電力行業(yè)新產(chǎn)品“多功能電能儀表校驗(yàn)裝置”設(shè)計(jì)精巧

據(jù)國(guó)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(guó)能源戰(zhàn)略布局的重要一環(huán)。工程建成后，將有效促進(jìn)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(zhǎng)三角地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供強(qiáng)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(zhǎng)約2370千米，輸電容量達(dá)800萬(wàn)千瓦。其中，浙江段線路路徑長(zhǎng)約219.16千米，涉及新建鐵塔456基。

柔性直流技術(shù)具有調(diào)節(jié)靈活、穩(wěn)定性強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，能夠有效解決新能源并網(wǎng)帶來(lái)的波動(dòng)性問(wèn)題，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性，這一技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)志著中國(guó)在特高壓輸電領(lǐng)域的技術(shù)更新邁上新臺(tái)階。

據(jù)測(cè)算，工程建成后，每年可向浙江輸送電能約360億千瓦時(shí)，約占浙江省年用電量的6%。其中，風(fēng)電、光伏等新能源電力超過(guò)212億千瓦時(shí)，可替代640萬(wàn)噸燃煤、減少1700萬(wàn)噸碳排放，相當(dāng)于植樹(shù)造林約50萬(wàn)公頃，為浙江能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和綠色發(fā)展轉(zhuǎn)型作出重要貢獻(xiàn)。

一、概述（LYDNJ-3000電力行業(yè)新產(chǎn)品“多功能電能儀表校驗(yàn)裝置"設(shè)計(jì)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(lái)生產(chǎn)電子型電能表檢驗(yàn)裝置的經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)出的一種新型便攜式三相電能表檢驗(yàn)裝置。該裝置采用先進(jìn)的FPGA和DSP技術(shù)，使裝置電路超大規(guī)模集成化，電路簡(jiǎn)單化，可靠性提高；接線簡(jiǎn)捷、操作方便；體積小、重量輕，運(yùn)輸方便。

二、裝置功能和特點(diǎn)（LYDNJ-3000電力行業(yè)新產(chǎn)品“多功能電能儀表校驗(yàn)裝置"設(shè)計(jì)精巧）

   1、本裝置設(shè)計(jì)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(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11150-2001電能表檢驗(yàn)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(yàn)裝置，內(nèi)部設(shè)有三相寬量限多功能標(biāo)準(zhǔn)表可供校驗(yàn)各類(lèi)單、三相交流電能表。

3、特點(diǎn)

(1)裝置采用單相電源供電，方便用戶使用；

(2)先進(jìn)的功放形式，既有開(kāi)關(guān)功放的高效率，亦有線性功放的高質(zhì)量輸出；

(3)多重保護(hù)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(jí)內(nèi)置寬量限多功能標(biāo)準(zhǔn)表，省略了標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流互感器，使裝置更輕便,而且能對(duì)各種電能表進(jìn)行四象限檢定, 并具有90°無(wú)功，60°無(wú)功和三線、四線真無(wú)功標(biāo)準(zhǔn)，能滿足各類(lèi)無(wú)功表的檢定；

(5)校驗(yàn)采用專(zhuān)用菜單，液晶顯示，操作簡(jiǎn)單方便，脫離PC機(jī)可預(yù)選校驗(yàn)點(diǎn)(合元和分元；額定電流百分?jǐn)?shù)，COSф、潛動(dòng)、起動(dòng)等)進(jìn)行自動(dòng)校表試驗(yàn)；

(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(jī)體積小、重量輕。

三、主要技術(shù)指標(biāo)（LYDNJ-3000電力行業(yè)新產(chǎn)品“多功能電能儀表校驗(yàn)裝置"設(shè)計(jì)精巧）

1、裝置準(zhǔn)確度和標(biāo)準(zhǔn)配置：

(1)裝置準(zhǔn)確度等級(jí)：0.1級(jí)：

(2)裝置標(biāo)準(zhǔn)表(內(nèi)置式)：

(a)準(zhǔn)確度等級(jí)：(標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下)

有功電能表：0.1級(jí)

無(wú)功電能表：0.2級(jí)

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(biāo)準(zhǔn)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(xì)度

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

(2)相位調(diào)節(jié)細(xì)度：0.01°，0.1°，1°三檔；

(3)頻率調(diào)節(jié)細(xì)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(duì)外殼：>5MΩ；

(2)輸出電壓回路對(duì)電流回路  ：>5MΩ；

(3)電源對(duì)外殼：>5MΩ。

8、環(huán)境條件

工作溫度：    0℃～40℃

相對(duì)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(yàn)裝置"設(shè)計(jì)精巧）

1、原理框圖：圖(一)

說(shuō)明：本裝置由我廠最新采用的很先進(jìn)的FPGA和DSP技術(shù)研制的控制信號(hào)系統(tǒng)和先進(jìn)的開(kāi)關(guān)電源跟蹤技術(shù)研制的功率放大器組成,邏輯控制和信號(hào)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(jì)數(shù)電路，控制所需的I/O口，產(chǎn)生三相電壓、電流信號(hào)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(diǎn)。替代以往要數(shù)塊印制板、幾十個(gè)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(qiáng)大功能相結(jié)合，一塊印制板就完成了三相信號(hào)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(jì)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(kāi)關(guān)功率放大器的高效率和線性功放的高指標(biāo) (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(gè)4U機(jī)箱內(nèi)，接線簡(jiǎn)單、檢修運(yùn)輸方便。

