电能计量装置接线正误检测仪的研究与应用

2023-11-25杨小奕刘乃杉哲恺斌

农村电气化 2023年10期

王衍，杨小奕，刘乃杉，哲恺斌

（国网辽宁省锦州市义县供电公司，辽宁锦州 121199）

电能计量装置安装是电力企业生产经营管理及电网安全运行的重要环节，影响电能贸易结算，关系到电力企业、广大电力客户和老百姓的利益。电能计量装置计量的准确性可以通过电能计量检定机构的校验得到保证；而现场接线的准确性，不仅取决于装表人员的工作责任心、业务水平及工作的熟练程度，还有多种原因可造成计量装置错误接线，直接影响到计量的准确性。可以通过现场校验电能计量装置来校验计量准确性和接线的正确性。但前提是已送电且有一定负荷，而正常工作流程是：先完成计量装置安装，验收合格送电后，现场校验人员才到现场校验。其间，由于未送电安装人员无法判断计量装置接线的正确与否，送电后由于现场校验人员未及时到现场校验，若出现接线错误导致漏计、少计甚至不计的情况，将会给用户与供电企业带来经济纠纷，造成损失。

为了把握好电能计量装置安装这一重要环节，电能计量人员必须具备很高的业务素质和工作技能。在电能表安装接线检查的工作中，通常采用的方法是：（1）用仪器仪表。伏安相位表、电能表现场校验仪或一些智能电能表校验仪和电能计量故障差错检测仪等；运用此方法的前提是，现场已送电且有一定负荷，同时对安装人员的技术要求较高，所以，安装人员绝大多数不用仪表测量。对极少数安装人员，可能会用表计测一下有无电压电流，但不会去判定是否有极性反、相序不对应等问题。（2）用通灯：用通灯进行对线，可判定导线的通断，但不能判极性，且费时、费力，对人员的技术水平要求高；所以，安装人员绝大多数也不会采用[1]。

针对存在的不足，本文开展电能计量装置接线正误检测仪的研究：（1）实现在电能计量装置无外电源无负荷的情况下实现接线正误的检测；（2）通过优化后的固定检测步骤，使其作业方法标准化，方法简单、容易掌握，不过分依赖人员技能水平；（3）能快速找出错误并指导纠错，检测时间从30 min缩短至5 min，具有较大的推广价值。

1 电能计量装置接线正误检测仪的结构

本电能计量装置接线正误检测仪由4部分组成：通断检测模块、电流回路检测模块、数据分析模块、显示模块[2]，系统框图如图1所示。

图1 电能计量装置接线正误检测仪系统框图

1.1 通断检测模块

电压检测原理及接线图如图2所示。其实施步骤为：（1）打开主机电源，将测试笔开关拨至“查线”位置；（2）将主机的电压、电流测试线对应接入；（3）用遥控器将主机“工作方式”，置于“电压接线检测”；（4）用遥控器依次接入开关“ABCN”，并在电能表表尾端用测试笔进行对应检测。

图2 电压识别原理图

电流检测原理及接线图如图3所示。其实施步骤为：（1）电压接线检测完成并正确；（2）用遥控器将主机“工作方式”，置于“电流接线检测”；（3）用遥控器依次接入开关“ABC”，并在电能表表尾端用“测试钳”进行对应检测；（4）若检测时发现有错误，则进入“电流相序检测”[3]。

图3 电流识别原理图

1.2 电流回路检测模块

电流相序检测步骤为：（1）在进行电流接线检测时，若检测不到对应的信号，则进行“电流相序检测”；（2）用遥控器将主机“工作方式”，置于“电流相序检测”；（3）用遥控器依次接入开关“ABC”，并在电能表表尾端用“测试笔”进行对应检测；（4）确定电流相序检测正确无误后，再重复进行“电流接线检测”。电流回路错误时识别原理图如图4所示。

图4 电流回路错误时识别原理图（定相序及通断）

由于被测电流是直流，电流小且时间短，所以，即要求传感器能测直流，还要求有较高的分辨率（0.1 mA AC/DC），精度较高等。同时，为了消除地磁场及外电场对测量结果的干扰，在测量前应先记下地磁场及外电场对测量结果的干扰值，测试后再扣除此值。因此电流传感器是关键因素，传感器分辨率、精度不高，均影响系统性能。为了能同时检测直流，传感器采用分割式铁芯和霍尔元件（hole element）组合的方式，当被测电流I通过传感器时，霍尔元件感应输出一个霍尔电压UH，可以通过检测霍尔电压UH，来计算被测试电流I，霍尔电压UH比例于被测试电流I。为提高精度、扩展用途，传感器对应输出比例为：10 mV/A或100 mV/A，即输入1 A电流，比例输出10 mV电压或输出100 mV电压，两挡手动切换。

当每相的两条电流线极性接入正确时（以A相为例），采样传感器CT1为正信号，CT2为负信号，此信号送入“信号分析与状态存贮器”进行比较处理后，进行对应显示；当每相的2条电流线极性接入错误时（以A相为例），采样传感器CT1为负信号，CT2为正信号，此信号送入“信号分析与状态存贮器”进行比较处理后，进行对应显示并提示安装人员进行更正；若电流接线正确或错误已改正，则电流接线正确指示灯（绿灯）亮，并记下状态，给出全部接线正确的结果。

1.3 数据分析模块

数据分析实施模块逻辑图如图5所示。首先进行电压接线的测试，下面以A相为例：（1）进行收、发端同步比较，当收UA=1 且发UA=1 ，则UA=1，否则，UA=0 。当UA=1 时，表示A相接线正确，信号进入门1的输入端，然后进行B、C相的检查，当B、C相均输出1时门1输出1，表示电压接线正确。UA=0 时，门1输出为0，显示电压接线错误，进入“手动步进模式”对电压线进行一一检查，依据对应显示的位置进行更正；（2）进行B相、C相的测试，原理与A相相同。

图5 电压、电流接线线序、通断及极性分析逻辑图

在电压接线检查完成后，进行电流接线正确与否的测试，IA1、IA2、IB1、IB2、IC1、IC2的状态信号由电流取样钳上的状态指示灯得到，下面以A相为例进行说明：（1）进行收、发端同步比较，利用高分辨率、高精度的电流传感器，在电能表表尾端子处进行采样，当用电流传感器测量IA1、IA2时二次均是绿灯亮，表示收端IA1=1 、IA2=1 ，此时，若看见发端对应的IA1、IA2也是绿灯亮，则发端IA1=1 、IA2=1，则IA=1 ，测试者依据指示按下对应的0、1钮，表示A相电流回路接线正确。否则，UA=0 ，表示A相电流回路接线错误，进入“手动步进模式”对电压线进行一一检查。当IA1=1 、IA2=1 时，表示A相接线正确，信号进入门2的输入端，然后进行B、C相的检查，当B、C相均输出1时门5输出1，表示电压接线正确。IA1=0 、IA2=0 时，门2输出为0，显示电压接线错误，进入“手动步进模式”对电压线进行一一检查，依据对应显示的位置进行更正；（2）第二步，进行B相，C相的测试，原理与A相相同。