电能表自动化检定装置运行质量监测方法研究.pdf
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1、第6 0 卷第6 期2023年6 月15日电测与仪 表Electrical Measurement&InstrumentationVol.60 No.6Jun.15,2023电能表自动化检定装置运行质量监测方法研究林聪12,纪新武1-2,何兆磊1-2,朱葛1.2(1.云南电网有限责任公司计量中心,昆明6 50 2 0 0;2.云南省绿色能源与数字电力量测及控保重点实验室,昆明6 50 2 0 0)摘要:针对电能表自动化检定装置运行中的质量监测问题,在分析其设计结构、工作流程及已有监测方法的基础上,根据简单高效、方便可靠的原则,文中提出了一种全新的对电能表自动化检定装置运行状况进行在线自动监测的
2、方法。该方法采用高准确度安装式标准电能表对运行中的电能表自动化检定装置进行在线自动检测及期间核查,建立数据分析模型,实现了试验数据的实时分析,在云南电网公司计量中心的电能表自动化检定装置上得到了应用。结果表明该方法可以有效监测电能表自动化检定装置的运行质量,为设备评价及数据维护提供支撑和参考。关键词:安装式标准电能表;在线自动化监测;运行质量;自动化检定装置D0I:10.19753/j.issn1001-1390.2023.06.028中图分类号:TM933Research on the monitoring method of the operation quality of the aut
3、omatic(1.Metering Center,Yunnan Power Grid Co.,Ltd.,Kunming 650200,China.2.Key Laboratory of Green Energyand Digital Electric Power Measurement,Control and Protection of Yunnan,Kunming 650200,China)Abstract:In view of the quality monitoring problem in the operation of the automatic verification devi
4、ce for electricity me-ters,based on the analysis of the design structure,working process and existing monitoring methods of the automatic veri-fication device for electricity meters,and according to the principles of simplicity,efficiency,convenience and reliability,this paper proposes a novel onlin
5、e automatic monitoring method for the operation status of the automatic verification devicefor electricity meters.This method adopts a high-precision installed standard electricity meter to carry out online automaticdetection and periodic verification of the automatic verification device of electric
6、ity meters in operation,establishes a dataanalysis model,realizes real-time analysis of test data,and has been applied to the automatic verification device of elec-tricity meters in the metering center of Yunnan Power Grid Corporation.The results show that the proposed method can ef-fectively monito
7、r the operation quality of the automatic verification device of electricity meters,and provide support andreference for equipment evaluation and data maintenance.Keywords:mounted standard electricity meter,online automatic monitoring,operation quality,automatic verification device0引 言送”管理,国内大部分省级电网公
