检定装置工作原理讲解

1、检定装置工作原理一、电能表检定装置1、电能表检定装置工作原理（1）电能表检定装置结构框图（2）工作原理 程控式电能表检定装置主要由信号源、高稳定度的功率源、过载 自动保护电路以及电流、 电压输出变换电路， 工作电源电路和多功能 标准电能表、分布式误差处理器等组成。其工作原理如下通过计算机或信号源上的人机界面部分（即键盘部分）确定要输 出的电压、电流及被检表参数， 向 DSP处理芯片发送需要输出的波形 命令，利用 DSP芯片向 DA转换芯片实时高速发送数据，合成产生所 需要的各种波形 （由于 DSP高速度数字处理芯片的应用， 信号源能产 生各种任意波形）。信号源产生的电压和电流信号， 分别通过各

2、自的反馈补偿调整电 路送到电压功放和电流功放进行功率放大。 电压信号经电压输出变压 器升压后送到被校表和标准电能表。 电流信号通过升流变压器升流后 由装置的电流输出端子输出， 串接各被校表和标准电能表电流线圈后 回到升流器。通过误差处理器计算电能表误差和各种检测。2、检定装置主要部件及功能（1）信号源主要用来接收计算机或人机界面的命令，生成需要输出的电压、 电流波形，在不连接计算机的情况下， 向误差处理器发送被检表参数， 控制装置完成相应的检定项目。（2）功率源通过将信号源输出的电压、 电流波形进行放大， 并提供检定所需 的容量。（3）电压输出变换电路主要升压器、电压切换箱组成， 作用为将电压

3、功放的输出信号变 换为检定所需的电压。 其工作原理为电压功放将放大后的电压由升压 器（其原理同变压器）转换成检定所需的电压。当输出电压为多量程 时，通过电压切换箱切换升压器的一次绕组， 达到输出不同电压的目 的。（4）电流输出变换电路主要升流器、电流切换箱组成， 作用为将电流功放的输出信号变 换为检定所需的电压。 其工作原理为电流功放将放大后的电压 （电流 功放输出的并不是电流， 而是电压） 输入至升流器转换成检定所需的 电流（升流器的工作原理相当于一个处于短路状态的变压器， 电流功 放给升流器一次侧提供一个电压， 二次侧同样变换出一个电压， 当升 流器二次侧接小负载及电能表电流回路时， 升流

4、器二次侧处于短路状 态，变换出电流，通过改变升流器变比和一次侧输入电压，即可变换 出不同的电流）。当输出电流为多量程时，通过电流切换箱切换升压 器的一次绕组，达到输出不同电流的目的。（5）标准电能表 目前采用的标准表均为宽量程的多功能标准表， 其既可以输出标准电能脉冲用于电能基本误差的测定，又能实时测量电压、电流、功率、相位角、功率因数等电参数，并可通过 RS232供读取。（6）时钟测试仪时钟测试仪本身是一个高稳定性、 高精度的标准高频发生器， 其 可以输出一个固定的标准高频频率，用于检定电能表的日计时误差。（7）误差计算器其主要接收标准表和被检表的脉冲， 并计算出误差， 同时能实现 其他功能

5、性项目的检定。 ，误差处理器一般用 5 位或 6 位高亮度 LED 数码管显示每个对应被校表的相对误差值或测量状态符号。 第一位数 码管显示误差值的正负，误差值为负时显示“ - ”号，为正时不显示； 后 5 位数码管采用 5 位浮点小数显示相对误差值。 如被校表相对误差 值为 -0.0023 % 。3、电能表检定装置的主要技术指标（1）准确度等级 为检定装置的主要技术指标，表示了检定装置测量的误差准确 性，一般情况下， 检定装置应比被检表高 2个准确度等级方能开展检 定，当只高 1个准确度等级时应进行误差修正。如 0.05 级、0.1 级、 0.2 级、0.5 级、1 级，准确度等级在检定装置

6、的铭牌上标注。（2）测量范围表示了检定装置能用于开展检定的输出电压、 电流范围。 如某一 装置的测量范围为 220V、（0.1100）A，表示只能检定 220 V 的单相 电能表，检定误差时最小电流为 0.1A ，最大电流为 100A。检定装置 测量范围已建标考核证书为准， 不得超范围使用。 目前中心人工检定 装置单相的测量范围为 220V、（0.1 100）A,三相为 3（ 57.7 380） V，3（ 0.1 100） A；自动化检定装置单相的测量范围为220V、（0.1100）A,三相直接式为 3220/380V，3（0.1 100）A，三相 互感式为 3（ 57.7 380）V， 3（

