電力行業(yè)新產(chǎn)品“多功能電能儀表校驗裝置”設計精巧

據(jù)國網(wǎng)浙江電力消息，甘肅—浙江特高壓工程是世界上的第1條柔性直流特高壓輸電工程，作為第四條落地浙江的“西電東送"工程，其也是中國能源戰(zhàn)略布局的重要一環(huán)。工程建成后，將有效促進西部地區(qū)清潔能源外送，緩解華東地區(qū)電力供需矛盾，為長三角地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展提供強有力的電力保障。

該工程始于甘肅武威市，終于浙江紹興市，途經(jīng)甘肅、寧夏、陜西、河南、安徽、浙江六省(自治區(qū))，全長約2370千米，輸電容量達800萬千瓦。其中，浙江段線路路徑長約219.16千米，涉及新建鐵塔456基。

柔性直流技術具有調(diào)節(jié)靈活、穩(wěn)定性強、適應性強等優(yōu)勢，能夠有效解決新能源并網(wǎng)帶來的波動性問題，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性，這一技術的應用標志著中國在特高壓輸電領域的技術更新邁上新臺階。

據(jù)測算，工程建成后，每年可向浙江輸送電能約360億千瓦時，約占浙江省年用電量的6%。其中，風電、光伏等新能源電力超過212億千瓦時，可替代640萬噸燃煤、減少1700萬噸碳排放，相當于植樹造林約50萬公頃，為浙江能源結(jié)構優(yōu)化和綠色發(fā)展轉(zhuǎn)型作出重要貢獻。

一、概述（LYDNJ-3000電力行業(yè)新產(chǎn)品“多功能電能儀表校驗裝置"設計精巧）

LYDNJ-3000多功能電能儀表校定裝置是我公司總結(jié)十多年來生產(chǎn)電子型電能表檢驗裝置的經(jīng)驗，開發(fā)出的一種新型便攜式三相電能表檢驗裝置。該裝置采用先進的FPGA和DSP技術，使裝置電路超大規(guī)模集成化，電路簡單化，可靠性提高；接線簡捷、操作方便；體積小、重量輕，運輸方便。

二、裝置功能和特點（LYDNJ-3000電力行業(yè)新產(chǎn)品“多功能電能儀表校驗裝置"設計精巧）

   1、本裝置設計依據(jù)

(1)《交流電能表檢定裝置檢定規(guī)程JJG597-89》

(2)《中華人民共和國國家標準GB/T 11150-2001電能表檢驗裝置》

(3)《交流電能表檢定規(guī)程JJG307-88》

 2、功能

 本裝置為交流儀表檢驗裝置，內(nèi)部設有三相寬量限多功能標準表可供校驗各類單、三相交流電能表。

3、特點

(1)裝置采用單相電源供電，方便用戶使用；

(2)先進的功放形式，既有開關功放的高效率，亦有線性功放的高質(zhì)量輸出；

(3)多重保護系統(tǒng)和高效跟蹤電源以及超大規(guī)模集成電路使裝置可靠性更高；

(4)0.1級內(nèi)置寬量限多功能標準表，省略了標準電壓、電流互感器，使裝置更輕便,而且能對各種電能表進行四象限檢定, 并具有90°無功，60°無功和三線、四線真無功標準，能滿足各類無功表的檢定；

(5)校驗采用專用菜單，液晶顯示，操作簡單方便，脫離PC機可預選校驗點(合元和分元；額定電流百分數(shù)，COSф、潛動、起動等)進行自動校表試驗；

(6)輸出電流范圍廣、功率大(0--20A)能滿足所有大小電流量限三相表的檢定需要；

(7)整機體積小、重量輕。

三、主要技術指標（LYDNJ-3000電力行業(yè)新產(chǎn)品“多功能電能儀表校驗裝置"設計精巧）

1、裝置準確度和標準配置：

(1)裝置準確度等級：0.1級：

(2)裝置標準表(內(nèi)置式)：

(a)準確度等級：(標準環(huán)境下)

有功電能表：0.1級

無功電能表：0.2級

相位表：±0.3°(1°～360°)

 (b)溫度系數(shù)：

0.003%/K(0.1IB ≤I≤Imax, COSф=1.0) 

0.005%/K(0.1IB ≤I≤Imax, COSф=0.5L) 

