Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Устройство и поверка современных счетчиков электрической энергии. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 87 8 > Следующая >>>

Из самого факта, возникновения сформулированного вопроса следует, что и скорректировать требования к нормальным условиям для счетчиков – ввести требование о поверке только на чисто синусоидальных токе и напряжении, и ввести в технические требования к счетчикам норму на допускаемую дополнительную погрешность, обусловленную наличием несинусоидальности напряжения и тока. Эта проблема требует незамедлительного решения. От того, какое решение будет принято, зависит подход к выбору требований к источникам напряжения и тока, используемым при поверке, и свойствам эталона (счетчика или ваттметра), используемого при поверке. Этот вопрос подробно рассмотрен далее.

До получения ответов на поставленные вопросы будем считать, что поверка любых счетчиков выполняется только при чисто синусоидальных напряжении и токе, иными словами, только по учету энергии, передаваемой первой гармоникой напряжения и тока. Такая методика поверки по своей сути некорректна для счетчиков, учитывающих энергию по сумме гармоник, хотя и нашла применение в стандарте [15] на поверку таких счетчиков.

Современные электронные цифровые счетчики – многофункциональные. Один и тот же счетчик, кроме функции учета активной и реактивной энергий выполняет ряд других измерений, например измерение фазных и линейных напряжений, измерение фазных токов, коэффициента мощности, некоторых показателей качества электроэнергии и т. п. Возникает вопрос – нужно ли проверять погрешность измерения других величин при поверке счетчика? Принято, что проверка погрешности таких измерений выполняется только при выпуске счетчика из производства. В официальных документах на поверку электронных счетчиков рассматривается вопрос проверки погрешности только при учете электрической энергии, ограничимся таким же анализом.

В цифровом счетчике ИЗМЕРЯЮТСЯ мгновенные значения напряжения и тока. ПОКАЗАНИЯ счетчика (учитываемая энергия) ВЫЧИСЛЯЮТСЯ по результатам измерения мгновенных значений (косвенные измерения). Может быть при поверке следует проверять только погрешность аналого-цифровых преобразователей тока и напряжения, погрешности измерения остальных величин, в том числе активной и реактивной энергии, могут быть рассчитаны по известным формулам расчета погрешностей косвенных измерений? Это существенно упростит поверку цифровых счетчиков! Для доказательства возможности такой поверки необходимо провести достаточно сложные теоретические и экспериментальные исследования.

Особого рассмотрения и изучения требует вопрос о нормировании погрешности и поверке счетчиков реактивной энергии. Это обусловлено появлением мощности искажения, которая не влияла на показания индукционных счетчиков реактивной энергии, работающих только по первой гармонике, и суммировалась с реактивной мощностью во многих современных электронных счетчиках. Она может исключаться или учитываться отдельно в цифровых электронных счетчиках. Из современной документации на счетчики, как правило, невозможно узнать, как реагирует конкретный счетчик на наличие мощности искажений.

Все действующие документы регламентируют поверку счетчиков в режиме измерения (учета) электрической энергии при чисто синусоидальных токе и напряжении. Из этого и таблиц 1–3 следует, что требования к синусоидальности тока и напряжения должны быть включены в состав НОРМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ при поверке счетчиков, а в документации на счетчик должны нормироваться дополнительные погрешности (изменения погрешности), обусловленные наличием искажения синусоидальности.

7.2. Общие положения методик и поверки счетчиков

В настоящее время имеются стандарты, регламентирующие методику поверки электронных статических счетчиков активной и реактивной энергии [7, 15, 23]. Однако нет государственных документов, регламентирующих методику поверки цифровых электронных счетчиков, поэтому следует руководствоваться инструкциями по эксплуатации например счетчиков в [16, 17, 18]. Все эти документы регламентируют поверку счетчиков только в режиме измерения (учета) электрической энергии и при чисто синусоидальных токе и напряжении. Вопросы, связанные с поверкой счетчиков, рассматриваются только в этом режиме.

Анализ нормативных документов, регламентирующих поверку счетчиков, показывает, что перечень операций, выполняемых при их поверке, действующих по разным принципам, практически одинаков. В таблице 4 приведен обобщенный перечень операций, выполняемых при поверке счетчиков электрической энергии.

Рассмотрим порядок выполнения всех операций, указанных в таблице 1, и особенности их выполнения для счетчиков, работающих по разным принципам.

Операции, выполняемые при поверке счетчиков

Операция

Обязательность

выполнения операции при

поверке:

Примечание

первичной

периодической

Внешний осмотр

Да

Все счетч.