8、司已建成电能表自动随着智能电网建设快速推进、新一代IR46智能电化检定系统(简称“流水线”),用于开展电能表的集中能表大规模推广应用和老旧电能表到期轮换,智能电检定。流水线检定和传统人工装置检定方式相比大大能表的需求量将持续快速增长。新购置电能表需按国提高了电能表的检定工作效率,减少了人为因素对检定家检定规程规定开展强制检定,电网公司检定工作量结果的影响,但其准确性、稳定性成为影响电能表检定巨大。为实现电能表的“集中采购、集中检定、统一配质量的重要因素。目前大部分电网公司主要通过生产管理平台对检定结果和合格率进行统计监测,流水线的基金项目:云南电网公司科技项目(YNKJXM20230134)运
9、维主要由生产厂家工作人员进行管理,电网公司缺少一19 4一文献标识码:Averification device for electricity meterLin Cong-2,Ji Xinwu-,He Zhaoleil-2,Zhu Cel-?文章编号:10 0 1-13 9 0(2 0 2 3)0 6-0 19 4-0 7第6 0 卷第6 期2023年6 月15日直接有效的监管手段对流水线进行质量管理和监控。研究应用高效可信的质量监控方法,对确保流水线正常运行、保障检定结果的准确可靠有重要作用和意义 15。为了维护电能贸易结算的公平公正,各级市场监督管理局、计量考核机构、电网公司对智能电能表的
10、质量管控都非常重视。根据JJG597-2005交流电能表检定装置检定规程和JJG1085-2013标准电能表检定规程的要求,当前电网公司流水线的标准表及检定装置需按检定周期溯源至授权机构。为了保证计量标准装置在两次周期检定之间的准确可靠,并保持高置信度的检定状态,JJF1069-2012法定计量检定机构考核规范及JJF1033-2016计量标准考核规范均提出了计量标准和测量设备的期间核查要求,各电网公司根据实际情况定期对流水线检定装置开展期间核查 6-7 。传统的电能表计量检定装置由于独立放置,互不影响,按照检定规程,主要采用周期检定、期间核查和比对等方式对其进行质量监控保障,日常检定数量较少
11、,人工操作可及时发现设备异常。而流水线系统庞大,检定表位多,线体之间有机结合又相互影响,检定结果的准确性受装置输出稳定性及负载的影响。由于流水线长时间高负荷运行,且存在部件老化磨损等因素影响,仅靠传统的周期检定、期间核查的方法无法确保流水线系统功能正常、运行状态良好和检定结果准确(8-2 。因此,迫切需要一种方便高效的长期监测手段来对流水线进行质量监控。1传统方法分析现有流水线运行质量的监测方法,主要是对传统的计量装置期间核查方式进行优化,交叉采用多种不同的期间核查方法进行监测,主要有传递比较法、多台对比法等 13-1。但无论采用哪种期间核查方法,均无法保证两次期间核查之间流水线始终处于可靠的
12、运行状态。同时,期间核查往往采用普通电能表来作为核查标准,存在准确度等级低,可靠性和稳定性难以保证的问题。通过统计分析流水线两次周期检定之间所检定的电能表数据来对流水线运行质量进行监测的方法,同样存在因被检电能表等级较低,且相同等级不同厂家的电能表之间检定数据可能存在较大差异,不具备分析参考价值,无法真实反映流水线的真实运行质量状况 18-2。2基于安装式标准电能表的监测方法针对选用普通电能表进行期间核查存在准确度等级低,且在设计原理方面可靠性、稳定性无法得到有效保障等问题,文中提出了一种采用新型的小型化标准电能表对长期运行的流水线运行质量进行在线实时监测电测与仪表Electrical Mea
13、surement&Instrumentation的方法 7 。该标准电能表采用时分割乘法器原理设计,将高准确度与高集成度有效结合。设计采用硬件乘法器和硬件V/F转换器确保电能和脉冲信号均准确稳定。其外形尺寸和普通智能电能表一致,符合GB/T17215.211-2021交流电测量设备通用要求、试验和试验条件第11部分和GB/T17215.701-2011标准电能表两项标准要求,可长期稳定可靠运行并确保实现0.0 2 级的有功电能计量准确度,可运行在流水线表位上同步进行双向检测。经省级及以上计量检测机构进行周期性检测,该标准电能表完全满足以上标准要求。文中将该标准表称为安装式标准电能表,其计量原理
14、框图如图1所示。镜像处理时分割开关CiPWM脉宽制波形发生器图1安装式标准电能表计量原理框图Fig.1 Block diagram of metering principle for mountedstandard electricity meter文中研究的流水线运行中质量监测系统主要由0.02级安装式标准电能表、脉冲无线转换终端、数据分析系统等组成。该系统配合计量生产管理平台、流水线物流系统和电测系统等完成对流水线运行质量监测,通过分析安装式标准电能表双向检测数据可实现对流水线功率输出稳定性、表位一致性、标准表工作状态、流水线运行状态和故障等进行实时监测 2 3-2 5,质量监测流程图如图
