电能表全自动化检定及智能仓储一体化系统研究.pdf

2 0 1 2年 7月 第 1 5卷 第 7期 贵州电力技术 2 01 2，v o l ，1 5，n o 7 gui zhou electri c p ow e 专题研讨 sp e c i a l re po ts 电能表全 自动化检 定及 智能仓储 一体化 系统研 究 龙贵山， 刘 磊， 刘 颖， 刘建安， 姜 琦， 胡 舰， 刘金海， 赵海燕 ( 安顺供 电局 ， 贵 州 安顺5 6 1 0 0 0 ) 摘要 ： 实现 电能表全 自动化检定与仓储智能管理的无缝连接 ， 不但 大幅度提 高检 定效 率， 且检定 结果完全符合 国 家计量规程的要求 ， 同时使计量 资产 由粗放型 管理 向智能化 、 信息化、 精益化 管理 方向转 变。 关键词： 电能表； 全自动化检定； 智能仓储； 无缝连接 文章编号 ： 1 0 0 8 0 8 3 x( 2 0 1 2 ) 7 0 0 3 1 0 5中图分 类号 ： t m 9 3文献标识码 ： b 电能表作 为电能计量 的关键 装置 ， 是供 电企 业与用 电客户 之 间进 行 电能公 平 交易 和 电费 结 算最 总要 的依 据。 电 能 表 是 否 客 观 、 准 确 的计 量 ， 关乎广 大用户和供 电企业 的切身 利益 。随着 电 网的智 能化 、 数 字化 升级 改造 ， 传统 电能 表 已 无法 满足现数字化计量 的需要 ， 大规模 的传统 电 能表将 用全 电子式 电能表来 轮换 。此 外 ， 传统 的 电能表人 工检定效率低 下 ， 且检定 分布 在各个计 量检定点 ， 检 定人 员 素质 ， 管 理水 平 、 检定 设备 ， 检定 环境 千 差 万 别 ， 使 客户 对 电能 表 计 量 的真 实 、 公 正性 产生 不满 。为提 高检 定 的 可信 度 ， 电 能计 量装 置集 中标 准 化检 定将 是 必 然趋 势 。然 而 ， 大规模 的电能表集 中检 定仍 采用传统 的人工 检定模 式 ， 不 但使 电能表保 质 、 保 量 的检定 带来 巨大挑战 ， 而且 使表 计存 储 、 管理 更加 混 乱 。为 解 决 这些 问题 ， 研 究应 用无 人工 干 预、 客观 公正 的 自动化检 定 和智 能 的仓储 管 理 系统具 有 重要 意义。 目前 国内外 已开始研究电能表 的 自动化检定 ， 但检定和仓储系统相互独立 ， 使表计在被检定前后 仍需采用人工搬运、 存储和管理 ， 这大大限制了 自动 化检定效率的提升。历经 3年通过对电能表 自动化 检定及仓储智能系统一体化应用研究的技术攻关 ， 最终实现电能表全 自动化检定与仓储智能管理的无 缝连接 ， 不但大幅度提高检定效率， 而且实现了表计 的信息化管理。 1 基本原理 计 量误差检定是电能表检定最重要 的检定项 目， 电能表 自动化检定 的基本原理采用 国家电能计 量标准所规定 的“ 标准表法 ” ， 即将标准表测得的电 能与被检表测得的电能相 比较 ， 来确定被检表的相 对误 差 。 在标准表和被检表都连续运行的情况下 ， 计读 标准表在被检表输 出 个低频 脉冲时输 出的高频 脉冲数 t t ， 作 为实测高频 脉冲数 ， 再 与算定 ( 或 预 置) 的高频脉冲数相 比较 ， 用式 ( 1 ) 计算被检表的相 对误差 ( ) 。 ： 1 0 0+y o ( 1 ) 1 ，=一x十 i j l i b 式( 1 )中 ： 。 系统 误 差 ；m 实测 高 频脉 冲数 ； m 定 ( 或预置 ) 高频 脉 冲数 ， 其 表 达式 为 ： c )n m o c l z， t r 八 l ， 式 ( 2)中：c 啪准 表 的 高 频 脉 冲 常数 ； ， c 被检表的低频脉冲常数 ， 、 分别是标准 表外接的电流、 电压互感器变 比， 当没有外接 电流、 电压互感器时 ， k ， 、 k 都为 1 。 