Проверка электрической прочности изоляции

Проверка изоляции:

– испытание импульсным напряжением; – испытание напряжением переменного тока

Да

Да Да

Да

Нет

Да

Электронные

счетчики

Опробование:

– проверка правильности работы счетного механизма; – проверка работы испытательных выходов

Да

Все счетчики

Электронные

счетчики

– проверка порога чувствительности;

Да

Все счетч

– проверка отсутствия самохода

Да

электронные

счетчики

Определение метрологических

характеристик однофазных счетчиков и трехфазных счетчиков в режиме симметричной нагрузки

Да

Все счетчики

Определение метрологических характеристик трехфазных счетчиков

в режиме несимметричной нагрузки

Определение погрешности хода часов счетчика

Оформление результатов поверки.

Да

Нет

Да

Все счетчики

Цифровые

счетчики

Все счетчики

Таблица 1

При внешнем осмотре необходимо проверить:

• Комплектность;

• маркировку;

• наличие схемы подключения счетчика;

• наличие отметки о приемке отделом технического контроля или

выполнении регламентных работ;

7.3. Внешний осмотр

• соответствие внешнего вида счетчика требованиям, изложенным

в эксплуатационных документах на счетчик конкретного типа;

• цифры роликового счетного механизма индукционных или электронных

статических счетчиков не должны выходить за пределы окошек более чем на 1/5 своей высоты;

• наличие на корпусе и крышке зажимной коробки счетчика мест для

пломбирования, крепящих винтов, надежность крепления всех механических элементов;

• отсутствие посторонних предметов внутри корпусов электронных

счетчиков, проверяется энергичным многократным встряхиванием счетчика в разных направлениях).

7.4. Проверка состояния изоляции

Проверку электрической прочности изоляции электронных статических и цифровых счетчиков выполняют воздействием напряжения переменного тока в последовательности и в соответствии с режимами, установленными в технической документации на счетчик конкретного типа. Счетчик не должен иметь пробоя изоляции испытуемых цепей.

Проверка изоляционных свойств цепей индукционных счетчиков при воздействии импульсным напряжением выполняют с помощью генератора импульсного напряжения по методике, описанной в [6].

Определяют изоляционные свойства испытуемых цепей счетчика в последовательности и в соответствии с режимами, установленными в технической документации счетчика. Напряжение переменного тока прилагают в течение 1 мин, а при увеличении напряжения на 25 % время испытаний сокращают до 1 с. Счетчик не должен иметь пробоя изоляции испытуемых цепей.

7.5. Опробование

Подключают счетчик к поверочной установке. Устанавливают номинальное напряжение счетчика и ток 10 % номинального.

Выполняется проверка правильности работы счетного механизма:

– диск индукционного счетчика должен вращаться в направлении, указанном стрелкой на щитке счетчика индикатор работы электронного счетчика должен мигать с частотой, пропорциональной мощности нагрузки (определяется «на глаз»);

– должны наблюдаться изменения показаний младшего разряда отсчетного устройства;

– особое внимание следует обратить на наличие изменений показаний

60000

где,

300

номном

номз

IUA





(49)

младшего разряда механического отсчетного устройства электронных счетчиков, возможна неисправность, при которой индикатор работы мигает (электронная схема счетчика работоспособна), а механическое счетное устройство не работает (показания не изменяются), такие счетчики должны браковаться по результатам опробования.

Для электронных статических счетчиков проверяют работоспособность устройства переключения тарифов с управлением от внешнего устройства, указатель тарифов должен четко переключаться при подаче напряжений переключения равных 80 %, 100 % и 120 % номинального значения.

Для электронных счетчиков проверяют работу испытательного выхода по интерфейсу «открытый коллектор» или «открытый эмиттер». У цифровых электронных счетчиков может быть несколько испытательных выходов, например по активной и реактивной мощности, в этом случае следует проверить работу каждого выхода. Для проверки собирают схему рис. 25 или рис. 26, с помощью осциллографа проверяют наличие импульсов на выходах при работе счетчика.

Проверка порога чувствительности индукционного счетчика: – по таблице из [6] выбирают значение тока запуска Iз; – рассчитывают время Т продолжительности проверки:

v – скорость вращения диска при номинальной нагрузке

– передаточное число счетчика «об/кВт час».

задают ток счетчика равным Iз при номинальном напряжении и cos φ (sin φ) = 1;

непрерывно вращается и сделает не менее одного оборота за рассчитанное выше время Т, в противном случае счетчик бракуют по результатам опробования.

Cчетчик пригоден для эксплуатации, если при заданном токе диск

Проверка порога чувствительности электронного статического счетчика:

 для счетчиков активной энергии по таблице из [11] (для счетчиков

реактивной энергии – из [10]) выбирают значение тока запуска Iз, устанавливают номинальное напряжение и силу тока, равную току запуска при cos φ (sin φ) = 1;

 счетчик пригоден для эксплуатации, если при заданном токе Iз

индикатор функционирования работает, в противном случае счетчик бракуют по результатам опробования.