7、 0.01 10）A。3）功率稳定度表示了装置输出的功率是否稳定， 标准电能表法和标准功率法根 据准确度等级均有不同的功率稳定度要求。（4）波形失真度 表示了检定装置电压、电流的波形失真程度。按检定规程，电能 表在检定时的输出电压、 电流波形为正弦波， 据准确度等级检定装置 有不同的波形失真度要求。（5）测量重复性表示了检定装置在重复性条件下多次测量误差一致性。 据准确度 等级检定装置有不同的测量重复性要求。4、检定装置进行检定时的实现原理及常见故障排除方法（1）通讯测试实现原理： 主要用来检测电能表 RS485是否正常， 并抄录电能表 的时段、需量周期和滑差时间，将上述参数用于后续检定用。常

8、见故障： RS485无法读取数据。参数设置错误，根据实现原 理，通过 DL645进行通讯有几个要素，即表地址、波特率、通讯参数 （每字节位数、校验方式、停止位数） ，因此应先查看检定软件上的 上述参数是否正确，表地址为 12 位，00+10 位的表计资产编号，波 特率为 2400，通讯参数为 E,8,1 ；检查硬件，常见为接到电表上的 RS485端接触不良， A、B 端接反。检定要求： 由于检定软件需要将上述参数用于后续检定， 因此如 遇需要先设置电能表参数改变用途的，必须在先于通讯测试进行设 置。（2）预置参数检查实现原理： 计算机检定软件控制信号源将电压升至额定电压， 通 过计算机 RS2

9、32转为 RS485后，利用 DL645规约读取电能表预置参数， 根据检定方案预先编制的标准值比对是否合格。常见故障： RS485无法读取数据，参见通讯测试。检定要求： 熟悉电能表预置参数要求， 及时发现电能表预置参数 设置错误或方案配置错误。（3）启动试验实现原理： 计算机检定软件控制信号源将电压升至额定电压， 电 流升至检定规程规定的启动电流， 检定软件开始计时， 并循环读取误 差处理器的试验结果。 如在规定的启动时间内， 误差处理器接收到了 电能表脉冲， 则误差处理器将检定结果标志为合格。 检定软件如在启 动时间范围内未读取到误差处理器的合格状态则判断为不合格。 当启 动时间累计完毕或在

10、启动时间内全部误差处理器均合格， 结束启动试 验。常见故障：较少。 检定要求：由于在检定方案设置中启动试验是第一个采集脉冲的 项目， 在进行该试验前应手动加载下电流， 查看是否所有表计的脉冲 均能被检定装置采集到， 避免由于接线问题无法采集到脉冲而重复测 试。检定时应关注装置的启动电流是否符合要求， 启动时间是否正常。（4）费控试验 费控试验分为拉闸试验、合闸试验、告警、告警解除 4 个项目。 实现原理： 拉合闸试验： 计算机检定软件控制信号源将电压升 至额定电压，检定软件通过网络将拉闸命令经加密机加密后，通过 RS485发送至电能表，电能表拉闸；合闸同理发送闸命令，电能表合 闸。告警和告警解

11、除： 计算机检定软件控制信号源将电压升至额定 电压， 检定软件通过网络将告警命令经加密机加密后， 通过 RS485发 送至电能表， 电能表告警提示用户购电； 告警解除同理发送告警解除命令，电能表解除购电告警拉合闸试验时检定装置自动判断原理： 自动化检定装置对内置 继电器的电能表自动判断原理比较简单， 其装置表位接线表托的电流 进出线（三相装置为每相）均并联有一个短接继电器，并对表位具有 开路检测功能。 当检定软件向电能表发出拉闸信号时， 同时发命令闭 合该继电器后，加载 Imax 检测电能表是否有电能脉冲输出，如有， 代表该电能表未拉闸； 发合闸命令时打开该继电器， 当电能表未合闸 时，该表位

12、电流回路开路，开路检测功能检测到该表位开路时，立刻 发命令将该表位的短接继电器闭合， 检定软件只要读取继电器状态即 可。人工检定装置由于考虑到装置体积，一般没有短接继电器，因 此自动判断比较麻烦。 对于单相装置，由于装置具有电流寻标功能 （原 理是每个表位上均按照有一个小型的升流器， 可单独通过该升流器对 电能表加载 510A 的电流），当发送跳闸命令后，通过寻标电流给电 能表加载电流并检测电能表是否有电能脉冲输出， 如有，代表该电能 表未拉闸；合闸同理，如未检测到脉冲，则该电能表未合闸。但三相 检定装置由于只在 A 相装有寻标功能， 因此无法自动判断， 必须手工 用万用表测量是否跳闸， 合闸