 (c)標準表量程：

電壓表：10V～600V

電流表：0.2A,2A,20A

頻率表：45HZ～65HZ

相位表：0～360°

2、三相電源量程及容量

(1)電壓量程：380V、220V、100V、57.7V；

(2)電流量程：(0.05-20)A；

(3)電壓回路容量：15VA；

(4)電流回路容量：每相20VA；

(5)掛表數(shù)量：一塊。

3、輸出調(diào)節(jié)范圍

(1)電壓、電流調(diào)節(jié)范圍：0～120%；

(2)相位調(diào)節(jié)范圍：0°～360°；

(3)頻率調(diào)節(jié)范圍：45HZ～65HZ。

4、輸出調(diào)節(jié)細度

(1)電壓、電流調(diào)節(jié)細度：0.01%；0.1%；1% 三檔；

(2)相位調(diào)節(jié)細度：0.01°，0.1°，1°三檔；

(3)頻率調(diào)節(jié)細度：0.01HZ。

5、輸出功率穩(wěn)定度：優(yōu)于0.02%/2min；

6、電壓、電流波形失真度：優(yōu)于0.5%；

7、絕緣

(1)輸出電壓、電流回路對外殼：>5MΩ；

(2)輸出電壓回路對電流回路  ：>5MΩ；

(3)電源對外殼：>5MΩ。

8、環(huán)境條件

工作溫度：    0℃～40℃

相對濕度：    ≤85%

9、工作電源

AC220V±15%

10、外觀尺寸及重量                 

外觀尺寸：    4U:  440mm X 180mm X 450mm

重量：           20Kg

四、裝置組成：（LYDNJ-3000電力行業(yè)新產(chǎn)品“多功能電能儀表校驗裝置"設計精巧）

1、原理框圖：圖(一)

說明：本裝置由我廠最新采用的很先進的FPGA和DSP技術研制的控制信號系統(tǒng)和先進的開關電源跟蹤技術研制的功率放大器組成,邏輯控制和信號部分主要由大規(guī)模集成電路芯片FPGA(可程控邏輯電路)、DSP(高速數(shù)據(jù)處理器)和多路D/A轉(zhuǎn)換電路組成。FPGA電路芯片可由程控組成系統(tǒng)中的誤差計數(shù)電路，控制所需的I/O口，產(chǎn)生三相電壓、電流信號的數(shù)字控制電路等，具有控制靈活、功能多、體積小、可靠性高等優(yōu)點。替代以往要數(shù)塊印制板、幾十個集成電路片的電路，再加上DSP數(shù)據(jù)處理器高速處理數(shù)據(jù)的強大功能相結(jié)合，一塊印制板就完成了三相信號的產(chǎn)生(包括迭加多次諧波)、幅度控制、調(diào)頻、移相，電壓、電流量程控制，多路誤差計算器、通訊等諸多功能。

2.功率放大器：

這套裝置中我廠研制了一種新型的功放電路，該功放既具有接近開關功率放大器的高效率和線性功放的高指標 (失真度優(yōu)于0.5%)。由于效率提高、體積減小，再加上采用高可靠性的歐姆龍繼電器，我們把三相電壓功放和電流功放放在一個4U機箱內(nèi)，接線簡單、檢修運輸方便。

 3.標準表：

裝置內(nèi)置三相寬量限多功能標準表：標準表常數(shù)在不同電壓和不同電流下是不同的，在作為裝置標準時，常數(shù)是通過通訊口傳輸?shù)窖b置系統(tǒng)的。標準表準確度0.1級。

五、使用說明：（LYDNJ-3000電力行業(yè)新產(chǎn)品“多功能電能儀表校驗裝置"設計精巧）

1、裝置通電

(1)裝置電源插頭插入單相220V電源插座(電源插座必須有中性地，以確保人身保障)。

(2)將裝置電源開關扳到ON位置，打開電源，裝置自檢后，開機直接進入校表界面如圖(5)裝置默認設置:合元，額定電壓100V，額定電流5A，三相四線有功，50Hz。

2、鍵盤顯示功能說明

3、前面板接線端子說明

(1)三相電壓端子：Ua、Ub、Uc、Un

(2)三相電流端子:  Ia(電流出)—Iao(電流入)

Ib(電流出)—Ibo(電流入)

Ic(電流出)—Ico(電流入)

(3)脈沖：被檢表脈沖輸入(配專用脈沖線)