当进行 自动化检 定时 ， 从 同一标 准装 置批 量 输 出相 同标准 源 ， 每 一个 标准 源对 应一 个工 位 ， 一 个工 位校验一块 电能表 ， 在 同步时钟控 制信 号 作用 下开展 电能表批量 测试 ， 以达到大规 模批量 检定 的 目的。 2 电能表 自动化 检定 及 智能仓 储 一体 化 系 统设计 孽 电能 表 自动化 检定 及 智 能仓储 一 体化 系 统 主要 由检 定调 度平 台、 智 能仓储 系 统、 电能表 自 动化检定系统 、 物流 自动 传输线 和机器 人等软 硬 31 第7 期 龙 贵 山， 等： 电 能 表 全自 动 化 检 定 及 智 能 仓 储 一体 化 到 自动化检定流水线上进行检定 ， 空箱 由物流 自动 传输线回到电能表检定下线回库区等待。 电能表检定测试完毕后， 检定结果 自动上传到检 定调度平台数据库 ， 合格和不合格的表计由检定流水 线的机械手分拣到不同周转箱进行信息扫描和组箱， 并将扫描信 息实时上传到仓储管理系统数据库。组完 箱后由叠盘机组垛， 最后由堆垛机送回指定的仓储区。 图4 自动化检定系统与仓储系统一体化实现流程 为实现检定与仓储物理链接一体化 ， 必须整体考 虑库线运行的特点与效率； 周转箱库与实验室间的效 率匹配及连接 口设计十分关键。首先按校验能力匹 配仓库规模和面积 ， 按检定节奏对电表在不同区域流 转全过程计算节拍， 并合理设置各种缓存区； 其次将 周转箱设计为每层 1 2只 ， 5层一垛， 可适应 自动化流 接 口安装专门设计的拆盘机和叠盘机， 实现表箱单层 进入 自动化线 ， 5层一组返回库房存贮 ； 在周转箱 内 配套不易变形的电能表定位隔板 ， 方便机器人准确定 位抓取电表。此外， 自动化检定系统采用模块化和与 仓储平行的设计方法 ， 提高 了系统的兼容性 ， 且易于 表计在检定线与仓储之间的7 葛 效流转。 2 3 2系统 软件设 计 系统软件紧紧围绕检定和仓储两大系统功能和 贵州电网公司生产管理任务来设计 ， 涵盖作业调度管 理 、 作业任务管理、 数据库管 塑、 信息交互网上在线查 询： 叻能。依据现有设备资源与不同检定项 目及流程 时间， 自动计算节拍 ， 实现内部智能调度作业， 以提高 设备利用率和生产效率。从营销系统下载当 el作业 计划， 上传作业结果信息， 可以完成作业计划设置、 修 改、 分配、 调度以及任务执行 日志维护等工作 ， 如图 5 所示。对作业任务数据库的导入， 作业结果的导出， 数据库的备份和恢复 ， 以及数据统计和查询的功能。 提供各种报表查询， 且面向授权部门提供查询接口。 图 5 自动化检定 系统与仓储一体化系统软件界面 2 4实验结 果 使用 0 2级的同一标 准源， 2 0级 的电子式单 相表用全 自动化流水线检定装置和人工台检定所得 水 线一个检定单元含6 0 只电能表的需要 ； 在库线连 误差如表 1 所示 表 1 单相电能表测试 相对 误差 型号： d d s i 8 8 表号 ： 3 0 7 6 9 4 规格： 1 0 ( 6 0 ) 等级 ： 2 0 常数： 1 2 0 0 i m p k w h 温度： 2 1 湿度： 5 5 3 3 贵州电力技术 第 l 5卷 为更直观的比较检定结果 ， 把表 1 数据作相应处 理 ， 得如图 6 ， 图7所示。通过对比曲线可以看出， 在 功率因素为 1 0时， 全 自动化检定和人工检定结果非 常相近， 且两结果的相对偏差值在 一0 0 2 5 到 +0 0 2 之间； 在功率因素为 0 5 l时 ， 两种检定结果仍很 接近， 二者之间的相对偏差在 一 0 1 8 到 一 0 1 4 之 间， 此时全 自动化检定误差值更小， 说明在此条件下 ， 由于无人工干预 ， 使检定结果更加准确。 