13、可以对电能表加载三相电流， 如装置电 流保护未动作， 代表合闸成果。 外置继电器电能表由于不涉及电流 回路开路，合闸判断比较简单（自动化和人工原理都一样） ，将电能 表的跳闸输出信号切换至误差处理器的电能脉冲输入端， 当检定软件 发送跳闸命令后，加载 Imax 检测电能表是否有脉冲输出（外置开关 的跳闸原理时当电能表接收到跳闸命令后， 发出一个跳闸信号， 后续 电能表每累计 0.01kwh，发出一个跳闸信号） ，如有，为合格；同理 当合闸后检测不到脉冲为合格。常见故障： 无法进行拉合闸试验。 常见有拉合闸命令中带有有 效时间，当电能表时钟不准时，电能表不响应该命令，因此应坚持电 能表时钟是否正

14、确； 身份认证错误，此时电能表一般会显示 Err-10, 此时应查看电能表是否处于公钥状态，并再次进行试验； RS485通 讯不正常，参见通讯测试章节排除。检定要求：拉闸试验、合闸试验、告警、告警解除后应确认电能 表状态。拉闸后电能表液晶屏上出现“拉闸”字样，跳闸灯和告警灯 点亮；合闸后上述状态消失。告警时，液晶屏上出现“请购电”并闪 烁，告警灯点亮；告警解除后上述状态消失。（5）潜动试验实现原理： 计算机检定软件控制信号源将电压升至额定电压， 检 定软件开始计时， 并循环读取误差处理器的试验结果。 如在规定的潜 动时间内， 误差处理器接收到了电能表脉冲， 则误差处理器将检定结 果标志为不合格

15、。 检定软件如在潜动时间范围内未读取到误差处理器 的不合格状态则判断为合格。 当潜动时间累计完毕或在潜动时间内全 部误差处理器均不合格，结束潜动试验。常见故障：较少。检定要求：查看装置加载的电压是否正常。（6）日计时误差实现原理： 计算机检定软件控制信号源将电压升至额定电压， 并 将标准时钟算定脉冲数和检测的脉冲数（ 60 个）写入误差处理器， 将误差处理器标准脉冲输入口切换至标准时钟脉冲， 当误差处理器检 测到电能表的第一个秒脉冲信号时， 开始累积标准时钟脉冲， 当累积 到 60 个脉冲时，误差处理器停止累计标准时钟脉冲，根据预置的算 定标准时钟脉冲数和实际采集到的标准时钟脉冲数计算出误差。

16、 在测 试过程中，检定软件重复循环采集误差处理器误差，当采集到 10 个 误差后，计算平均值，并计算出日计时误差，试验结束。常见故障： 装置检测不到秒脉冲信号。 检查接到电表上的秒脉冲 信号线是否接线正确，接触是否良好。检定要求： 是否有表计一直采集不到脉冲或误差很大， 如有直接 剔除该表计，避免检定软件一直采集不到误差而无法结束试验。（7）时段投切误差实现原理： 计算机检定软件控制信号源将电压升至额定电压， 通 过 RS485将电能表多功能输出切换至时段投切信号输出， 表计时钟修 改为时段投切前 5分钟（实际设置为 2 分钟，时段根据通讯测试时读 取的值），同时将误差处理器设置为 5 分钟（

17、实际设置为 2分钟），误 差处理器开始采集电能表的时段投切信号并按秒递减设置的时间， 当 误差处理器采集到时段投切信号时， 停止时间的递减， 该时间即为时 段投切误差。在测试过程中， 检定软件重复循环采集误差处理器时段 投切误差，当采集到所有表计的时段投切误差或试验时间到达电能表 时段投切后 5 分钟（实际设置为 2分钟），试验结束。常见故障： 装置检测不到时段投切信号。 常见为电能表多功能输 出口切换错误，此时多功能输出口输出的为秒脉冲信号， 可测试 RS485 是否正常，如不正常按前述通讯测试进行排除。检定要求：时段投切后， 检查电能表液晶屏的时段符号是否正确 切换。注：潜动试验时，预置参