被檢表脈沖輸入類型：光電頭、電子表OC門、TTL電平。

4、鍵盤操作和液晶顯示界面說明

鍵盤分兩部分：

(1)已定義鍵盤按鍵

①電流快捷鍵：800%à 5% 共10個快捷鍵，在允許升降信號的界面下，按下這些鍵在鍵值輸入框顯示當前的電流百分比，如果超量程有提示，此時按鍵無效，再按“確認執(zhí)行"鍵就可以升100%設定的額定電壓和相應的百分比電流。注意安全操作，不要使電壓和電流超出儀表的最大量程

②相位快捷鍵：0.5L，0.8L，1.0，0.8C，0.5C共5個，可以方便的改變相位；

③元件選擇鍵：A元，B元，C元，合元；

④制式切換鍵：Y有，Y無，Y真，V有，V無，V真；

注意：在V制式下，必須將Ub和Un端接

⑤升降信號鍵：Ua,Ub,Uc,U(電壓),Ia,Ib,Ic,I(電流),ф(相位),f(頻率)；

⑥調(diào)節(jié)細度鍵：微調(diào)信號幅度步長；

⑦潛動鍵：可以選擇120%，110%，100%，90%，80%，然后按“確認執(zhí)行"升電壓；

⑧關斷鍵：可以立即降電壓電流信號；

⑨量程鍵：額定電壓，額定電流；

(2)未定義多功能鍵：在LCD兩邊的按鍵顯示菜單不同有不同功能，下面有具體說明：

(一)、主菜單界面：如圖示(1)

在PC機未聯(lián)機的情況下，按“MENU"鍵(主菜單鍵)可進入主菜單界面。通過按“↑"和“↓"鍵選擇不同的菜單項、再按“進入"相應的菜單。

(二)、電測儀表校驗界面(監(jiān)視表界面)：

①．“制式"鍵：可以切換制式，如圖示(2)

“YP"(三相四線有功)，     “VP"(三相三線有功)，

“YQ"(三相四線90°無功)， “VQ"(三相三線60°無功)，

“YR" (三相四線真無功)，  “VR"(三相三線真無功)

②．“參數(shù)"鍵：可以設置相位，額定電壓，額定電流；如圖示(4)：

③．“調(diào)幅"鍵：可以升降電壓電流信號；如圖示(5)：

④．“校表"鍵：校驗電能表(上電默認界面)如圖示(6)：

1.“開始"鍵：校驗開始,誤差顯示在Er1；

2.“結(jié)束"鍵：校驗結(jié)束；

3.“分頻"鍵：查看和修改分頻系數(shù)；

4.“圈數(shù)"鍵：查看和修改檢驗脈沖圈數(shù)；

5.“常數(shù)"鍵：查看和修改被檢表常數(shù)；

6.“鍵值"鍵：切換到數(shù)字鍵輸入狀態(tài)。

(三)、設置校驗點界面：本系統(tǒng)最多可設置8個校驗點。

1.“潛動"鍵：進入潛動百分比選擇界面；如圖示(7)

(1)“110%,100%,80%"鍵：設定百分比，按“確認執(zhí)行"鍵可以設定潛動電壓；

(2)“啟動"鍵：設定啟動校驗，按“確認執(zhí)行"鍵可以設定潛動電壓；

2.“Ib%"鍵：設定校驗點電流百分比，如圖示(8)通過按“NEXT"鍵切換電流百分比；

3．“分元"鍵：進入選擇A元、B元、C元,合元界面；如圖示(9)

4.“COSΦ"鍵：進入選擇相位界面；如圖示(10)通過2、3、4三個選項設置一個校驗點，按“確認執(zhí)行"鍵即可。如增加一個“A 0.8L 100%"校驗點顯示界面；如圖示(11)

5.“時鐘"鍵：設置被檢表時鐘頻率(此項為可選功能項)輸入被檢表時鐘頻率，按“時鐘"鍵，再按“確認執(zhí)行"鍵即可。

注：規(guī)程定義10分鐘累計日計數(shù)誤差，實際上對于小于1Hz的脈沖(如0.1Hz)，將圈數(shù)設置為1即可，而對于大于1Hz的脈沖，將圈數(shù)設置為10即可。本系統(tǒng)可計量的時鐘頻率為0.01Hz--65535Hz。

