電氣儀表在線校驗淺析

趙立婷+孫帥

摘 要：儀表校驗是一項要求嚴格的測試工作。按照國家校驗規程的要求，計量儀表的校驗工作是在標準校驗室內，而就我廠目前條件，儀表校驗工作只能在現場進行，且采取"標準表法"進行儀表校驗.這會由于條件限制及人為因素的影響，造成儀表校驗誤差較大且影響機組安全穩定運行。因而，如何提高儀表現場校驗的準確度、彌補不能在實驗室進行儀表校驗的不足、減少人為因素對儀表校驗準確度的影響成為儀表校驗工作迫切需要解決的問題。本文提出儀表校驗的優化方法，采用"標準源法"在線對計量儀表校驗。

關鍵詞：標準表法；在線計量儀表校驗；標準源法；

1.前言

在當前工業自動化生產過程中，電氣儀表作為不可或缺的重要組成部分，發揮著極其關鍵的作用。電氣儀表主要測量和記錄設備工作中的各項指標， 在電力系統、計量部門中應用極其廣泛。電力系統作為電氣儀表的第一大用戶，從電力設備現場調試、預防性試驗和電能計量，到電壓、電流、功率、功率因數、頻率等參數的監測，都要以儀表為基準，因此，電氣儀表的準確與否對電力系統的可靠運行起著至關重要的作用[1]。

2.儀表校驗現狀簡介

為確保測量儀表的準確度，依照國家相關規定必須定期校驗。儀表校驗是一項要求嚴格的測試工作，早期的儀表校驗由操作員來加載、解除標準信號，讀取并記錄被檢儀表的示值，通過與標準量的比較來計算誤差。首先，人眼的分辨能力有限，當指針位于兩分度線之間時，只能粗略估計指針位置，不能準確讀取儀表的示值。其次，整個工作過程繁瑣，重復性工作很多，操作員責任心和視覺疲勞也嚴重影響了校驗的準確程度。因此，在校驗測試工作中難免不出現疏忽和差錯，如果能及時發現、改正這些差錯，往往只是增加了重復勞動；如果不能及時發現，則有可能帶來嚴重的后果。這就對傳統的儀表校驗方式提出了嚴峻的挑戰。

解決上述問題的有效方法是提高儀表校驗的自動化程度，在校驗過程中盡量減少或消除人工操作。隨著計算機運算處理能力的增強、微機控制標準源技術的發展，出現了一些自動校驗儀表的方法，儀表校驗的部分工作已經可由計算機來完成，使儀表校驗的效率和準確度有了很大程度的提高。但是對于不帶數字接口的、表盤復雜的指針式儀表的自動校驗，很多專家、學者在此領域進行了大量的研究工作，但目前的校驗方法仍不夠成熟，示數識別的難題一直未有很好解決[1]。

3.儀表校驗方法分類

目前，從使用“標準”的角度，儀表校驗方法基本可歸為兩大類，第一類為早期使用的“標準表法”，這是一種“以表檢表”的校驗方法。第二類為“標準源”，是一種“以源檢表”的方法。

根據校驗過程中的人工參與操作的情況，也就是儀表校驗的“自動化程度”，可分為人工校驗、半自動校驗和全自動校驗方法。

3.1標準表法特點

標準表法的特征是利用比被校儀表準確度等級更高的儀表作為校驗過程中“比對的標準”，按照規定對儀表進行校驗。校驗儀表就是確定儀表最大引用誤差所屬范圍的過程。我廠使用的電氣指針式儀表準確度等級主要為1.5級，數字式儀表主要為0.5級。

3.2標準源法特點

標準源法的主要特征是利用標準源作為校驗過程中比對的標準，按照規定對儀表進行校驗。這種“以源檢表”方法，使標準量調節更方便、更準確，減少了手記、人算的工作量，但對于指針式儀表來說，其結果也受至人工讀數的影響。

4.我廠前期電氣儀表校驗方法

4.1在現場進行儀表校驗

就我廠目前的條件，標準校驗室暫未建成，儀表校驗無法完全滿足標準的溫度、濕度等條件，儀表校驗工作只能在現場進行，盡量使現場條件接近實驗室的標準，但不可避免會產生一定得誤差[2]。