18、数检定、日计时误差试验、时段投切试 验可同步进行，原理为误差处理器具有 2 路被检表脉冲信号的输入 口，可同时检测电能脉冲（潜动试验） ，多功能脉冲（日计时误差试 验和时段投切误差试验） ，能节省较多的检定时间。（8）基本误差测试实现原理： 计算机检定软件控制信号源将电压升至额定电压， 加 载需检定的负载电流， 检定软件采集标准表的测量的电压、 电流控制 功放修正至规程规定的偏差范围内， 同时将标准电能表算定脉冲数和 被检表脉冲数写入误差处理器， 将误差处理器标准脉冲输入口切换至 标准电能表脉冲，当误差处理器检测到电能表的第一个脉冲信号时， 开始累积标准电能表脉冲， 当累积到预置的被检表电能脉

19、冲数时， 误 差处理器停止累计标准时钟脉冲， 根据预置的算定标准电能表脉冲数 和实际采集到的标准电能表脉冲数计算出误差。 在测试过程中， 检定 软件重复循环采集误差处理器误差，当采集到所有电能表误差后（ 2 次），计算平均值，自动进行下个负载点继续测试，直至所有负载点 均检定完毕，试验结束。常见故障： 装置检测不到被检表脉冲信号， 检查接到电表上的 脉冲信号线是否接线正确，接触是否良好；装置电压报警，应检查 电压接线是否正确， 是否存在短路现象， 必要时全部拔出装置的电压 线，如仍保护，则装置故障，如不保护，逐个接上电能表， 当保护时， 则代表该电能表内部短路。 三相表还应查看电压并线钩是否和

20、电流回 路接触（人工检定装置） ；电流回路开路，如装置带有开路检测指 示灯查看是否有点亮，如无则短接装置所有电流短接片，如仍保护， 则装置故障，如不保护，逐排打开短接片进行排除，当打开时保护， 则说明该排中有电能表电流回路开路， 拆除该排第一个表后用万用表 测量阻抗。如所有电能表都接触可靠，则说明电流功放容量偏小，需 要升级。电压、电流不脱钩检定原理： 直接式电能表由于正常运行时电压、 电流连接在一起，如不采取措施，所有表计的电压经过电流回路连通， 会在电流回路上形成压降， 导致电能表误差失准； 三相检定装置由于 一般电流末端连在一起，还会导致电压短路。常见不脱钩检定原理： 单相采用多路隔离

21、PT，即升压器输出至隔离 PT 的一次侧，二次侧 每个表位一路接至被检表电压端子， 标准表电压接至其中一种 （一般 为第一路），这样每个表位的电压之间相互隔离，不会通过电流回路 形成压降， 目前单相检定装置均具有该功能。 三相由于电压有三相 并末端连在一起形成零线， 每路隔离容易形成环流影响准确度， 因此 无法采用电压隔离的方式，常见的采用隔离 CT 的方式，即在每个表 位（相）均设置一个电流互感器，所有电流互感器一次侧串联，二次 侧与电能表电流短相连， 这样每个表位的电流回路均是独立的， 不会 通过电流回路形成压降和短路。 目前自动化的直接式检定装置具有该 功能，人工检定装置暂不具备。检定要

22、求： 是否有表计一直采集不到脉冲或误差很大， 如有直 接剔除该表计， 避免检定软件一直采集不到误差而无法结束试验。 关注检定方案中负载点设置是否符合规程要求。 在检定过程中检查 检定装置输出的电压、电流、相位角是否准确，偏差是否符合检定规 程要求。（9）需量示值误差实现原理：采用标准功率法。 计算机检定软件并控制信号源将电 压升至额定电压， 通过 RS485将电能表需量清零， 加载需检定的负载 电流， 检定软件开始计时， 在此期间检定软件不断读取标准电能表的 功率值（一般为 2 秒一次），当检定软件计时到一个需量周期，降下 电流， 通过 RS485读取电能表最大需量， 与检定软件读取到的标准电

23、 能表的功率平均值计算出需量示值误差， 自动进行下个负载点继续测 试，直至所有负载点均检定完毕，试验结束。常见故障： 0.1Ib 负载电流时个别表位需量示值误差超差，特 别是 0.5S 级 100V 的电能表，原因是表计读出的最大需量值为 XX.XXXXkW，而 0.5S 级 100V 的电能表在 0.1Ib 时的功率为 0.026kW, 当功率相差 0.0001kW时，其示值误差即达到 0.38%，因此及易超差， 如遇此种情况，只有将未超差的电能表先打“” , 对不合格电能表 进行重新测试， 如仍不合格则判断不合格。 批量表计需量示值误差 不合格，此时应检查装置功率稳定度，可观察装置电流、电

