CN111190134B - 一种电能表动态响应时间特性试验方法及校验装置 - Google Patents

Abstract

一种电能表动态响应时间特性试验方法及校验装置，所述方法提出了电能表动态响应时间的计算公式；以计算的动态响应时间为参考时间，多次测量被试表的计量误差；将试验测得的动态误差及其标准偏差，与规定的限值进行比较，只有两者同时满足要求，才表明电能表动态响应时间特性合格。所述校验装置包括总控制器、动态信号发生器、信号调理电路、标准表、误差显示单元和误差计算单元。本发明能够对电能表的动态响应时间特性进行量化检测，促进电能表动态计量性能的提升。

Description

一种电能表动态响应时间特性试验方法及校验装置

技术领域

本发明涉及一种电能表动态响应时间特性试验方法及校验装置，属电能表计量技术领域。

背景技术

电能表是用于电能贸易结算的重要计量器具，其计量的准确性、运行的可靠性，直接影响电能供应双方的经济利益。随着电力电子技术的发展，非线性负荷的增多，电网中大量存在着动态电能信号。为了保证电能表能够对动态电能信号进行准确计量，需要对电能表的动态性能进行检测。

现有的电能表动态性能检测方法，虽然对电能表在动态信号下的基本误差有要求，但没有规定检测电能表动态基本误差的时间长短。如果电能表需要在较长的检测时间下，动态基本误差才能符合要求，那么这种电能表仍不满足实际使用需求。因为在实际运行工况下，动态信号是快速变化的，不可能长时间保持不变；电能表在短期内计量的动态电能可能存在较大误差；此外，检测时间过长会影响检表效率，不利于动态电能表的推广应用。

发明内容

本发明的目的是，为了克服现有技术的不足，进一步提高电能表对动态电能计量的准确性，促进电能表的动态计量性能的提升，使其满足实际应用需求，提供一种电能表动态响应时间特性试验方法及装置。

本发明实现的技术方案如下，一种电能表动态响应时间特性试验方法，用来对电能表的动态响应时间特性进行检验；提出了电能表动态响应时间的计算公式；在对电能表进行动态误差校验时，要求校验装置在规定的响应时间内给出电能表动态计量误差；进行多次校验，获得一组误差数据，计算出多次测量结果的标准偏差；将多次校验测得的误差及其标准偏差，与电能表技术标准中规定的限值进行比较，只有两者同时满足要求，才表明电能表动态响应时间特性合格。所述方法通过电能表动态响应时间特性试验，判断电能表是否能实时稳定的对动态信号进行准确计量，所述试验方法步骤如下：

(1)选择一款准确度等级为A级的电能表作为被试表；

(2)选择一款在动态测试信号下准确度等级为B级(比A级高一个准确度等级)的标准装置作为校验装置；

(3)约定被试表的动态基本误差限值为E_b，M次(M的取值范围为：5≤M≤10)测量所得误差的标准偏差限值为S₀；

(4)根据校验装置中标准表的仪表常数、被检表的动态基本误差限值以及被检表的仪表常数，计算电能表动态响应时间，用校验脉冲数N表示；

(5)用校验装置对被检表进行M次误差校验，校验脉冲数设为N；校验装置在接收到被检表发出N个脉冲后，给出被检表的基本误差值，并记录此时的误差数值γ。

(6)按照步骤(5)中的条件进行M次误差校验，得到一组动态误差γ_i，i取1,2,3,…,8；根据测得的误差数值，计算得到标准偏差S₁。

(7)判断电能表动态响应时间特性，判断|γ_i|≤E_b和S₁≤S₀是否同时成立；如果同时成立，则表明被检电能表的动态响应时间特性合格；如果不成立，表明被检表的动态响应时间特性不合格。

本发明方法步骤(2)对准确度等级为B级校验装置的要求是：装置能够连续产生动态测试信号，装置内部的标准表的准确度等级不低于C级(比B级高一个准确度等级)，并且能够准确计量动态信号下的电能量。

所述动态响应时间的计算，其数学表达式为：

上式中，C₀为装置中标准表的(脉冲)仪表常数，imp/kWh；C_L为被检表的(脉冲)仪表常数，imp/kWh；E_b为被检表的基本误差限；round()为向下取整函数。

本发明方法步骤(5)中，用校验装置对被检表进行动态误差校验的要求是：校验装置产生连续的动态测试信号，装置内部的标准表与被检表对同一动态测试信号进行电能计量；被检表的脉冲输出连接到校验装置的误差计算单元；在校验装置上设置校验脉冲数为N，当装置收到被检表发出的N个脉冲时，显示误差数值。