Проверку порога чувствительности электронного цифрового счетчика

минут

60000

ИСП

T 

(50)

выполняют по аналогии с описанной методикой для электронного статического счетчика. Значение тока запуска Iз, выбирают в соответствии с указаниями эксплуатационной документации на счетчик. Счетчик пригоден для эксплуатации, если при заданном токе Iз индикатор функционирования работает, в противном случае счетчик бракуют по результатам опробования

Проверка отсутствия самохода у электронного статического счетчика: рассчитывают время испытаний:

подключают счетчик импульсов к испытательному выходу счетчика;

отключают ток счетчика;

устанавливают напряжение, равное 115 % номинального;

отключают напряжение счетчика;

включают счет импульсов, убеждаются, что счетчик импульсов не считает;

включают напряжение на счетчик, если на счетчике импульсов появились показания неравные нулю, сбрасывают показания.

Если в течение времени T

не будет зафиксировано более одного

ИСП

импульса, считают, что самоход отсутствует, в противном случае счетчик бракуют по результатам опробования.

Проверка отсутствия самохода цифровых электронных счетчиков выполняется автоматически при подаче напряжения на счетчик. Поэтому при поверке отсутствие самохода не проверяется.

7.6. Проверка метрологических характеристик счетчиков

При поверке «определяют» (по [6, 7], [15], [20]), правильнее говорить проверяют, только одну метрологическую характеристику счетчика – погрешность учета электрической энергии, несмотря на то, что современные цифровые электронные счетчики выполняют измерение многих других величин. Проверка выполняется при номинальном напряжении счетчика в разных режимах по току и углу между током и напряжением. Значения токов и углов, при которых выполняется проверка погрешности индукционных и электронных статических счетчиков регламентированы стандартами [10, 11], [15], [5]. При выборе режимов цифровых электронных счетчиков принимают требования [15], [23] для электронных статических счетчиков. Насколько это обосновано – неизвестно, так как никаких публикаций по этой проблеме не удалось обнаружить.

Проверка трехфазных счетчиков выполняется при двух видах нагрузки: симметричной и несимметричной. Под симметричной нагрузкой понимают режим работы с равными токами во всех фазах, сдвинутых относительно друг друга на 120º. Под несимметричной нагрузкой понимают режим с протеканием тока только в одной из фаз, токи остальных фаз должны быть равны нулю. Таким образом погрешность трехфазных счетчиков при всех заданных стандартом значениях токов и углов проверяют четыре раза: симметричная нагрузка, нагрузка только по фазе А, нагрузка только по фазе В и нагрузка только по фазе С.

При всех перечисленных режимах погрешность не должна превышать допускаемых значений, указанных в [10, 11, 15, 20] для электронных статических счетчиков, или указанных в эксплуатационной документации для цифровых электронных счетчиков. Часто для цифровых электронных счетчиков принимают допускаемые значения погрешностей по [15, 20] как для электронных статических счетчиков, насколько это обосновано, никто не знает.

Проверка погрешности счетчика выполняется одним из двух методов: методом ваттметра и секундомера и методом эталонного счетчика. При правильном выборе требований к допускаемым погрешностям ваттметра, секундомера и счетчика эти два метода обеспечивают одинаковую достоверность поверки.

Требования к погрешности эталона при поверке счетчика, точнее к погрешности поверки, устанавливаются на основании [3]. Выбор эталонов и источников питания цепей напряжения и тока при поверке современных электронных счетчиков следует выполнять с учетом изложенного в главе 6.

Обычно проверка погрешности выполняется с помощью специализированных установок, например МК6801 [9], или комплектов специализированных устройств, например «Энергомонитор-3.1К» [19], «Энергоформа 3.3» [20] и ИТ5000 [6]. Достоинством указанного комплекта является возможность генерации напряжений и токов заданного гармонического состава.

Для проверки погрешности счетчиков всегда применяется схема с разделением цепей тока и напряжения, обеспечивающая минимизацию мощности, затрачиваемой на поверку счетчика. Следует отметить, что некоторые из встречающихся в литературе схем пригодны только для счетчиков, имеющих съемную перемычку (рис. 7 а) между цепями тока и напряжения.

На рис. 21 приведена принципиальная схема, обеспечивающая возможность проверки погрешности счетчиков с перемычкой (рис. 7а) и без перемычки (рис. 7 б) между цепями напряжения и тока.

