連，過零檢測電路的作用是把正弦波變?yōu)門TL電平的方波傳至MCU，用來同步測量計算TV的相位[14-15]。

3模擬試驗

如圖2所示，在實驗室中，采用0.05級5000A/1A互感器、2kVA升流器和1kVA調(diào)壓器組成1個電流發(fā)生回路，模擬小電流，在0.0026A小電流情況下，測試儀可以判斷電能表極性。如表3所示，在1%Ian情況下，二次電流為0.05A，實際電流也是0.05A，極性正確；如果把Ia2個端子KD交換，則二次電流為-0.05A，極性錯誤。表4中，在0.01%Ian的小電流情況下，二次電流為0.005A，實際電流也是0.005A，極性正確；如果把KD2個端子交換，則二次電流為-0.005A，極性錯誤。

4現(xiàn)場測試

對豐鎮(zhèn)柏寶莊變電站、渾源窯變電站等進行了電能表極性測試，測試結(jié)果見表5。該測試儀能夠在電流為0.05A以下時正確判斷極性。

5結(jié)語

針對目前市場上的電能表測試儀器在空載電流很小情況下無法判斷其極性的問題，設(shè)計了空載電能表計量巡檢測試儀，該儀器操作簡單、實用，且無需另外提供電源，直接使用二次測試回路電源供電，解決了現(xiàn)場取電困難的問題，對變電站、進出線間隔、設(shè)備更新改造以及新裝用戶裝置測量具有重要意義。

作者：閆廷俊 李梓宇 單位：烏蘭察布電業(yè)局