 3.標(biāo)準(zhǔn)表：

裝置內(nèi)置三相寬量限多功能標(biāo)準(zhǔn)表：標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)時(shí)，常數(shù)是通過(guò)通訊口傳輸?shù)窖b置系統(tǒng)的。標(biāo)準(zhǔn)表準(zhǔn)確度0.1級(jí)。

五、使用說(shuō)明：（LYDNJ-3000電力行業(yè)新產(chǎn)品“多功能電能儀表校驗(yàn)裝置"設(shè)計(jì)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(kāi)關(guān)扳到ON位置，打開(kāi)電源，裝置自檢后，開(kāi)機(jī)直接進(jìn)入校表界面如圖(5)裝置默認(rèn)設(shè)置:合元，額定電壓100V，額定電流5A，三相四線有功，50Hz。

2、鍵盤(pán)顯示功能說(shuō)明

3、前面板接線端子說(shuō)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(zhuān)用脈沖線)

被檢表脈沖輸入類(lèi)型：光電頭、電子表OC門(mén)、TTL電平。

4、鍵盤(pán)操作和液晶顯示界面說(shuō)明

鍵盤(pán)分兩部分：

(1)已定義鍵盤(pán)按鍵

①電流快捷鍵：800%à 5% 共10個(gè)快捷鍵，在允許升降信號(hào)的界面下，按下這些鍵在鍵值輸入框顯示當(dāng)前的電流百分比，如果超量程有提示，此時(shí)按鍵無(wú)效，再按“確認(rèn)執(zhí)行"鍵就可以升100%設(shè)定的額定電壓和相應(yīng)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(gè)，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(wú)，Y真，V有，V無(wú)，V真；

注意：在V制式下，必須將Ub和Un端接

⑤升降信號(hào)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(xì)度鍵：微調(diào)信號(hào)幅度步長(zhǎng)；

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

⑧關(guān)斷鍵：可以立即降電壓電流信號(hào)；

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(shuō)明：

(一)、主菜單界面：如圖示(1)

在PC機(jī)未聯(lián)機(jī)的情況下，按“MENU"鍵(主菜單鍵)可進(jìn)入主菜單界面。通過(guò)按“↑"和“↓"鍵選擇不同的菜單項(xiàng)、再按“進(jìn)入"相應(yīng)的菜單。

(二)、電測(cè)儀表校驗(yàn)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(wú)功)， “VQ"(三相三線60°無(wú)功)，

“YR" (三相四線真無(wú)功)，  “VR"(三相三線真無(wú)功)

②．“參數(shù)"鍵：可以設(shè)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(hào)；如圖示(5)：

④．“校表"鍵：校驗(yàn)電能表(上電默認(rèn)界面)如圖示(6)：

1.“開(kāi)始"鍵：校驗(yàn)開(kāi)始,誤差顯示在Er1；

2.“結(jié)束"鍵：校驗(yàn)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(yàn)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(shè)置校驗(yàn)點(diǎn)界面：本系統(tǒng)最多可設(shè)置8個(gè)校驗(yàn)點(diǎn)。

1.“潛動(dòng)"鍵：進(jìn)入潛動(dòng)百分比選擇界面；如圖示(7)

(1)“110%,100%,80%"鍵：設(shè)定百分比，按“確認(rèn)執(zhí)行"鍵可以設(shè)定潛動(dòng)電壓；

(2)“啟動(dòng)"鍵：設(shè)定啟動(dòng)校驗(yàn)，按“確認(rèn)執(zhí)行"鍵可以設(shè)定潛動(dòng)電壓；

2.“Ib%"鍵：設(shè)定校驗(yàn)點(diǎn)電流百分比，如圖示(8)通過(guò)按“NEXT"鍵切換電流百分比；

3．“分元"鍵：進(jìn)入選擇A元、B元、C元,合元界面；如圖示(9)

4.“COSΦ"鍵：進(jìn)入選擇相位界面；如圖示(10)通過(guò)2、3、4三個(gè)選項(xiàng)設(shè)置一個(gè)校驗(yàn)點(diǎn)，按“確認(rèn)執(zhí)行"鍵即可。如增加一個(gè)“A 0.8L 100%"校驗(yàn)點(diǎn)顯示界面；如圖示(11)

5.“時(shí)鐘"鍵：設(shè)置被檢表時(shí)鐘頻率(此項(xiàng)為可選功能項(xiàng))輸入被檢表時(shí)鐘頻率，按“時(shí)鐘"鍵，再按“確認(rèn)執(zhí)行"鍵即可。

注：規(guī)程定義10分鐘累計(jì)日計(jì)數(shù)誤差，實(shí)際上對(duì)于小于1Hz的脈沖(如0.1Hz)，將圈數(shù)設(shè)置為1即可，而對(duì)于大于1Hz的脈沖，將圈數(shù)設(shè)置為10即可。本系統(tǒng)可計(jì)量的時(shí)鐘頻率為0.01Hz--65535Hz。