(四)、刪除校驗點界面：如圖示(12)假定已經(jīng)有8個校驗點，通過按“↑"，“↓"鍵選擇要刪除的項，再按“確認執(zhí)行"鍵即可刪除一個校驗點，下面的校驗點依次上移。

(五)、電能表自動校驗界面：

1.“制式"鍵：進入校表界面下的切換制式界面；

2.“量程"鍵：進入校表界面下的額定電壓額定電流等設置界面；如圖示(13)

①．“EU"鍵：設置額定電壓量程；

②．“EI"鍵：設置額定電流量程；

③．“類型"鍵：設置電表類型(感應式、電子式之間切換)；

④．“等級"鍵：設置電表等級(0.1，0.2，0.5，1，2，3之間輪流切換)；

⑤.“CT"鍵：設置電表是否帶互感器，帶互感器在“屬性"中顯示CT；

⑥.“止逆"鍵：設置電表是否帶有止逆器，帶止逆器在“屬性"中顯示止逆；

以上③到⑥選項在做啟動、潛動試驗時設置有效。

3.“參數(shù)"鍵：進入校表界面下的校表參數(shù)設置界面；如圖示(14)

①．“調(diào)表"鍵：校表時自動換點(設為0)或調(diào)表(設為1)；

②．“增加"鍵：增加校驗點，進入設置校驗點界面；如圖示(11)

③．“刪除"鍵：刪除校驗點，進入刪除校驗點界面；如圖示(12)

4.“校表"鍵：進入自動校表界面；如圖示(15)

①．“開始"鍵：自動校表開始；

②．“換點"鍵：強制切換到下一個校驗點；

③．“結(jié)束"鍵：自動校表結(jié)束；

④ “表1"，“表2"，“表3"鍵：選擇校驗表位；

(六)、諧波設置界面：如圖示(16)增加諧波(，但幅度應小于100%)：

1.“U"鍵：設置電壓諧波；

2.“I"鍵：設置電流諧波；

3.“UI"鍵：設置電壓、電流諧波；

4.“增刪"鍵：增加或刪除已設置好的諧波項；如圖示(17)

5.“次數(shù)"鍵：需要增加的諧波次數(shù)，電壓電流最多可以各增加5種諧波；

6.“相位"鍵：需要增加的諧波的相位；

7.“幅度"鍵：需要增加的諧波幅度；5,6,7設置好后，按“確認執(zhí)行"鍵才可以增加。

按“"鍵(界面切換鍵)，即可退出增加諧波界面回到信號界面。(注意：此時系統(tǒng)將要重新計算新的波形數(shù)據(jù)，而不響應任何其它操作，大約1分鐘后恢復正常)。

(七)、矢量圖界面：查看電壓和電流之間的相位關系；

(八)、諧波圖界面：查看電壓和電流的諧波分析結(jié)果；

在福建寧德市蕉城區(qū)，國網(wǎng)福建超高壓公司輸電運檢專業(yè)員工操作一架載重無人機，將絕緣子檢測機器人放置在距地面70米的1000千伏都榕Ⅱ線的耐張絕緣子串處。機器人按流程開展帶電零值檢測作業(yè)，僅用時15分鐘便完成絕緣子串一相的檢測工作。這是福建電網(wǎng)第1次應用“無人機+機器人"帶電檢測特高壓輸電線路耐張絕緣子串，實現(xiàn)了輸電線路檢修全流程智能化作業(yè)。

傳統(tǒng)的絕緣子零值檢測作業(yè)需要作業(yè)人員登塔，風險大，作業(yè)效率不高。在本次作業(yè)中，載重無人機吊載絕緣子檢測機器人飛至耐張絕緣子串開展帶電檢測。機器人可自動檢測絕緣子阻值和外觀缺陷，并實時記錄采集到的數(shù)據(jù)。絕緣子檢測機器人由機器人本體和地面遙控裝置兩部分組成。運檢專業(yè)員工啟動檢測程序后，操作機器人通過履帶沿絕緣子串行走，利用檢測探針檢查絕緣子是否存在外觀開裂破損等缺陷。絕緣子電阻值數(shù)據(jù)可通過機器人實時傳至地面遙控裝置的屏幕上，輔助運檢專業(yè)員工判斷絕緣子是否存在異常。

“無須人工登塔，僅用15分鐘我們就精準高效檢測了141片絕緣子，將作業(yè)時長縮短60%以上，還降低了人工高空作業(yè)的風險。"

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