直接接入式直流電能表校驗裝置的難點探討

隋爭

摘 要：對于直流電能，如果校驗裝置出現問題，則電能表校驗就會失去準確性。但是，多年來，直接接入式直流電能表校驗裝置一直是研究難點。簡要探討了直接接入式直流電能表校驗裝置的難點問題，尋求相關方法解決該裝置研發設計中的難題，以提高其各項性能。

關鍵詞：直流電能表；校驗裝置；直流電壓；智能化設備

中圖分類號：TM933.4 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.24.132

電能表校驗裝置屬于電能表的附屬裝置，它可對電能表執行校驗動作。但是，電能表校驗裝置與電能表不是同一個裝置，它是電能表裝置人員完成相關工作時必備的設備之一。之前，我國一直運用的電能表校驗裝置是計量校驗裝置。隨著電能表的更新換代，直接接入式校驗裝置的需求量在不斷增加，而我國在直接接入式校驗裝置方面的研發技術卻比較落后。

1 我國直接接入式校驗裝置的研究現狀

之前我國一直運用的是計量校驗裝置，因此，相關工作人員幾乎都是圍繞計量裝置開展設備研發和項目研發等工作的。至今，我國在直接接入式校驗裝置研發方面投入的設備和人員等都比較少，在軟件條件和硬件設置上都不夠完善和全面，這也是導致我國直接接入式校驗裝置研究水平比較低的重要原因之一。

目前，市場中比較常見的裝置是直流電能表檢驗裝置，比如TD1560直流電能表檢定裝置。它是一款專用于直流電能表、直流功率表檢定的智能化設備，符合國家標準《JJG 842—1993 直流電能表檢定規程》，適用于各級計量部門的直流電能功率標準建標工作中。TD1560可以輸出獨立控制的 6 路直流電壓，電壓最大900 V，電流最大600 A，準確度等級為0.05/0.02級可選，適用于檢定相應等級的直流電壓、電流表，分流器，直流電能表和直流功率表。

2 直接接入式直流電能表校驗裝置原理

直接接入式直流電能表校驗裝置如圖1所示。

如圖1所示，直流電能表校驗裝置分為程控電壓源、程控電流源、誤差器組、標準直流表和電腦幾部分。其中，直流源則用于接收指令后執行檢定點的直流電壓和電流輸出動作；標準直流表和被校驗的表同時執行電流、電壓的采集動作，而后經過計算動作將誤差傳導至誤差顯示器組和電腦上；電腦則主要執行指令輸出和接收動作。

3 研究難點分析

直接接入式直流電能表校驗裝置的研究難點在于：直流標準表和直流源大電流傳感器、大功率恒流源、直流電能的溯源這3個方面的設計。

3.1 直流標準表和直流源大電流傳感器

根據電功率P=I2R可知，發熱量增加倍數是電流量增加倍數的10倍。在設計過程中，最大電流一般設定為500 A，如果使用電阻分流器，那么，500 A以上的溫度系數通常為2×10-5.如果電阻式分流器的溫度系數為2×10-5，則要求它自身的溫度不能超過5 ℃。但是，這樣的條件只能在自然環境溫度為20 ℃時實現。如此高精度的電阻式傳感器的設計方法有3種：①通過增大傳感器的體積來降低自身發熱量。這樣一來，裝置的質量和體積有所增加，不方便攜帶和操作。②通過提升直流表或直流源模擬前端的信噪比來降低電阻阻值，但是，這樣會增加直流表的設計難度。③設計一個恒溫盒使其溫度處于恒定狀態，但是，要想實現溫度的快速檢測和補償卻是非常困難的。

3.2 大功率恒流源

大功率恒流源的設計方式有2種，即開關功放方式和線性功放方式。開關功放方式的設計難點在于精度和波紋控制，而大功率和大電流的輸出比較容易解決。與開關功放方式相比，線性功放方式具有較高的穩定性，精確度也高，卻難以輸出較大的功率和電流。要想輸出大功率和大電流，可以通過功率管并聯來實現。但是，功率管并聯的設計難度比較大，線性功放方式本身就具有功率低的缺點，所以，要想解決這一問題是非常困難的。

3.3 直流電能的溯源

對于理想的直流電能表直流電能，只要能夠追溯到U和I的來源，就能夠追溯到直流電能的來源。從理論上講，將U和I的溯源精度提高1倍就可以實現直流電能溯源。但是，在實際操作過程中，這二者是極難控制的，電流、電壓采樣電路延時一般都存在差異，而它的解決辦法是：①電壓和電流的輸出波紋要足夠小，而且必須小于準確度等級。這樣就會增加直流信號源功放的設計難度。②實現同步采樣。要求電壓回路的延時、模擬前端的延時和AD的采樣時刻必須要保持一致。

4 結束語

近年來，直流電能表的市場在不斷擴大，因其電流計量的準確度比較高，所以，在電能表裝置這個大舞臺上，未來它也將占據重要的地位。在安裝直流電能表時，需要校驗裝置，這是安裝電能表裝置必不可少的步驟。在此過程中，必須要想辦法解決設計中存在的問題。

參考文獻

[1]林鑫，趙偉，黃璀豪，等.直流紋波對直流電能表的影響分析[J].廣東電力，2015（04）：12.

〔編輯：白潔〕