15、2 所示。流水线连续运行状态监测质量监测各检定单元之间误差一致性监测流水线标准表运行状态监测流水线试验结论准确性监测图2 质量监测流程图Fig.2 Quality monitoring flow chart图2 显示的几种监测方法基本覆盖了流水线正常运行各项性能指标。采用0.0 2 级安装式标准电能表作为监测设备,其准确度等级高于流水线准确度等级,可以连续准确地监测流水线真实的工作状态,更好地反映流水线的一致性和稳定性,解决流水线周期检定及期间核查之外缺乏有效监测方法的问题,同时引入一19 5一Vol.60 No.6Jun.15,2023Sa积分器VV/FFp(imp/kWh)监测数据上传实时
16、查询预警第6 0 卷第6 期2023年6 月15日了预警机制,让管理人员和质量监管部门第一时间发现问题、解决问题。2.1流水线连续运行监测以单相电能表流水线为例,其检定任务量最大,需长时间不间断运行,满足日常检定需求。为监测流水线某一个检定单元(共7 2 个表位)的长期稳定性,选取了4只安装式标准电能表(避免单只样品孤立而造成误判)在流水线上固定运行在1、2、3 7、3 8 表位,如图3 所示。在生产管理平台下发检定任务后,这4只安装式标准电能表和其他被检电能表同步进行检定。当一批电能表检定结束后,4只安装式标准电能表不入立库,在缓存区缓存后继续跟随下一批次的电能表进行检定,依次循环。数据分析
17、系统从流水线电测系统中间数据库调取数据,根据相关公式进行数据对比分析。依据JJG597-2005交流电能表检定装置检定规程中重复性试验要求,文中设定一个检定周期内进行不少于10 批次的检定,试验完成后通过公式计算分析4只安装式标准电能表在该检定单元上的检定数据变化趋势,来判断该流水线在连续运行中计量性能的变化情况,标准表驾能表流水线检定仓L标准表二L智能表-J图3 连续运行监测图Fig.3Continuous operation monitoring diagram该单相电能表流水线检定单元的准确度等级为0.1级,根据JJG597-2005交流电能表检定装置检定规程的要求,检定单元的所有表位负
18、载点(cosp=1.0时)的周期检定误差E,(%)不应超过0.1%。监测用安装式标准电能表准确度等级为0.0 2 级,该表在所有负载点(cos=1.0时)的周期检定误差Ez(%)不应超过0.0 2%。当流水线对安装式标准电能表进行检定时,理论上所有负载点(cos=1.0时)的检定误差E(%)应遵循按照式(1)所计算的值,即IEI0.12%。IE|IE,I+IE,I(1)检定单元的所有负载点(cos=1.0时)对同一被检定对象连续10 次检定误差的稳定性偏差S(%),根据JJG597-2005交流电能表检定装置规程要求,按照式(2)所计算的值在cos=1时不应超过0.0 1%。一19 6 一电测
19、与仪表Electrical Measurement&InstrumentationZ.(E;-E)?S(%)n-1式中E为第i次测量时被检安装式标准电能表的误差平均值(%);E为各次平均误差的平均值(%);n为连续测试的次数。10次以上的检定结果,按照式(1)和式(2)计算,无论哪个计算结果超差,均判定为检定单元不合格。数据分析系统根据式(1)和式(2)得出的不同结果可判断当前检定单元存在标准表超差、表位压接故障或功率源输出不稳定等可能出现的异常情况,并将该判断结果输出给系统运维人员,辅助其快速查找原因并及时处理,保障流水线快速恢复产能,2.2不同线体之间误差一致性监测不同厂家流水线的设计原理
20、和产品结构存在一定差别,但要依据JJG597-2005交流电能表检定装置检定规程、JJG1085-2013标准电能表检定规程和JJF1033-2016计量标准考核规范开展质量验收,其准确性、稳定性等计量特性需满足规程要求。对不同流水线或同一流水线不同检定单元的误差一致性监测可参照图3 的方式,将4只安装式标准电能表分别在每条流水线或同一流水线不同检定单元的1、2、3 7、3 8 表位上进行逐一检定。由生产管理平台系统下发检定任务,当完成检定任务后,数据分析系统从流水线电测系统中间数据库调取数据,分析4只安装式标准电能表在不同流水线或检定单元的检定数据,横向对比4只安装式标准电能表在不同流水线或
21、检定单元之间检定结果的变化趋势,监测流水线检定性能的一致性。依据式(1)安装式标准电能表在每条流水线上所有负载点(cos=1.0时)的检定误差均应不大于E(%)。同一只安装式标准电能表在任意两条流水线或两个检定单元上的检定误差的差值E(%)按式(3)计算:IE,I=IE.-E,I式中E.为安装式标准电能表在流水线1(或检定单元1)上测量时的误差,单位:%;E.为安装式标准电能表在流水线2(或检定单元2)上测量时的基本误差,单位:%。采用0.0 2 级安装式标准电能表对0.1级的流水线或检定单元之间的误差一致性进行监测,则同一只安装式标准电能表在任意两条流水线或检定单元上同一负载点(cos=1.
