[发明专利]一种应用于较大直流纹波因数工况的直流电能表检定装置及检定方法

权利要求书

1.一种应用于较大直流纹波因数工况的直流电能表检定装置，它包含电压标准源、电流标准源、标准直流电能表、被检直流电能表以及误差比较器。其特征在于电压标准源由一个可控直流电压源和一个可控交流电压源组成，可控电压源的准确度小于0.5％，直流电压源输出纹波因数不大于1％，可控直流电压源输出最大电压U_DCmax为直流电能表供电直流额定电压U₀的1.2倍，可控交流电压源输出电压频率为50～300Hz可调，幅值U_a最大为直流电能表供电直流额定电压U₀的2％；电流标准源由一个可控直流电流源、一个可控交流电流源组成，可控电流源的准确度小于0.5％，可控直流电流源输出纹波因数不大于1％，可控直流电流源和可控交流电流源的最大输出电流I_max为直流电能表流经额定电压I₀的1.2倍，可控交流电流源输出电流频率为50～300Hz可调；标准直流电能表由电压、电流传感器、低通滤波器，高速AD、数字滤波器、电压累加取平均值处理模块、乘法器以及电压频率U/F脉冲变换器组成，电压电流传感器将被测电压电流变换为一定范围的电压小信号，低通滤波器对电压信号进行滤波，高速AD以固定采样时间T_s＝33.3uS进行采样，将电压电流模拟信号变换为数字信号，数字滤波器去除扰动信号，电压累加取平均值处理模块对采样信号进行累加，直至N＝1201时分别求取电压电流的平均值和乘法器将经N*T_s时间内的平均电压、平均电流以及时间相乘得到该时间内的电能W，电压频率U/F脉冲变换器将得到的电能以脉冲个数输出；误差比较器将标准直流电能表产生的电能脉冲和被测直流电能表产生的脉冲进行比较，确定被检电能表的误差。

2.基于一种应用于较大直流纹波因数工况的直流电能表检定装置，其检定方法是：

第一步：直流电压标准源闭合KD1，断开KA1，若直流电能表额定电压为U_N，若直流电能表额定电压为I_N，调节可控直流电压源，电压标准源输出电压U为U_N，直流电流标准源闭合KD2，断开KA2，调节可控直流电流源，电流标准源输出电流I分别为：0.5I_N、0.8I_N、I_N，将电压电流作用在标准直流电能表和被测直流电能表上。标准直流电能表在规定的时间内，测得各点电能分别为E₁₁、E₁₂、E₁₃；被测直流电能表对应测得各点电能分别为W₁₁、W₁₂、W₁₃，其电能绝对误差分别为Δe₁₁、Δe₁₂、Δe₁₃。

第二步：直流电压标准源闭合KD1，断开KA1，调节可控直流电压源，电压标准源输出电压U为U_N，直流电流标准源断开KD2，闭合KA2，调节可控交流电流源，电流标准源输出电流I＝I_Ncos(ωt)，f＝50Hz，将电压电流作用在标准直流电能表和被测直流电能表上。标准直流电能表在U＝U_N，I＝I_Ncos(ωt)时，在规定的时间内，测得各点电能为E₂₁；被测直流电能表测得电能为W₂₁，其电能绝对误差为Δe₂₁。

第三步：直流电压标准源断开KD1，闭合KA1，调节可控交流电压源，电压标准源输出电压U＝0.1U_Ncos(ωt)，f＝50Hz，直流电流标准源断开KD2，闭合KA2，调节可控交流电流源，电流标准源输出电流U＝0.1U_Ncos(ωt)，将电压电流作用在标准直流电能表和被测直流电能表上。改变频率f＝100Hz、150Hz、200Hz、250Hz以及300Hz，重复进行第三步检验。标准直流电能表在U＝0.1U_Ncos(ωt)，I＝I_Ncos(ωt)时，在规定的时间内，标准电能表测得电能为E_31i，被测直流电能表测得电能为W_31i，其电能绝对误差为Δe_31i其中i＝谐波次数。

第四步：直流电压标准源断开KD1，闭合KA1，调节可控交流电压源，电压标准源输出电压U＝0.1U_Ncos(ωt)，f＝50Hz，直流电流标准源断开KD2，闭合KA2，调节可控交流电流源，电流标准源输出电流I＝I_Ncos(ω(t+π))，将电压电流作用在标准直流电能表和被测直流电能表上。改变频率f＝100Hz、150Hz、200Hz、250Hz以及300Hz，重复进行第四步检验。标准直流电能表在U＝0.1U_Ncos(ωt)，I＝I_Ncos(ω(t+π))时，在规定的时间内，标准电能表测得电能为E_41i，被测直流电能表测得电能为W_41i，其电能绝对误差为Δe_41i其中i＝谐波次数。

第五步：将第二、第三步测得受无功电流影响的误差进行叠加，分别得到

(e₁₁)_i＝Δe₁₁+Δe₂₁+Δe_31i，

(e₁₂)_i＝Δe₁₂+Δe₂₁+Δe_31i，

(e₁₃)_i＝Δe₁₃+Δe₂₁+Δe_31i

其中Δe₁₁、Δe₁₂、Δe₁₃分别为第一步在0.5I_N、0.8I_N、I_N测得的误差，i表示第三步对应的不同的谐波次数。

举例计算0.5I_N下得到各次谐波分量作用下的正向的综合误差。

第六步：将第二、第四步测得受无功电流影响的误差进行叠加，分别得到

(*e₁₁)_i＝Δe₁₁+Δe₂₁+Δe_41i，

(*e₁₂)_i＝Δe₁₁+Δe₂₁+Δe_41i，

(*e₁₃)_i＝Δe₁₁+Δe₂₁+Δe_41i

其中Δe₁₁、Δe₁₂、Δe₁₃分别为第一步在0.5I_N、0.8I_N、I_N测得的误差，i表示第四步对应的不同的谐波次数。

举例计算0.5I_N下得到各次谐波分量作用下的负向的综合误差。

第七步：根据上述获得的各点误差均不大于相应仪表等级允许的最大误差则判定为合格。