为更全面的反映测量结果的可靠性和真实性 ， 下面接着讨论相对误差测量结果 的不确定度。 2 0 ， 、 0 , 5 0 0 - 0 -1 , 5 ：； 3 ,0 垃 定点 (功 率园 教1 0) ( b ) 全 自动检定与人工台检定误差相对偏差 图 6 功率因数 1 0 ， 全自动化检定和人工台检定误差对比 柱定点 ( 功率因数0 5 l ) ( a ) 检定相对误差 i ma 】 【 o 5 l m瓠 i b 05i b 01 柱定点功搴因熬o 5 l ) ( b ) 全 自动检定 与人工 台检定误差相对偏差 图7 功率因数 0 5 l ， 全 自动化检定和人工台检定误差对比 测量误差的不确定度主要来源于测量的重复性 和 自动化检定标准源装置 ， 即： 输入量 。的标准不 确定度来源于在重复条件下 由被检表测量不重复引 起的不确定度分项 ( 。 ) ， 采用 a类评定 ； 单相电 能表检验装置的误差引起 的不确定度分项 “ ( y 舵) ， 采用 b类评定 。 取 3只稳定的 2 0级单相电能表 ， 用单相 电能 表全 自动检验装置在参 比电压、 参 比电流 、 功率 因数 为 1 0条件下各重复测量 5次 ， 得 3组相对误差数 据 ( ) 如表 2所示 。 表 2 三样本测试误差 1 0 0 07 48 0 0 2 81 4 0 021 38 0 0 4 088 0 0 3 09 2 0 0 8 4 4 6 0 0 7 4 1 4 0 0 7 2 0 4 0 0 8 2 9 2 0 0 3 04 6 3 0 0 1 6 8 6 0 0 2 9 0 6 0 0 01 8 8 0 0 0 9 0 0 3 4 8 8 0 01 2 3 9 0 0 221 0 02 431 合并样木标准差即为在重复条件下 由被检表测 量不重复引起的不确定度分项 ( 7 o )， 故 ： 厂 一 u ( ) = s ： s = 0 0 3 5 1 ， 自 由 度 ( t o 1 )=m( n一1 )=34 =1 2， 即： 由测量重复 性引起的不确定度为 0 0 3 5 1 。 标准不确定度分量 u ( 7 )的评定 ： 单相电能表全自动化检定装置的准确度为 0 1 级 3 4 ( 服从正态分布) ， 所以 u ( t )=0 1 3=0 0 3 3 3 ， 自由度 ( ) 一 o 0 ， 即： 由检定装置引起的不确定度为 0 0 3 3 3 。 因为 ( 舵) 和 u ( t 。 ) 相互独立， 所以由输人 量引起的不确定度为： u ( y 。 )= ( t o )+ “ ( t o 2 ) =0 0 3 5 7 ， 自由度 ( y o ) 一 。 取置信概率 p =9 5 ， 有效 自由度 l ， 一 ， 由 t 分布可得 k 。= ( o o )=1 9 6 0， 由此可得扩展标 准 不确定度 ： 9 5=t 9 5 ( )x u ( o )：0 0 6 9 9 。 1 ，jjj1 j1 1|j 11 j jj 1 j j j =2 如 u 嚣 o 5 0 5 o 5 o 5 o 侣惦 伯仃仃椎 o o o o o o o o v葛 覃 举世 曲h 需懈群臀皿制 v 鼍槲摹 孵 掣啦h 窖 ： 的 0 o 霹 瓣臀m州 第 7 期 龙 贵 山 ， 等 ： 电 能 表 全 动 化 检 定 塑 堂 全 堕 二 堡 些 至 竺 窒 综上说述 ， 2 0级单相电能表在参 比电压、 参 比 电流 、 功率因数为 1 0时相对误差测量结果的扩展 不确定度为 0 0 6 9 9 ， 自由度为 =o o 。