本发明方法步骤(7)判断电能表动态响应时间特性合格的标准为：动态误差γ_i和标准偏差S₁均不大于规定的限值。

本发明一种电能表动态响应时间特性校验装置，包括总控制器、动态信号发生器、信号调理电路、标准表、误差显示单元和误差计算单元；所述动态信号发生器的输出端连接所述信号调理电路的输入端；所述信号调理电路的输出端分别连接标准表和被检表的输入端；所述标准表和被检表的输出端分别连接所述误差计算单元的相应输入端口；所述误差计算单元的输出端连接所述误差计算单元；所述总控制器连接和控制所述动态信号发生器。

所述信号调理电路将动态信号发生器发来的动态测试信号，经调理发送到标准表和被检表；所述标准表和被检表分别将各自的动态响应脉冲输出发送给误差计算单元进行动态响应误差计算。

所述校验装置产生的动态测试信号主要是由工频信号经过正弦调幅、调频以及调相形成。

本发明的工作原理如下，本发明一种电能表动态响应时间特性试验方法，主要是在电能表动态性能校验装置基础上实现。与普通电能表校验装置的区别在于，电能表动态性能校验装置能够产生动态测试信号，并且该装置内部使用的标准表具有良好的动态性能。装置产生的动态测试信号主要是由工频信号经过正弦调幅、调频以及调相形成。

本发明的有益效果是，本发明提供的一种电能表动态响应时间特性试验方法，要求电能表在规定的校验脉冲数下得到的动态基本误差，并且基本误差还应符合对应的误差限值；同时要求由多次测得的动态基本误差计算出的标准偏差，不超过规定的限值。该试验方法明确了电能表动态响应时间指标，符合实际应用需要。该试验能够对电能表的动态响应时间特性进行量化检测，有助于规范和提升电能表动态性能指标；能够对电能表的动态性能进一步区分，可以加强对电能表动态性能质量管控，可以促进电能表动态性能指标的提升，有利于电能表动态性能的推广应用。

附图说明

图1是本发明电能表动态响应时间特性试验方法的试验流程图；

图2是本发明电能表动态响应时间特性校验装置的结构原理框图。

具体实施方式

如图1所示为本发明实施例一种电能表动态响应时间特性试验方法的流程。

已知被试表准确度等级为0.5级，基本误差限值为0.5％，标准偏差限值为0.1％，仪表常数为1200imp/kWh；校验装置的准确度等级为0.1级，标准表的仪表常数为2×10⁶imp/kWh；测量次数M取值为8。

具体试验步骤如下：

步骤1：选择一款准确度等级为0.5级的电能表作为被试表；

步骤2：选择一款在动态测试信号下准确度等级为0.1级的标准装置作为校验装置；

步骤3：被试表的基本误差的限值为0.5％，8次测量结果的标准偏差限值为0.1％；

步骤4：根据标准表的仪表常数、被检表的动态基本误差限以及被检表的仪表常数，计算电能表动态响应时间(用校验脉冲数表示为2)；

步骤5：用校验装置对被检表进行动态误差校验，校验脉冲数设为2；当校验装置在接收到被检表发出2个脉冲后，给出被检表的基本误差值，并记录此时的误差数值γ。

步骤6：按照(5)中的条件进行8次误差校验，得到一组误差数值γ_i(i取1,2,3,…,8)；根据测得的误差数值，计算得到标准偏差为S₁。

步骤7：判断|γ_i|≤0.5％和S₁≤0.1％是否同时成立；如果同时成立，则表明被检电能表的动态响应时间特性合格；如果不成立，表明被检表的动态响应时间特性不合格，需要进行改进。

在本实施例步骤(2)中，对准确度等级为0.1级校验装置的要求是：装置能够连续产生动态测试信号，装置内部的标准表的准确度等级不低于0.03级，并且能够准确计量动态信号下的电能量。

在本实施例步骤(4)中，对动态响应时间计算公式的应用要求是：已知标准表的仪表常数，已知被检表的仪表常数和基本误差限；需要说明的是，动态响应时间是用校验脉冲数个数间接表示，当负荷电流不变时，校验脉冲个数即反映了校验时间的长短。动态响应时间可用校验脉冲数N间接表示，其数学表达式为：

式中：C₀为装置中标准表的(脉冲)仪表常数，imp/kWh；C_L为被检表的(脉冲)仪表常数，imp/kWh；E_b为被检表的基本误差限；round()为向下取整函数。代入数值，则有：

在本实施例步骤(5)中，用校验装置对被检表进行动态误差校验的要求是：校验装置产生连续的动态测试信号，装置内部的标准表与被检表对同一动态测试信号进行电能计量；被检表的脉冲输出连接到校验装置的误差计算单元；在校验装置上设置校验脉冲数为2，当装置收到被检表发出的2个脉冲时，显示误差数值。