22、0时)的检定误差的差值绝对值应满足1E,1(%)0.2%,同时所有流水线所有负载点(c o s=1.0时)的检定误差也应满足式(1)。在实际Vol.60 No.6Jun.15,2023(2)(3)第6 0 卷第6 期2023年6 月15日应用中,一个省级电网公司计量中心的单相电能表或三相电能表流水线采用的通常都是同一个厂家的产品,其不同检定单元之间误差差值会远小于0.2%,具体需根据设备验收指标或上一次周期检定误差差值评估设定预警值范围,这样可更精准地判断出流水线性能指标的变化。数据分析系统从流水线电测系统中间数据库调取相应监测数据后,依据式(1)和式(3)任意组合两条流水线检定单元进行对比分
23、析,从而判断出流水线或检定单元的性能指标变化情况及趋势。2.3流水线标准表运行状态监测流水线标准表是检定单元的核心标准,其运行稳定性指标是流水线的长期可靠运行的基础。安装式标准电能表本身具备测量功能,可以在作为被检表的同时检测流水线标准表的误差。此方案需将脉冲无线转换终端的脉冲接收口接至流水线脉冲高频/低频输出口,以射频通讯模式将脉冲信号同步传输给安装式标准电能表进行电能误差计算。安装式标准电能表内置被测设备不同档位脉冲常数,在检测过程中根据负载变化自动切换被测表常数。在流水线对安装式标准电能表进行检测的同时,安装式标准电能表可以对该流水线标准表的对应负载点进行自动同步检测。流水线标准表监测连
24、接示意图如图4所示。自动化检定流水线用标准表标准表图4流水线标准表监测示意图Fig.4Schematic diagram of assembly linestandard electricity meter monitoring数据分析系统从安装式标准电能表直接读取相应检测数据,依据式(1)和式(2),对每个检定单元的标准电能表误差数据进行分析,生成误差变化曲线,从而判断流水线标准表基本误差和稳定性是否合格,分析被测标准电能表的误差变化趋势,并根据误差变化趋势给出故障预判,帮助系统运维人员提前发现异常并处理。2.4流水线试验结论正确性监测流水线电测系统接收检测数据,按照JJG596-2012交
25、流电能表检定规程判定被检表的检定结论。检定结论判定的准确性与电测系统工作的可靠性、被检电电测与仪表Electrical Measurement&Instrumentation能表参数录入的准确性有关,同时与流水线误差计算器、表位端子、表位压接、隔离变压器等硬件部件的工作状态有关。文章采用的安装式标准电能表具备模拟故障功能,可对流水线试验结论正确性进行监测。通过数据分析系统将安装式标准电能表设置为相同或不同的故障模式,设置模式包括基本误差故障、日计时误差故障、启动故障、潜动故障等。在流水线完成检定任务后,数据分析系统通过电测系统中间数据库读取试验结论并与预设的故障信息进行对比,若流水线电测系统判
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