由此可见 ， 研究的单相电能表全 自动化检定及智能仓储一体化 系统的测量结果是准确 、 可靠的 ， 且完全符合 国家 电 能表检定规程要求。 2 5 效 益 比较 2 5 1 检 定效 率 按每 日 8 h工作 时 间计 算 ， 全 自动化 检 定 和 单 日人工台检定效率， 如表 3所示。从表 3中看 以看 出全 自动化 检定 与 智能 仓储 一 体化 系统 的 作效率相 比传统人工 台提 升 了 1 6 2 5倍 ， 可减少 检 定人 员 3 3人 ， 仓 库 的 库 管 人 员 配 置 可 减 少 6 7 ， 效率得 到大 幅度提升 。 表 3 检 定效率对比 2 5 2社 会 效 益 通过 自动化检定 流水线和智能仓储技 术的推 广应用 ， 有效提高检定 效率和计量管理水平 ， 塑造 公司系统 良好 的服务形象 。电表检 定程序 化、 智 能化、 自动化、 标准化的实现， 使检定过程可控、 能 控、 在控 ， 提升了安全生产保 障能力 。由于检定过 程元人工 干预 ， 进一步提 升 电能计 量检 定 的社会 公信度。 3 结束语 开展对电能表全 自动化检定及仓储智能管理系 统一体化应用研究 ， 实现 了电能表全 自动化检定与 仓储智能管理的无缝连接。解决 了传统检定人机工 效率低下 ； 电能计量表计管理复杂、 混乱等问题 。通 过与传统人机工检定对 比实验分析表明， 该 系统不 但检定效率很高 ， 能满足大规模集中检定的要求 ， 而 且检定结果完全符合国家电能计量装置检定相关规 程要求。随着实用化投运 和推广 ， 不断的使检定人 员从传统的校表任务中解放 出来 ， 促进电能计量管 理从粗放型向精益化、 信息化方向转变； 电能计量工 作从单一的实验室质量管控向计量资产全生命周期 管理转变 ， 必将使电能表 的检定和计量管理水平得 到很大提高 ； 产生良好的经济和社会效益 。 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 41 1 作者简介： 龙贵山( 1 9 6 5一 ) ， 男， 本科 ， 高级 工程师 ， 现从 事农 电营销 工 作。ema i l ： a n s h u n b1 2 6 c o rn； ( 本文责任编辑 ： 巫婵娟) re s e a r c h o n i nt e g r a t e d s y s t e rn o f a u t o ma t i c v e r i fic a t i o n a n d i n t e l l i g e nt s t o r a g e f o r e l e c t r i c e n e r g y me t e r l o n g g u i s h a n ， l i u l e i ， l i u yi n g， l i u j i a n h n ， j i a n g qi ，h u j i a n ， l i u j i n h a i ， z h a o ha i y a n ( a n s h u n p o w e r s u p p l y b u r e a u ， a n s h u n 5 6 1 0 0 0 g u i z h o u c h i n a ) ab s t r a c t ：s e a ml e s s c o n n e c t i o n o f t h e e l e c t ric e n e r g y me t e r f u l l a u t o ma t i c v e ri f i c a t i o n a n d i n t e l l i g e n t s t ) r a g e ma n a g e me n t w a s a c h i e v e d b y r e s e a r c h g r o u