其中，步骤(6)是在步骤(5)的条件下重复进行8次测量，得到8个误差数值，最后依据测得的一组误差数据计算其标准偏差S₁。

其中，步骤(7)是根据试验所得的数据判断被试表的动态响应时间特性是否满足要求。当动态响应时间内测得的误差和标准偏差均满足对应准确度等级的要求时，可判断电能表的动态响应时间特性合格。

图2所示为本实施例电能表动态响应时间特性校验装置的结构原理框图。

本实施例一种电能表动态响应时间特性校验装置，包括总控制器、动态信号发生器、信号调理电路、标准表、误差显示单元和误差计算单元；所述动态信号发生器的输出端连接所述信号调理电路的输入端；所述信号调理电路的输出端分别连接标准表和被检表的输入端；所述标准表和被检表的输出端分别连接所述误差计算单元的相应输入端口；所述误差计算单元的输出端连接所述误差计算单元；所述总控制器连接和控制所述动态信号发生器。

电能表动态响应时间特性校验装置中的总控制器，控制动态信号发生器产生所需的动态信号；动态信号经过调理电路输出给标准表和被检表；标准表和被检表同时对动态信号进行电能计量，产生的脉冲输出连接到误差计算单元，最后通过误差显示单元展示误差数值。根据前文给出的实施例，可知校验脉冲数为2，即误差计算单元收到被检表产生的第二个脉冲时，立即将被检表计量的电能值与标准表计量的电能值进行误差计算，并在误差显示单元上展示。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种电能表动态响应时间特性试验方法，其特征在于，所述方法通过电能表动态响应时间特性试验，判断电能表是否能实时稳定的对动态信号进行准确计量，所述试验方法步骤如下：

(1)选择一款准确度等级为A级的电能表作为被试表；

(2)选择一款在动态测试信号下准确度等级为B级的标准装置作为校验装置；

(3)约定被试表的动态基本误差限值为E_b，M次测量所得误差的标准偏差限值为S₀；

(4)根据校验装置中标准表的仪表常数、被检表的动态基本误差限值以及被检表的仪表常数，计算电能表动态响应时间，用校验脉冲数N表示；

(5)用校验装置对被检表进行M次误差校验，校验脉冲数设为N；校验装置在接收到被检表发出N个脉冲后，给出被检表的基本误差值，并记录此时的误差数值γ；

(6)按照步骤(5)中的条件进行M次误差校验，得到一组动态误差γ_i，i取1,2,3,…,8；根据测得的误差数值，计算得到标准偏差S₁；

(7)判断电能表动态响应时间特性，判断|γ_i|≤E_b和S₁≤S₀是否同时成立；如果同时成立，则表明被检电能表的动态响应时间特性合格；如果不成立，表明被检表的动态响应时间特性不合格；

所述动态响应时间的计算，其数学表达式为：

上式中，C₀为装置中标准表的仪表常数，imp/kWh；C_L为被检表的仪表常数，imp/kWh；E_b为被检表的基本误差限值；round()为向下取整函数。

2.根据权利要求1所述的一种电能表动态响应时间特性试验方法，其特征在于，所述B级比A级高一个准确度等级。

3.根据权利要求1所述的一种电能表动态响应时间特性试验方法，其特征在于，所述M的取值范围为：5≤M≤10。

4.根据权利要求1所述的一种电能表动态响应时间特性试验方法，其特征在于，判断电能表动态响应时间特性合格的标准为：动态误差γ_i和标准偏差S₁均不大于规定的限值。

5.根据权利要求1所述的一种电能表动态响应时间特性试验方法，其特征在于，所述校验装置包括总控制器、动态信号发生器、信号调理电路、标准表、误差显示单元和误差计算单元；所述动态信号发生器的输出端连接所述信号调理电路的输入端；所述信号调理电路的输出端分别连接标准表和被检表的输入端；所述标准表和被检表的输出端分别连接所述误差计算单元的相应输入端口；所述误差计算单元的输出端连接所述误差计算单元；所述总控制器连接和控制所述动态信号发生器。

6.根据权利要求5所述的一种电能表动态响应时间特性试验方法，其特征在于，其特征在于，所述信号调理电路将动态信号发生器发来的动态测试信号，经调理发送到标准表和被检表；所述标准表和被检表分别将各自的动态响应脉冲输出发送给误差计算单元进行动态响应误差计算。

7.根据权利要求6所述的一种电能表动态响应时间特性试验方法，其特征在于，其特征在于，所述装置产生的动态测试信号是由工频信号经过正弦调幅、调频以及调相形成。