CN103728585A - 一种电能表工频磁场抗扰度试验装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电能表工频磁场抗扰度试验装置及其方法，所述装置包括0.02级标准机柜、励磁电流源和线圈自动翻转装置；所述的线圈自动翻转装置包括型材框架、电机驱动装置、电能表旋转机构和电磁线圈；所述励磁电流源放置于线圈自动翻转装置底层；自动工频磁场检测线圈模块位于线圈自动翻转装置内部。所述方法包括（1）0.02级电源向电能表提供工作电源，将电能表放置于托盘上；（2）励磁电源向线圈供电；（3）线圈通过电机驱动旋转；（4）测试数据上传计算机，完成测试试验。本发明自动化程度高，大大提高试验数据的可靠性，能够实现电能表的自动化检定，无需人工干预，检测数据精确、可靠，性能稳定。

Description

一种电能表工频磁场抗扰度试验装置及其方法

技术领域

本发明属于电能技术领域，具体讲涉及一种电能表工频磁场抗扰度试验装置及其方法。

背景技术

在电能表现场运行过程中发现个别地区电力用户未用电，表计仍然有极少量电能累计。分析其原因为现场布线不合理使电能表安装位置产生较强工频磁场，由于表计无有效的防磁措施，电流采样回路在交变磁场环境中产生感应电流，导致电量增加。为避免此类事件的再次发生，智能电能表标准要求直接接入式电能表在0.5mT工频磁场干扰下，电能表电压线路通以115%Un，电流回路无电流，在20倍的理论起动时间内电能表不应产生多于一个的脉冲输出。电能表生产厂家需通过磁屏蔽、合理布线等手段加强表计抗工频磁场能力，避免感应电流产生。目前尚未有一套完整的装置及其方法对于电能表的自动化进行检测。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种电能表工频磁场抗扰度试验装置及其方法，能够根据试验方案进行电能表工频磁场抗扰度试验任务，能根据电能表感应电流测试数据，自动查找最大点，根据设定相位的范围，自动检测被检表的感应电流并记录绘制曲线图，对电能表进行有效的检测。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种电能表工频磁场抗扰度试验装置，其改进之处在于，所述装置包括0.02级标准机柜、励磁电流源和线圈自动翻转装置；所述的线圈自动翻转装置包括型材框架、电机驱动装置、电能表旋转机构和电磁线圈；所述励磁电流源放置于线圈自动翻转装置底层；自动工频磁场检测线圈模块位于线圈自动翻转装置内部。

优选的，所述电机驱动装置包括步进电机、同步带、同步带轮；所述步进电机、同步带设置于型材框架左右2侧；

所述电能表旋转机构包括托盘、电能表、平板和轴承；

所述电磁线圈包括内外骨架和绕在骨架上的电磁线。

优选的，所述0.02级标准机柜包括程控电源、标准电能表、脉冲采集及误差计算单元、操作键盘和指示仪表；程控电源、标准电能表、脉冲采集及误差计算单元放置于机柜内部，操作键盘和指示仪表位于机柜表面，作为机柜的人机界面。

所述励磁电流源包括大功率电流源和波形控制模块；

所述自动工频磁场检测线圈模块包括电磁线圈、自动旋转机构和电表托盘。

优选的，所述0.02级标准机柜装置内部各模块间采用CAN并行总线相联接，由控制中心统一控制各模块。

优选的，所述0.02级标准机柜包括6个光电脉冲采样器和6个误差显示窗口。

优选的，所述励磁电流源包括型材框架、励磁电流源、同步带轮、同步带、同步电机、桌面、右支撑架、盖板、减速器、平键、轴承、齿轮轴、连接轴、右支撑轴、齿轮、表托、隔板、平板、开关电源、左支撑架、左支撑轴、同步带轮、同步带、前门板。

优选的，所述自动工频磁场检测线圈模块包括内线圈骨架、外线圈骨架、绕线柱、隔板、挡片、连杆、前门板、侧门板、底板。

优选的，所述线圈自动翻转装置包括整个型材框架、同步带轮、同步带、同步电机、桌面、左右支撑轴、轴承和齿轮。

本发明基于另一目的提供的一种电能表工频磁场抗扰度试验方法，其改进之处在于，所述方法包括：

（1）0.02级电源向电能表提供工作电源，将电能表随托盘放置于线圈内部；

（2）励磁电源向线圈供电；

（3）线圈通过电机驱动旋转；

（4）测试数据上传计算机，完成测试试验。

优选的，所述步骤（1）包括托盘可同时承载3块电能表。

优选的，所述步骤（2）线圈包括线圈骨架和绕线。

优选的，所述托盘支撑板放置于线圈内部。

优选的，所述步骤（3）包括旋转线圈能够在不同的平面做翻转运动，线圈可±90°旋转，电磁线圈的旋转速度和旋转方式可以通过电脑控制步进电机进行旋转。

与现有技术比，本发明的有益效果为：

本发明自动化程度高，大大提高试验数据的可靠性，能够实现电能表的自动化检定，无需人工干预，检测数据精确、可靠，性能稳定。能够满足电能表新标准中0.5mT工频磁场无负载检定试验，即：电能表处于工作状态，电流线路无电流，将其放置在0.5mT工频磁场干扰中，电能表的测试输出不应产生多于一个的脉冲。