(四)、刪除校驗(yàn)點(diǎn)界面：如圖示(12)假定已經(jīng)有8個(gè)校驗(yàn)點(diǎn)，通過(guò)按“↑"，“↓"鍵選擇要?jiǎng)h除的項(xiàng)，再按“確認(rèn)執(zhí)行"鍵即可刪除一個(gè)校驗(yàn)點(diǎn)，下面的校驗(yàn)點(diǎn)依次上移。

(五)、電能表自動(dòng)校驗(yàn)界面：

1.“制式"鍵：進(jìn)入校表界面下的切換制式界面；

2.“量程"鍵：進(jìn)入校表界面下的額定電壓額定電流等設(shè)置界面；如圖示(13)

①．“EU"鍵：設(shè)置額定電壓量程；

②．“EI"鍵：設(shè)置額定電流量程；

③．“類(lèi)型"鍵：設(shè)置電表類(lèi)型(感應(yīng)式、電子式之間切換)；

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

⑤.“CT"鍵：設(shè)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(shè)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(xiàng)在做啟動(dòng)、潛動(dòng)試驗(yàn)時(shí)設(shè)置有效。

3.“參數(shù)"鍵：進(jìn)入校表界面下的校表參數(shù)設(shè)置界面；如圖示(14)

①．“調(diào)表"鍵：校表時(shí)自動(dòng)換點(diǎn)(設(shè)為0)或調(diào)表(設(shè)為1)；

②．“增加"鍵：增加校驗(yàn)點(diǎn)，進(jìn)入設(shè)置校驗(yàn)點(diǎn)界面；如圖示(11)

③．“刪除"鍵：刪除校驗(yàn)點(diǎn)，進(jìn)入刪除校驗(yàn)點(diǎn)界面；如圖示(12)

4.“校表"鍵：進(jìn)入自動(dòng)校表界面；如圖示(15)

①．“開(kāi)始"鍵：自動(dòng)校表開(kāi)始；

②．“換點(diǎn)"鍵：強(qiáng)制切換到下一個(gè)校驗(yàn)點(diǎn)；

③．“結(jié)束"鍵：自動(dòng)校表結(jié)束；

④ “表1"，“表2"，“表3"鍵：選擇校驗(yàn)表位；

(六)、諧波設(shè)置界面：如圖示(16)增加諧波(，但幅度應(yīng)小于100%)：

1.“U"鍵：設(shè)置電壓諧波；

2.“I"鍵：設(shè)置電流諧波；

3.“UI"鍵：設(shè)置電壓、電流諧波；

4.“增刪"鍵：增加或刪除已設(shè)置好的諧波項(xiàng)；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(shè)置好后，按“確認(rèn)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(hào)界面。(注意：此時(shí)系統(tǒng)將要重新計(jì)算新的波形數(shù)據(jù)，而不響應(yīng)任何其它操作，大約1分鐘后恢復(fù)正常)。

(七)、矢量圖界面：查看電壓和電流之間的相位關(guān)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(guó)網(wǎng)福建超高壓公司輸電運(yùn)檢專(zhuān)業(yè)員工操作一架載重?zé)o人機(jī)，將絕緣子檢測(cè)機(jī)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(jī)器人按流程開(kāi)展帶電零值檢測(cè)作業(yè)，僅用時(shí)15分鐘便完成絕緣子串一相的檢測(cè)工作。這是福建電網(wǎng)第1次應(yīng)用“無(wú)人機(jī)+機(jī)器人"帶電檢測(cè)特高壓輸電線路耐張絕緣子串，實(shí)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(cè)作業(yè)需要作業(yè)人員登塔，風(fēng)險(xiǎn)大，作業(yè)效率不高。在本次作業(yè)中，載重?zé)o人機(jī)吊載絕緣子檢測(cè)機(jī)器人飛至耐張絕緣子串開(kāi)展帶電檢測(cè)。機(jī)器人可自動(dòng)檢測(cè)絕緣子阻值和外觀缺陷，并實(shí)時(shí)記錄采集到的數(shù)據(jù)。絕緣子檢測(cè)機(jī)器人由機(jī)器人本體和地面遙控裝置兩部分組成。運(yùn)檢專(zhuān)業(yè)員工啟動(dòng)檢測(cè)程序后，操作機(jī)器人通過(guò)履帶沿絕緣子串行走，利用檢測(cè)探針檢查絕緣子是否存在外觀開(kāi)裂破損等缺陷。絕緣子電阻值數(shù)據(jù)可通過(guò)機(jī)器人實(shí)時(shí)傳至地面遙控裝置的屏幕上，輔助運(yùn)檢專(zhuān)業(yè)員工判斷絕緣子是否存在異常。

“無(wú)須人工登塔，僅用15分鐘我們就精準(zhǔn)高效檢測(cè)了141片絕緣子，將作業(yè)時(shí)長(zhǎng)縮短60%以上，還降低了人工高空作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。"

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