廖飞扬 钟震

摘 要：我国安装在电网上的计量箱（三相组合互感器）有数百万台套，且随着国民经济的迅速发展以及近几年的电网改造，计量箱的数量在不断增加。如此巨大量的新装计量器具，仍然沿用单相法进行检定验收，没有真实检出产品的实际性能，这就无法保证计量的准确可靠，尤其是在厂家的出厂试验都没有进行同时通入三相电流和电压的情况下。本文主要对高压计量箱检定系统进行分析探讨。

关键词：高压计量箱；检定系统；研究

1 系统原理

本文提出了一种高压计量箱的检定系统，能提供一种可以模拟高压计量箱在运行状态下的误差检定，其接线简单安全可靠，在一次接线后，可以完成高压计量箱中所有电压互感器、电流互感器的测量，使工作效率和安全都有了明显的提高。本系统包括三相程控电源、升压器、高压升流器、高压标准电流互感器、标准电压互感器、三相互感器校验仪、三相电流互感器负荷箱、三相电压互感器负荷箱及互感器校验管理软件，互感器误差校验管理软件，通过RS-485管理程控源、校验仪、负荷箱，全自动控制高压计量箱的检定，检定完成后形成记录并产生报表。

2 系统校验接线图

系统对计量箱进行检定时需要同时施加电流和电压，以便模仿计量箱的实际工作状况。图1是计量箱的三相同步进行测试的接线图，测试时，分为电流互感器部分和电压互感器部分，电流互感器部分施加电流，电压互感器部分施加电压。按图1的方法接线形成计量箱测试回路，测试时，回路中的三相信号K、D、A、X和TO、TX送入互感器校验仪，校验仪在对其分析、计算、处理。

3 三相互感器校验仪设计

校验仪主控芯片采用TI公司的DSP芯片TMS320F28335，该芯片支持浮点数运算，内置硬件乘法器。DSP芯片输入信号由30MHz有源晶振提供，输入信号经过5倍频后使DSP芯片工作在150MHz的主频下，从而满足多路数字信号的高速采集及处理要求。DSP芯片通过地址总线与数据总线与CPLD芯片连接，通过CPLD芯片扩展I/O口，从而控制液晶屏的显示、键盘的按键响应、信号处理模块的信号放大控制及A/D模块的控制与数据高速采集等功能要求。DSP芯片的SCI串口信号经RS485芯片转换为485电平信号，通过485总线实现对1#、2#程控源与电流、电压负荷箱的控制。此外，DSP芯片的SPI串口信号通过网络模块ENC28J60芯片与上位机通信，数据格式符合IP/TCP协议要求。

信号处理模块将输入信号经同向放大、隔直、巴特沃思低通滤波、二次程控放大、隔直、三次程控放大、巴特沃思低通滤波后输入给A/D模块。A/D模块采用两片AD7656芯片级联组成菊花链，串行输出菊花链原理见图2。AD7656是一款16位6通道的模/数转换芯片，内部含有6个独立的A/D转换器，可同时进行A/D转换，具有转换精度高、速度快、功耗低、输入模拟信号幅度大、信噪比高等优点，满足互感器校验的精度要求。

AD7656芯片在数据转换时，3个转换信号CONVSTA/B/C用来控制每对或每4个或每6个ADC同时采样。如果将3个CONVST引脚连接在一起接收同一个采样启动信号，就可使6个ADC同时进行采样，此时再将两片AD7656级联就可以形成菊花链，实现最多12个ADC通道同时采样。AD7656采用同步串行接口（SPI）发送数据时，每发送一个比特位数据就要花去一个单位的SCLK脉冲的时间，发送完6个通道的16位数据就要花去96个SCLK脉冲。菊花链中多个AD7656通过数据接力传递的方式把数据依次发送给主控处理器。

4 实验数据

为了体现计量箱检定系统的检测结果的有效性和准确性，本文以一台型号为JLSZV-35W、额定电流为50/5A、准确等级为0.2级的计量箱进行实验，对其分别进行了单相检定和三相检定，得到这两者检定的电流互感器误差之差值，如表1所示。试验中所有的互感器的二次负荷的功率因素均为0.8。

5 实验分析

从表1，我们可以看出，两种测试方法所得的差值随着电流的降低而迅速变大，这是因为计量箱内既有电流互感器又有电压互感器，且两者同时运行工作，因此在狭小的空间内，它们之间不可避免的存在电磁影响。电磁场对小电流时的电流互感器的误差影响较大，而随着电流的增加，其影响可以忽略不计。同时我们可以看到，在额定电流1%和5%这两点时误差较大，比差数据最大相差了0.117%，角差最大为11.88′，这就说明了组合互感器中的电压和电流互感器在工作时会互相影响，而单相检测检定方法检定没有考虑到这种影响所产生的检测误差，因此测量结果与实际结果有较大的偏差。

6 结论

随着电力系统的不断发展，对电能计量提出了更高的要求，高压计量箱检定系统解决了传统单相检测法存在的问题和不足，不仅模拟现场实际运行的电气环境，真实的反映计量箱的真实误差及性能，符合相关标准；而且具有良好的测试界面，既可以直接人机交互进行操作，也可以与PC机进行联机操作，具有体积小、效率高、数据准确、性能稳定等优点。高压计量箱检定系统不仅对提高厂家产品质量，分析和把握计量箱的性能和保证计量箱计量的准确可靠性都有重要意义；而且能节省人力物力，提高工作效率，有着良好的经济效益和重大的社会效益。

参考文献

[1]吕宽州，蒋威，王宜泽等.基于标准表法的多表位直流電能表校验装置误差计算器设计[J].黑龙江科技信息，2016（20）：62-64.