4.2 采取標準表法進行儀表校驗

在我廠第一次輔助電源檢修、主電源檢修期間，儀表校驗均采用以表檢表的方法。用準確度相對高的繼電保護測試儀向儀表輸出電壓、電流等，人工進行記錄儀表的型號、位置等基本信息及試驗數據，每校驗完一個儀表，人工進行計算誤差，將誤差不符合規定的儀表收回、記錄，后續進行更換。雖然繼電保護測試儀的準確度等級已經相當高，但常常由于被校儀表量程多，標尺刻度特性各異，每一量程又對應多條分度線，在校驗工作中靠人員的眼盯、手調、手記、人算，不僅勞動強度大，往往校驗結果受人疲勞和讀數誤差的影響較大。

5.儀表現場校驗方法優化

儀表校驗人員通過分析研究現場儀表校驗的相關資料，結合我廠實際情況，提出儀表校驗優化方法。

5.1在線計量儀表校驗

（1）校驗前的準備

校驗前的準備工作，是在線計量儀表校驗工作中非常關鍵的一環。校驗員必須熟悉現場系統圖紙，對每一臺計量儀表的控制要求和方式深入了解，確保在校驗過程中不影響生產系統的正常運轉。

（2）在線計量儀表校驗工作的實施

在線計量儀表校驗，主要操作方式，是把儀表校驗的標準源串人控制回路，在現場模擬輸入信號，對計量儀表上、下行程示值進行校驗，再通過計算儀表基本誤差，判斷是否符合被檢儀表精度的要求。通過我們所采取的這種校驗方法，在校驗中可以發現隱藏在系統中的回路錯誤，這樣，即滿足了計量儀表精度的要求，又能夠實現控制系統的優化。

5.2采取標準源法進行儀表校驗

選定福祿克5522A多功能產品校準器作為儀表校驗的標準源?？梢孕矢鞣N測量交直流電壓、交直流電流、交直流功率、電阻、電容和溫度的精密儀表。

5522A型多產品校準器可以本地模式在前面板操作，也可以通過RS-232 或IEEE--488接口進行遠程控制。在遠地操作的情況下，有幾種現成的軟件選件可以使5522A的操作滿足各種類型的校準要求。

本地操作：

典型的本地操作包括連接校準器和被測儀器，然后按動前面板鍵盤，使校準器處于所希望的輸出模式。前面板布局方便于從左至右手動操作。使用乘10鍵和除10鍵通過單鍵操作可以很容易地增加或減少輸出值。帶背光的液晶顯示可以在不同視角和不同光線下方便地讀取。按鍵采用彩色數碼，并有良好的觸覺特性[3]。

遠地操作（RS-232）：

5522A的后面板上有兩個RS-232串行數據口：SERIAL 1 FROM HOST和SERIAL 2 TO UUT（見圖1-2）。兩個口各有其專門的用處，分別在操作時進行串行數據通訊以及在5522A的校準程序中用于控制5522A。

SERIAL 1 FROM HOST串行數據口把一臺主機終端或個人計算機和5522A連接起來?？梢赃x擇幾種方法來向5522A發送命令：可以從一臺終端輸入命令來向5522A發送； SERIAL 2 TO UUT串行數據口通過5522A把UUT和PC機或者終端連接起來（見圖1-2）。這種“穿越式”結構使得我們不需要使用PC機或終端上的兩個COM口[3]。

6.結論

在線對計量儀表進行校驗，可以發現隱藏在系統中的回路錯誤；利用5522A多功能校準器實現標準源法校驗，對于不帶數字接口的指針式儀表，實現人工讀取示數，計算機輸出電量、計算誤差等半自動校驗方式；對于帶數字通信接口的數字儀表，實現計算機輸出電量、讀取測量值、計算誤差等全自動校驗方式。兩種優化結合起來將大大提高儀表校驗效率，減少人力勞動，提高儀表校驗準確度，實現控制系統優化，保障機組安全穩定運行。

參考文獻

[1]趙書濤，基于計算機視覺的直讀儀表校驗方法研究，華北電力大學博士學位論文：趙書濤，2005：1-100

[2]周樹凱，在線計量儀表校驗淺析，中國油氣計量論壇論文集，2010：1-5

[3]福祿克公司，5522A多產品校準器用戶使用手冊，2011：1-151