Рис. 21. Принципиальная схема проверки погрешности счетчика.

Следует обратить внимание, что в схеме см. рис. 20 имеется общая точка цепей тока и напряжения, причем расположена она не на общих проводах (выводах) источников тока и напряжения а на «сигнальных», поэтому общие провода этих источников не должны соединяться ни с их корпусами, ни с сетью питания. Нарушение этого условия приводит к повреждению источников питания! Установка МК6801 [9] и указанный набор устройств [19, 20, 21] обеспечивают возможность сборки схемы рис. 20.

При поверке счетчиков (рис. 7 а), имеющих перемычку между цепями тока и напряжения по схеме рис. 21 перемычку не снимают. Для таких счетчиков целесообразно несколько изменить схему: снять в счетчике перемычку 1-2, провод от источника напряжения отключить от зажима «Г» и подключить к зажиму 2 на счетчике. В этом случае требование об изоляции общих проводов источников тока и напряжения может не соблюдаться без каких-либо последствий.

Определение погрешности хода часов цифровых счетчиков выполняется на специальном оборудовании в процессе их производства. В условиях большинства поверочных лабораторий выполнить такую проверку невозможно.

Результаты поверки индукционных и электронных статических счетчиков оформляются протоколом по формам, приведенным в [6, 7, 15]. Для цифровых счетчиков применима форма протокола из [6].

8. МЕТОДЫ ПРОВЕРКИ ПОГРЕШНОСТИ

.секимп22,12

5,05220108000













IUA

(51)

УЧЕТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

8.1. Метод ваттметра и секундомера

Сущность метода ваттметра и секундомера заключается в том, что с помощью ваттметра измеряется активная мощность нагрузки (или с помощью варметра измеряется реактивная мощность нагрузки счетчика в заданном режиме проверки погрешности). Определяются изменения показания счетчика за некоторый интервал времени, измеряемый с помощью секундомера. По показаниям ваттметра (варметра) и секундомера вычисляют энергию, протекшую через счетчик за время наблюдения. По полученным результатам эксперимента вычисляют относительную погрешность счетчика, точнее – погрешность коэффициента передачи счетчика.

Интервал времени, в течение которого выполняются измерения, выбирается таким, чтобы субъективная составляющая погрешности оценки погрешности (субъективная неопределенность оценки погрешности) измерения энергии, обусловленная психофизиологическими особенностями поверителя, не превышала 0,2 предела допускаемой погрешности поверяемого счетчика.

8.2. Проверка погрешности электронных счетчиков

Поверитель одновременно запускает и останавливает секундомер и счетчик импульсов на поверочном выходе счетчика. Суммарная неодновременность запуска/остановки секундомера и включения/выключения режима счета импульсов счетчиком τ ≤ 0,2 с. Мы приняли, что погрешность поверки, обусловленная психофизиологическими особенностями поверителя, не должна превышать 0,2 предела допускаемой погрешности поверяемого счетчика. На примере электронного счетчика класса точности 2,0 с передаточным коэффициентом по проверочному выходу, равным AC = 8000 имп./кВт час при напряжении 220 В, токе 5 А и cos φ = 0,5 рассчитаем необходимое время наблюдения.

Частота импульсов fi на выходе счетчика:

Возможная ошибка счета ΔN импульсов, обусловленная

,3)22,122,0()( 

(52)

импульсов.750

%22,0

1003

%2,0

100

СЧЕТ А













(53)

мин. 1сек61

222,1

750

СЧЕТА

ИСП







(54)

3600

ЭСФX





(55)

психофизиологическими особенностями оператора, составит:

где Ψ – трансцендентная функция «округление до ближайшего большего целого».

Мы приняли, что погрешность поверки, обусловленная психофизиологическими особенностями поверителя, не превышала 0,2 предела допускаемой погрешности поверяемого счетчика. Отсюда за время наблюдения должно быть сосчитано не менее

Продолжительность эксперимента составит:

Выполняем эксперимент по проверке погрешности:

1. Настраиваем режим проверки погрешности: ток, напряжение, косинус

фи.

2. Записываем мощность нагрузки счетчика PЭ по показаниям эталонного

ваттметра.

3. Одновременно включить секундомер и запуск счета импульсов на

счетчике импульсов.

4. Наблюдать за показаниями счетчика импульсов. После появления

отсчета равного или большего N секундомер и счетчик импульсов.

5. Записать показания секундомера TX в секундах и счетчика импульсов NX.

6. Рассчитать фактическое значение AСФ передаточного коэффициента

счетчика в заданном режиме по формуле:

= 750 одновременно останавливаем

СЧЕТА

где PЭ — показания эталонного ваттметра в кВт

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 87 8 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]