标准电能表的校准

©2010FlukeCorporationFCALMarketingUpdate1标准电能表的校准和注意事项杨胜利高级技术支持工程师福禄克公司计量校准部(中国)手机：[phone]电子信箱:[e-mail]©2010FlukeCorporationPresentationTitle2功率和电能的基本概念标准电能表校准方法标准电能表校准所需标准器标准电能表校准若干注意事项主要内容©2010FlukeCorporationPresentationTitle3正弦交流电•按正弦规律周期性变化的交流电压加到负载会产生一个负载电流，电流和电压的相角由阻抗特性确定。•正弦量变化一次的时间为周期T•每秒内变化的次数为频率f,f=1/T•角频率𝝎=2π/T•正弦量也可用相量表示―相量的幅值和角度表征了电压/电流的瞬时值―50Hz交流电系统，1ms对应18相位转动𝒖=𝑼𝒎𝒔𝒊𝒏𝝎𝒕i=𝑰𝒎𝒔𝒊𝒏𝝎𝒕+𝝋©2010FlukeCorporationPresentationTitle4交流功率•交流功率是非常复杂的电量―需要测量电压、电流、相位、频率•功率通常是通过同时测量电压和电流瞬时值得到的•正弦情况下：―有功（平均）功率P=UIcos―无功功率Q=UIsin()―视在功率S=𝑷𝟐+𝑸𝟐•非正弦情况下―无功功率的计算方法尚不统一iiniTIUdtTPui10n11u(t)i(t)p(t)p(t)ttp(a)aap(a)tiiininikIUPPcos11©2010FlukeCorporationPresentationTitle5单相功率测量2400WIV负载电源功率表©2010FlukeCorporationPresentationTitle6星形的三相电力系统和星形负载3相电源Z3Z1Z2L1L3L2N1中线3相负载•对称三相交流电―幅值和频率相同，相位互差120°。©2010FlukeCorporationPresentationTitle7对称三相功率测量Z3Z1Z2L1L3L2N1VI2400W3相负载3相电源•测量单相功率P1•P3=P1*3功率表©2010FlukeCorporationPresentationTitle8多相功率测量Z3Z1Z2L1L3L2N1VL1IL12400WΦ1VL2IL22400WΦ2VL3IL32400WΦ33相负载3相电源•最好同时测量所有相的功率三相功率表©2010FlukeCorporationPresentationTitle9测量带有非线性负载三相系统中的功率Z3Z1Z2L1L3L2N1VL1IL12450WΦ1VL2IL22300WΦ2VL3IL32200WΦ3IN120ANeutral3相负载3相电源•正确测量各相功率需要更好的仪器和技术(本例中使用了4相测量装置)测量示例三相功率表©2010FlukeCorporationPresentationTitle10功率表•模拟指针式功率表•数字式功率表•多功能电量分析仪中的功率表©2010FlukeCorporationPresentationTitle11用功率表测量负载消耗的功率•功率表有独立的电压通道和电流通道•测试仪表的A--A’表示电流测量电路；B--B’表示电压测量电路•*A和*B为功率表的同名端•功率表连接要遵守“发电机端”规则―标有“*”的电压端必须与标有“*”的电流端或相近的电源端相连（A或A’)―反接时会出现示值为负，指针反转，或显示错误信息输入电压输出电压IURL负载功率表**©2010FlukeCorporationPresentationTitle12用功率表测量功率•测量值为负载消耗的功率―在正弦条件下，P=UIcos―在非正弦条件下，•测量的电量多：电压，电流，频率，相位，谐波。运算也多输入电压输出电压IURL负载功率表**©2010FlukeCorporationPresentationTitle13电能表•功率与电能的关系―功率是单位时间的电能功率稳定时：―电能是功率按时间的累积功率稳定时：E=PT•通常将功率转换为频率脉冲，计算电能时，只需累积脉冲―电能单位一般用千瓦时，1kWh=3600千瓦秒―电能表脉冲常数：脉冲数/Wh或脉冲数/kWhdtdEptdtpETEP脉冲输出©2010FlukeCorporationPresentationTitle14电能表的种类•专门用于计量负荷在某一段时间内所消耗的电能的仪表―一类专用于测量：感应式（机电式）电能表、电子式电能表主要有3.0、2.0、1.0、0.5S、0.2S五个级别―一类专用于校准：标准电能表主要有0.01、0.02、0.05、0.1、0.2五个级别©2010FlukeCorporationPresentationTitle15标准电能表的主要功能•测量电压、电流、功率、相位、频率、功率因数、电能、谐波等，•安装在多表位电能表检定装置中用做系统校准的核心，或用于现场及实验室单相或多相电能表校准。©2010FlukeCorporationPresentationTitle16有奖问答1问题：交流电能由信号的哪几个参数确定？