電能計量裝置接線正誤檢測儀的研究與應用

王 衍，楊小奕，劉乃杉，哲愷斌

（國網遼寧省錦州市義縣供電公司，遼寧 錦州 121199）

電能計量裝置安裝是電力企業生產經營管理及電網安全運行的重要環節，影響電能貿易結算，關系到電力企業、廣大電力客戶和老百姓的利益。電能計量裝置計量的準確性可以通過電能計量檢定機構的校驗得到保證；而現場接線的準確性，不僅取決于裝表人員的工作責任心、業務水平及工作的熟練程度，還有多種原因可造成計量裝置錯誤接線，直接影響到計量的準確性。可以通過現場校驗電能計量裝置來校驗計量準確性和接線的正確性。但前提是已送電且有一定負荷，而正常工作流程是：先完成計量裝置安裝，驗收合格送電后，現場校驗人員才到現場校驗。其間，由于未送電安裝人員無法判斷計量裝置接線的正確與否，送電后由于現場校驗人員未及時到現場校驗，若出現接線錯誤導致漏計、少計甚至不計的情況，將會給用戶與供電企業帶來經濟糾紛，造成損失。

為了把握好電能計量裝置安裝這一重要環節，電能計量人員必須具備很高的業務素質和工作技能。在電能表安裝接線檢查的工作中，通常采用的方法是：（1） 用儀器儀表。伏安相位表、電能表現場校驗儀或一些智能電能表校驗儀和電能計量故障差錯檢測儀等；運用此方法的前提是，現場已送電且有一定負荷，同時對安裝人員的技術要求較高，所以，安裝人員絕大多數不用儀表測量。對極少數安裝人員，可能會用表計測一下有無電壓電流，但不會去判定是否有極性反、相序不對應等問題。（2）用通燈：用通燈進行對線，可判定導線的通斷，但不能判極性，且費時、費力，對人員的技術水平要求高；所以，安裝人員絕大多數也不會采用[1]。

針對存在的不足，本文開展電能計量裝置接線正誤檢測儀的研究：（1）實現在電能計量裝置無外電源無負荷的情況下實現接線正誤的檢測；（2）通過優化后的固定檢測步驟，使其作業方法標準化，方法簡單、容易掌握，不過分依賴人員技能水平；（3）能快速找出錯誤并指導糾錯，檢測時間從30 min縮短至5 min，具有較大的推廣價值。

1 電能計量裝置接線正誤檢測儀的結構

本電能計量裝置接線正誤檢測儀由4部分組成：通斷檢測模塊、電流回路檢測模塊、數據分析模塊、顯示模塊[2]，系統框圖如圖1所示。

圖1 電能計量裝置接線正誤檢測儀系統框圖

1.1 通斷檢測模塊

電壓檢測原理及接線圖如圖2所示。其實施步驟為：（1）打開主機電源，將測試筆開關撥至“查線”位置；（2）將主機的電壓、電流測試線對應接入；（3）用遙控器將主機“工作方式”，置于“電壓接線檢測”；（4）用遙控器依次接入開關“ABCN”，并在電能表表尾端用測試筆進行對應檢測。

圖2 電壓識別原理圖

電流檢測原理及接線圖如圖3所示。其實施步驟為：（1）電壓接線檢測完成并正確；（2）用遙控器將主機“工作方式”，置于“電流接線檢測”；（3）用遙控器依次接入開關“ABC”，并在電能表表尾端用“測試鉗”進行對應檢測；（4）若檢測時發現有錯誤，則進入“電流相序檢測”[3]。

圖3 電流識別原理圖

1.2 電流回路檢測模塊

電流相序檢測步驟為：（1）在進行電流接線檢測時，若檢測不到對應的信號，則進行“電流相序檢測”；（2）用遙控器將主機“工作方式”，置于“電流相序檢測”；（3）用遙控器依次接入開關“ABC”，并在電能表表尾端用“測試筆”進行對應檢測；（4）確定電流相序檢測正確無誤后，再重復進行“電流接線檢測”。電流回路錯誤時識別原理圖如圖4所示。