24、压波动是 否较大。检定要求： 为避免重复对需量进行清零， 需量测试顺序为先小电 流，再大电流。（10）需量周期误差实现原理： 计算机检定软件控制信号源将电压升至额定电压， 通 过 RS485将电能表多功能输出切换至需量周期信号输出， 根据通讯测 试时读取的需量周期和滑差时间，将误差处理器时间设置为需量周 期，并设置周期信号数量（即滑差信号个数） ，误差处理器开始采集 电能表的需量周期信号并按秒递减设置的时间， 当误差处理器累计到 预置的需量周期信号数量时， 停止时间的递减， 根据该时间和需量周 期计算误差。 在测试过程中， 检定软件重复循环采集误差处理器需量 周期误差，当采集到所有表计的需量周

25、期误差时，试验结束。常见故障：无。检定要求：无。 注：需量周期和需量示值误差可同步进行，提高检定效率。（11）校核计度器示数实现原理： 采用标准电能表法。 计算机检定软件通过 RS485读取 电能表初始电量， 将误差处理器标准脉冲输入口切换至标准电能表脉 冲，检定软件控制信号源加载额定电压和 Imax，误差处理器开始累计标准表脉冲数， 在此期间检定软件循环采集误差处理器累计的标准 表脉冲数， 当标准表脉冲数累计到检定方案设置的电量时， 检定装置 控制信号源降下电流， 再次通过 RS485读取电能表电量， 计算出被检 电能表累计的电量值， 并将误差处理器累计的标准电能表脉冲折算成 电量，通过 2

26、 个电量计算出误差。如为多费率表，则在试验前需修改 电能表时间， 按通讯测试时抄读的时段每个费率均进行试验， 试验完 毕计算计度器组合误差。常见故障： 无法读取电能表电量。 通过抄读电能表参数验证通讯 是否正常，如正常在次进行测试。检定要求： 校核常数过程中应对电能表进行巡视， 检查电能表在 运行过程中是否告警， 液晶屏各指示符号是否正常， 电能表是否有异 响等。二、电流互感器检定装置1、电流互感器检定装置原理图调调调调调调调调调调调调2、互感器检定装置主要由调压器、升流器、标准电流互感器、互感器校验仪、二次负载箱组成。其工作原理如下： 按上图完成接线，被检电流互感器 TX的 L1 与标准电流

27、互感器 TO 的 L1 相连，L2 分别与升流器的二次侧相连， TX的 K2 接入互感器校验仪 的 TX端，TX的 K1与 TO的 K1相连后接入互感器校验仪的 K 端，TO的 K2 经负载箱 Z 后接入互感器校验仪的 TO端。调压器输出一定电压给升流器， 通过升流器升流至检定规程规定 的电流之后， 送入TO和TX的一次端， 由于TO和TX的一次和二次均为同名端相连，将在 K端产生差流 I ，互感器校验仪计算出比值差和相位差。 2、检定装置主要部件及功能（1）调压器 现有室内检定用的互感器检定装置已不再使用传统的调压器， 而 采用程控式功率源， 其有信号源和电流功率放大器组成， 工作原理与 电

28、能表检定装置一致， 信号源用来接收计算机或人机界面的命令， 生 成需要输出的电流波形， 通过各自的反馈补偿调整电路送到电流功放 进行功率放大后送入升流器一次测。（2）升流器其作用和原理与电能表检定装置一致， 将放大后的电压转换成检 定所需的电流。3）标准电流互感器标准电流互感器作为检定装置的主标准器， 主要用来与被检互感 器比较，形成差流。为适应多种变比的被检互感器，因此电流互感器 采用的是多变比互感器，检定时需要根据所需的被检互感器变比变换 标准电流互感器变比。传统互感器检定装置的标准电流互感器自带有 升流器。（4）互感器负载箱 主要用来为被检电流互感器提供额定负载和下限负载， 电流互感 器的负载用视在功率表示，即 Sn=I2nZ，如 10VA，负载箱的阻抗为 0.4 欧姆。5）互感器校验仪互感器校验仪是互感器检定装置的误差计算单元， 其工作原理为 标准电流互感器和被检互感器的差流送入互感器校验仪 K 端后，会才 采样电阻上产生一个 U，通过对 U 进行同相和正交分析，计算出被检电流互感器的比值差和相位差3、互感器检定装置的主要技术指标（1）准确度等级 为检定装置的主要技术指标，表示了检定