本发明自动化程度高，能够代替人工劳动，效率高。

本发明数据可靠性增强，能够满足电能表新标准中0.5mT工频磁场无负载检定试验。数据准确、可靠。

本发明改变了传统的测试方式和衡量方法，增加了电能表测试项目，更精确地测评电能表的各项指标，本发明结构新颖、使用方便、测试精确，更全面的对电能表各项参数进行综合测量和检定。

附图说明

图1为本发明提供的工频磁场抗扰度试验装置框图。

图2为本发明提供的工频磁场抗扰度试验装置逻辑图。

图3为本发明提供的台体结构图。

图4为本发明提供的机柜结构图。

图5为本发明提供的工频磁场抗扰度试验台。

图6为本发明提供的工频磁场抗扰度试验台侧视图。

图7为本发明提供的励磁电流源工作原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明提供一种电能表全自动工频磁场抗扰度试验装置，能根据电能表感应电流测试数据，自动查找最大点，根据设定相位的范围，自动检测被检表的感应电流并记录绘制曲线图。本装置主要有0.02级标准机柜、励磁电流源和线圈自动翻转装置组成。

其中0.02级标准机柜单独存在，励磁电流源放置于线圈自动翻转装置底层，自动工频磁场检测线圈模块位于线圈自动翻转装置内部。

（一）0.02级标准机柜

0.02级标准机柜主要由大功率电源、高精度数字标准表、误差计算器、计算机和控制软件等部分组成，可以自动完成误差校验、S值、起动、潜动等试验和检定项目，也可自动进行日计时误差测试、时段投切误差测试等多功能试验和影响量试验。0.02级标准机柜符合GB/T11150-2001、JJG597-1989、JJG596-1999等标准的规定对装置的要求，技术参数如下：

1、输出电压：

●量程：3×57.7V/100V Y，3×220V/380V Y，3×100VΔ，3×380VΔ，三相三线有功电压V形接线，UB相接地。

●调节范围：0～140%，每档电压输出瞬间及相位切换时不允许有尖峰或其尖峰不允许超过120%Un

●调节细度：连续可调，优于0.006%

●输出稳定度：0.005%/3min

●输出失真度：≤0.2%

●输出容量：20VA/表位

2、输出电流

●输出电流范围：3　（0.01A～120A）

●输出电流档位（In）不少于：3×0.01A、0.03A、0.05A、0.1A、0.25A、0.5A、1A、2.5A、5A、10A、25A、50A、80A、100A、120A。

●调节范围：0～140%，每档电流输出瞬间及相位切换时不允许有尖峰或其尖峰不允许超过120%In。

●调节细度：连续可调，优于0.006%。电流在0.05mA～1mA需连续可调，稳定度和失真度放宽要求。

●输出稳定度：≤0.025%/3min

●输出失真度：≤0.5%

●输出容量：30VA/表位

3、输出功率：

●稳定度：≤0.025%/3min，稳定度按JJG597的5.2.3.13方法计算

●起动功率：准确度≤5%

4、输出相位：

●调节范围：0～359.99°

●调节细度：连续可调，0.01°

5、输出频率：

●调节范围：45～65Hz；

●调节细度：连续可调，0.001Hz

6、输出对称度：

●三相输出电压不对称度：≤0.3％

●三相输出电流不对称度：≤0.3％

●相位不对称度：≤0.3°

7、装置配6个光电脉冲采样器；

8、装置配6个误差显示窗口；

0.02级标准机柜配置的0.02级标准电源主要由给被校表和标准表提供电压和电流信号，主要由程控电源、标准电能表、脉冲采集及误差计算单元、操作键盘、指示仪表组成；装置内部各模块间联接采用CAN并行总线形式，由控制中心统一控制各模块工作。这样即加强了整体可靠性，又提高了装置的可扩充性。在计算机或键盘控制下，数字电源提供被校表和标准电能表工作所需电压和电流；标准表将功率电能脉冲送入误差计算单元，误差计算单元同时采集被校表脉冲并计算出误差，利用电能比较法算出的误差在本地显示并经控制中心送至计算机显示并处理；控制中心主要完成查询误差、监测、控制电压和电流输出、显示电压、电流和功率，处理按键等工作；同时把采集到的数据送至计算机进行显示处理。