圖4 電流回路錯誤時識別原理圖（定相序及通斷）

由于被測電流是直流，電流小且時間短，所以，即要求傳感器能測直流，還要求有較高的分辨率（0.1 mA AC/DC），精度較高等。同時，為了消除地磁場及外電場對測量結果的干擾，在測量前應先記下地磁場及外電場對測量結果的干擾值，測試后再扣除此值。因此電流傳感器是關鍵因素，傳感器分辨率、精度不高，均影響系統性能。為了能同時檢測直流，傳感器采用分割式鐵芯和霍爾元件（hole element）組合的方式，當被測電流I通過傳感器時，霍爾元件感應輸出一個霍爾電壓UH，可以通過檢測霍爾電壓UH，來計算被測試電流I，霍爾電壓UH比例于被測試電流I。為提高精度、擴展用途，傳感器對應輸出比例為：10 mV/A或100 mV/A，即輸入1 A電流，比例輸出10 mV電壓或輸出100 mV電壓，兩擋手動切換。

當每相的兩條電流線極性接入正確時（以A相為例），采樣傳感器CT1為正信號，CT2為負信號，此信號送入“信號分析與狀態存貯器”進行比較處理后，進行對應顯示；當每相的2條電流線極性接入錯誤時（以A相為例），采樣傳感器CT1為負信號，CT2為正信號，此信號送入“信號分析與狀態存貯器”進行比較處理后，進行對應顯示并提示安裝人員進行更正；若電流接線正確或錯誤已改正，則電流接線正確指示燈（綠燈）亮，并記下狀態，給出全部接線正確的結果。

1.3 數據分析模塊

數據分析實施模塊邏輯圖如圖5所示。首先進行電壓接線的測試，下面以A相為例：（1）進行收、發端同步比較，當收UA=1 且發UA=1 ，則UA=1，否則，UA=0 。當UA=1 時，表示A相接線正確，信號進入門1的輸入端，然后進行B、C相的檢查，當B、C相均輸出1時門1輸出1，表示電壓接線正確。UA=0 時，門1輸出為0，顯示電壓接線錯誤，進入“手動步進模式”對電壓線進行一一檢查，依據對應顯示的位置進行更正；（2）進行B相、C相的測試，原理與A相相同。

圖5 電壓、電流接線線序、通斷及極性分析邏輯圖

在電壓接線檢查完成后，進行電流接線正確與否的測試，IA1、IA2、IB1、IB2、IC1、IC2的狀態信號由電流取樣鉗上的狀態指示燈得到，下面以A相為例進行說明：（1）進行收、發端同步比較，利用高分辨率、高精度的電流傳感器，在電能表表尾端子處進行采樣，當用電流傳感器測量IA1、IA2時二次均是綠燈亮，表示收端IA1=1 、IA2=1 ，此時，若看見發端對應的IA1、IA2也是綠燈亮，則發端IA1=1 、IA2=1，則IA=1 ，測試者依據指示按下對應的0、1鈕，表示A相電流回路接線正確。否則，UA=0 ，表示A相電流回路接線錯誤，進入“手動步進模式”對電壓線進行一一檢查。當IA1=1 、IA2=1 時，表示A相接線正確，信號進入門2的輸入端，然后進行B、C相的檢查，當B、C相均輸出1時門5輸出1，表示電壓接線正確。IA1=0 、IA2=0 時，門2輸出為0，顯示電壓接線錯誤，進入“手動步進模式”對電壓線進行一一檢查，依據對應顯示的位置進行更正；（2）第二步，進行B相，C相的測試，原理與A相相同。

1.4 顯示模塊

顯示模塊現選用燈光指示方式，采用異或門電路實現邏輯數據處理，大大減小常用報警電路體積和開發成本，圖6為電路板實物圖。

圖6 異或門組合電路電路板

2 應用效果

2.1 有效性驗證

實物圖如圖7所示，在某供電公司進行電能計量裝置的接線檢查，從正確率和檢測時間2方面驗證，分別如表1和表2所示。驗證了設備優越性：（1）用新型儀器進行接線檢查的正確率達到100%，中級工及以上的人員均能進行正確操作。（2）用新型儀器實施后判定時間縮短為平均時間不足5 min。

表1 裝表接電完工后不同方式的接線判定正確率統計表

表2 電能計量裝置（無電無負荷）接線正誤判定時間統計表

圖7 電能計量裝置接線正誤檢測儀實物圖

3 結束語

針對目前計量接線檢測手段和裝置存在的不足，本文開展電能計量裝置接線正誤檢測儀的研究，具備3大特點：（1）不依賴于無外電源即可實現接線正誤的檢測；（2）檢測步驟得以固化，作業方法標準化，不過分依賴人員技能水平；（3）能快速找出錯誤并指導糾錯，檢測時間短。