©2010FlukeCorporationPresentationTitle17功率和电能的基本概念标准电能表校准方法标准电能表校准所需标准器标准电能表校准若干注意事项主要内容©2010FlukeCorporationPresentationTitle18标准电能表国家标准GB/T17215.701-2011•2011年7月29日发布，同年12月1日实施•面向标准电能表生产厂家和对类仪表性能关注的用户©2010FlukeCorporationPresentationTitle19标准电能表检定规程JJG1085-2013•2013年6月27日发布，同年8月27日实施•由中国计量院刘丽娟、王磊和辽宁计量院唐虹编写©2010FlukeCorporationPresentationTitle20标准电能表电能测量基本误差校准方法•标准电能表有两种校准方法：标准表法和瓦秒法―标准表法：需要一个稳定的功率源和更高等级标准电能表在同一功率输出电路内接入参考标准电能表和被测标准电能表同时接通、同时测量比较参考和被测标准电能表的测量结果―瓦秒法：需要一个标准功率源和标准测时器，或足够准确的标准电能功率源定时测量，或输出一定电能量比较电能标准输出和被测标准电能表的测量结果•瓦秒法有明显的优势―校准速度快―可以不需标准表，控制简单©2010FlukeCorporationPresentationTitle21校准标准电能表•校准标准电能表的技术要点―选择、连接参考标准，设置仪表常数(电能-脉冲转换常数）:脉冲数/Wh或脉冲数/kWh―连接被测电能表,设置仪表常数：脉冲数/Wh或脉冲数/kWh―设置校准时间或标准电能输出值―时间越长，或标准电能值越大，校准准确度越高―设置预热时间电能表需要一段预热时间才能达到准确度―某些电能表输出脉冲不能直接驱动电路―需要电平适配电路©2010FlukeCorporationPresentationTitle22JJG1085-2013建议的接线图1©2010FlukeCorporationPresentationTitle23JJG1085-2013建议的接线图2©2010FlukeCorporationPresentationTitle24JJG1085-2013建议的接线图3©2010FlukeCorporationPresentationTitle25有奖问答2问题：标准电能表有哪几种校准方法？©2010FlukeCorporationPresentationTitle26功率和电能的基本概念标准电能表校准方法标准电能表校准所需标准器标准电能表校准若干注意事项主要内容©2010FlukeCorporationPresentationTitle27范围,最优年不确定度功能5080A5502A（5500A)5522A（5520A)6003A6100B（6100A）6105A电压0V至1020V0V至1020V0V至1020V0V至600V0V至1008V0V至1008V电流0µA至20.5A0µA至20.5A（11A)0µA至20.5A0A至30/90A0A至21/50/80A0A至21/50/80A功率0.11%DC0.36%AC0.08%DC0.15%AC0.022%DC0.07%AC0.038%DC0.037%AC0.022%DC0.022%AC62ppmDC62ppmAC谐波输出否否用5520A-PQ63次100次100次电能校准否否否有有有福禄克的功率校准器•福禄克提供了多种功率校准器―6105提供最高性能、最高准确度―可组成单相至四相系统―6003A为单机三相仪器©2010FlukeCorporationPresentationTitle28用6100B等来满足电能校准新要求校准电能测量仪器所需的信号―电压0~1080V和电流0~20A/50A/80A―可改变的功率因数：-180至+180相位―0~100次谐波―调制谐波(FluctuatingHarmonis)―间谐波(Interharmonics)―闪变―骤升骤降―三相不平衡―足够的准确度和溯源性©2010FlukeCorporationPresentationTitle296100系列原理方框图相位调整相位调整电压任意波形发生器电流任意波形发生器放大器额外相位数字式反馈闭环DSP数字式反馈闭环DSP仪器控制被测仪器VI主参考电流发生器©2010FlukeCorporationPresentationTitle30•用于建立电能标准•目前世界上最准确的功率电能标准源:*功率年指标：63ppm@PF=1.0*相位年指标：0.0023*电压年指标：42ppm*电流年指标：47pm•具有所有6100B全部性能和电能质量校准能力•新技术和新校准方法改善了工频电源功率的准确度最优秀的功率电能标准源-6105A©2010FlukeCorporationPresentationTitle316100B/6105A功率电能校准系统•用6100B/6105A和6101B/6106A可以组成三相或四相电源系统。L1,L2和L3对应我国三相系统的A、B、C三相。•第四相称为N相，用以仿真三相四线系统中线的电压和电流，考查其对工作系统或测量系统的影响。•6100B/6105A也可以作为辅机使用©2010FlukeCorporationPresentationTitle32可以校准交流电压表，交流电流表，功率表（三线／四线），功率因数表，相位表，伏安表，无功功率表，电能表，继电器测试仪，电量变送器，谐波表，闪变表，电能质量分析仪，电能事件记录仪…….在EMC实验室校准闪烁测试仪按照JJF1205-2008校准EMTEST公司的DPA500等仪器6140B/6145A功率电能校准系统©2010FlukeCorporationPresentationTitle33•功率P=UIcos•在低功率因数时，相位不确定度对功率的影响更大•举例：当cos(PF)=0.5(或60o)相位不确定度的重要性型号6105A6100B/6100A6003A相位60°60°60°cos0.50.50.5相位不确定度±0.0023°±0.003°±0.01°最大相位60.0023°60.003°60.01°最小相位59.9977°59.997°59.99°最大cos0.4999652350.4999546540.499848842最小cos0.5000347640.5000453440.500151142不确定度0.000069530.000090690.000302284不确定度ppm±70±91304©2010FlukeCorporat