0.02级标准电源采用数字波形叠加方法实现谐波输出。具体谐波输出的工作原理是：将正弦波按每0.1度取一数据量化，一个周期共3600点作为基波，然后用户设置的谐波分量分别叠加到基波上，作为波形数据，在频率和相位电路控制下，经D／A转换和滤波电路生成信号波形，生成的波形送到功率放大器放大后输出，输出的电压和电流信号即可用于各种电能表的校验。

0.02级标准电源标准表将被测电压和电流信号采样，经A/D转换器送到DSP芯片，对数字信号处理后的功率转变成高频输出就代表输入电压和电流对应的功率；经分频器后输出的低频脉冲用于检定标准表使用。

（二）励磁电流源

励磁电流源主要由大功率电流源、波形控制模块等部分组成，能够给线圈提供工作电源，使线圈处于工作状态。励磁电流源可以自动根据试验项目输出大功率高精度励磁电流，其输出电流频率、相位、幅值可调。励磁电流源是由波形发生器产生的波形送到开关功放滤波后输出符合要求的试验电流。工频磁场抗扰度试验装置的计算机控制软件可根据试验项目控制励磁电流源输出大功率高精度励磁电流，通过线圈产生符合要求的工频磁场。

励磁电流源技术参数如下：

1、电源输出范围：0.1～20A，

2、输出电流功率：500VA

3、输出电流失真度：≤1%

4、输出电流稳定度：≤0.1%

5、相位调节范围：0.0°～359.9°，分辨率0.1°；

6、频率同步范围：45.0Hz-65.0Hz

7、自动与输入电压频率相同；

8、能根据设定相位的范围，自动检测被检表的感应电流并记录绘制曲线图；

9、能根据电能表感应电流测试数据，自动查找最大点，进行0.5mT工频磁场无负载试验。

（三）自动工频磁场检测线圈

自动工频磁场检测线圈主要由电磁线圈、自动旋转机构、电表托盘等部分组成，电磁线圈的旋转可以通过电脑控制步进电机进行旋转，线圈可±90°旋转，电磁线圈旋转步进角度为1度。电表托盘采用高精度步进电机控制，电表托盘可±90°旋转，最小步进角度1°。磁场强度可根据试验项目通过软件设定励磁电流源的输出电流从而产生0mT-1mT之间的磁场。

检测线圈的技术参数如下：

1、磁场强度：1A/m～1200A/m；

2uT～1500mT

2、磁场方向：±90°/±180°；

3、测试时间：持续运行48小时；

4、线圈电源：交流45.0Hz～65.0Hz；

5、线圈形式：赫姆霍兹线圈；

6、线圈阻抗：0.03欧；

7、电感量：173.7μH；

8、线圈尺寸：600*560*600mm；

9、台体每个表位有一个电磁线圈，电磁线圈的旋转可以通过电脑控制步进电机进行旋转，线圈可±90°旋转，电磁线圈旋转步进角度为1度，步进电机在屏蔽箱体内。

10、台体电表托盘采用高精度步进电机控制，电表托盘可±90°旋转，最小步进角度1°。

11、电表托盘采用自动或手动压接电表托盘，自动压接电表，方便被检表接线；每个表盘可以互换，拆装方便，便于检验多种类型的电表。自动压接电表托盘采用步进电机或气缸。

12、台体磁场强度可以通过软件设定电流源的输出电流从而产生0mT-1mT之间的磁场。

13、台体磁场均匀度误差＜5%；

14、软件能自动检测被检表测试感应电流，并记录绘制曲线图；根据测试的最大点，进行0.5mT工频磁场试验；

15、台体出线，采用隐藏于屏蔽箱体内走线，保证了检测电表时，大电流不给工频磁带来干扰，使磁场在试验中处于均匀磁场试验中，保证了工频磁场试验的可靠性。

本发明包括0.02级标准机柜、励磁电流源和线圈自动翻转装置；

0.02级标准机柜：0.02级标准电源放置于0.02级标准机柜内部。

励磁电流源放置于线圈自动翻转装置底部，3表位自动工频磁场检测线圈模块位于线圈自动翻转装置内部，整个型材框架、同步带轮、同步带、同步电机、桌面、还包括左右支撑轴、轴承、齿轮等一系列零部件。即除了励磁电流源、自动工频磁场检测线圈模块的其它部分。

实施例

如图2所示，本发明0.02级标准电源向电能表提供标准工作电源，电能表放置于托盘上，托盘能同时承载3块电能表，托盘置于托盘支撑板上，托盘支撑板放置于线圈内部。

线圈包括线圈骨架和绕线，线圈通过电机驱动完成旋转。励磁电源向线圈提供工作电源。

励磁电电源放置于线圈自动翻转装置底部，也可以根据实际需要放置于其它部位，不拘泥于单一的放置位置。励磁电源为线圈提供工作电源，同步带上下连接同步轮，同步电机驱动同步轮运动，运动中的同步轮能够通过线圈自动翻转机构带动线圈进行旋转运动。测试时，电能表在同一平面内运动，旋转线圈能够在不同的平面做翻转运动，线圈可±90°旋转，电磁线圈的旋转速度和旋转方式可以通过电脑控制步进电机进行旋转。而电能表托盘则在线圈内部同一平面内进行旋转，做切割磁场线运动。从而满足电能表新标准中0.5mT工频磁场无负载检定试验，测试数据上传计算机进行读取、保存、等综合管理，完成整个测试试验过程。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (13)

1.一种电能表工频磁场抗扰度试验装置，其特征在于，所述装置包括0.02级标准机柜、励磁电流源和线圈自动翻转装置；所述的线圈自动翻转装置包括型材框架、电机驱动装置、电能表旋转机构和电磁线圈；所述励磁电流源放置于线圈自动翻转装置底层；自动工频磁场检测线圈模块位于线圈自动翻转装置内部。

2.如权利要求1所述的一种电能表工频磁场抗扰度试验装置，其特征在于，

所述电机驱动装置包括步进电机、同步带、同步带轮；所述步进电机、同步带设置于型材框架左右2侧；

所述电能表旋转机构包括托盘、电能表、平板和轴承；

所述电磁线圈包括内外骨架和绕在骨架上的电磁线。

3.如权利要求1所述的一种电能表工频磁场抗扰度试验装置，其特征在于，所述0.02级标准机柜包括程控电源、标准电能表、脉冲采集及误差计算单元、操作键盘和指示仪表；程控电源、标准电能表、脉冲采集及误差计算单元放置于机柜内部，操作键盘和指示仪表位于机柜表面，作为机柜的人机界面。

所述励磁电流源包括大功率电流源和波形控制模块；

所述自动工频磁场检测线圈模块包括电磁线圈、自动旋转机构和电表托盘。

4.如权利要求1所述的一种电能表工频磁场抗扰度试验装置，其特征在于，所述0.02级标准机柜装置内部各模块间采用CAN并行总线相联接，由控制中心统一控制各模块。

5.如权利要求1所述的一种电能表工频磁场抗扰度试验装置，其特征在于，所述0.02级标准机柜包括6个光电脉冲采样器和6个误差显示窗口。

6.如权利要求1所述的一种电能表工频磁场抗扰度试验装置，其特征在于，所述励磁电流源包括型材框架、励磁电流源、同步带轮、同步带、同步电机、桌面、右支撑架、盖板、减速器、平键、轴承、齿轮轴、连接轴、右支撑轴、齿轮、表托、隔板、平板、开关电源、左支撑架、左支撑轴、同步带轮、同步带、前门板。

7.如权利要求1所述的一种电能表工频磁场抗扰度试验装置，其特征在于，所述自动工频磁场检测线圈模块包括内线圈骨架、外线圈骨架、绕线柱、隔板、挡片、连杆、前门板、侧门板、底板。

8.如权利要求1所述的一种电能表工频磁场抗扰度试验装置，其特征在于，所述线圈自动翻转装置包括整个型材框架、同步带轮、同步带、同步电机、桌面、左右支撑轴、轴承和齿轮。

9.一种电能表工频磁场抗扰度试验方法，其特征在于，所述方法包括：

（1）0.02级电源向电能表提供工作电源，将电能表随托盘放置于线圈内部；

（2）励磁电源向线圈供电；

（3）线圈通过电机驱动旋转；

（4）测试数据上传计算机，完成测试试验。

10.如权利要求9所述的一种电能表工频磁场抗扰度试验方法，其特征在于，所述步骤（1）包括托盘可同时承载3块电能表。

11.如权利要求9所述的一种电能表工频磁场抗扰度试验方法，其特征在于，所述步骤（2）线圈包括线圈骨架和绕线。

12.如权利要求9所述的一种电能表工频磁场抗扰度试验方法，其特征在于，所述托盘支撑板放置于线圈内部。

13.如权利要求9所述的一种电能表工频磁场抗扰度试验方法，其特征在于，所述步骤（3）包括旋转线圈能够在不同的平面做翻转运动，线圈可±90°旋转，电磁线圈的旋转速度和旋转方式可以通过电脑控制步进电机进行旋转。

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