浅析高精度数字多用电能表自动化测试系统

郭彦廷 刘 旭 国网邢台供电公司 054000

1 高精度数字电能表检定概述

高精度数字表实验室作为省级电网企业的最高量传机构，在数据传递的准确性和可靠性上担负着重要的角色。与此同时，数字多用表、多功能标准源的检定/ 校准数据也是计量测试领域的重要参数之一。高精度数字多用表还依赖于手动操作、人工读数校准、人工出具校准结果，已经不满足技术要求。近几年，国家对电网投入很大，现场监测用的仪表由原来的单一化模拟式仪表升级换代为现在的综合化数字式仪表，等级也随之升高，检测它们的标准表也随之升级为高精度数字多用表，因此每年省级电网下属单位送上来的数字多用表都在数百台甚至上千台，手动检定/ 校准工作量很大，同时数据的准确性和可靠性也存在一定的问题。

针对高精度数字表实验室存在的问题，河北电网结合高精度数字表实验室目前的实际情况，制定了相应的项目研发技术方案，购买了先进的试验测试设备，研究用于高精度数字多用表的自动化测试方法。

随着计算机技术和虚拟仪器技术在计量领域的广泛应用，我们可以充分发挥可程控计量仪器的先进功能，利用NI 公司的Labview 8.2 作为软件开发平台建立数字多用表自动化测试系统，采用高性能、多功能校准器对数字多用表进行全自动化或半自动化的计量测试。应用该系统可对所有带程控接口和不带程控接口的数字多用表进行检定或校准、数据打印、数据管理、系统维护等，人机对话非常简单、方便，测试速度快，省时省力，同时保证了量值传递的准确性，满足计量检定规程的要求。具有很强的实用性。

2 电能表测试系统技术方案概述

2.1 全自动化测试系统基础设施建设

搭建硬件环境：高精度数字多用表自动化测试系统主要是由两套多功能标准源FLUKE 5720A 和4808、计算机、打印机、GPIB 接口（IEEE488 及RS232）以及相关软件组成，系统的硬件结构框图如图1 所示，该系统可以快速准确地进行自动测试及数据处理。

多功能标准源可以输出直流电压、直流电流、交流电压、交流电流和电阻的标准信号，检定及校准3 位至8 位的数字多用表，各功能的量程都与通用的数字多用表各功能的量程相对应。多功能标准源可以自行校准并保证输出数据的准确性和可靠性，其本身带有GPIB 接口，为仪器的可程控性创造了条件。

GPIB 接口卡选用的是NI 公司生产的GPIB-USB-HS IEEE488 接口卡，此卡采用USB 接口与计算机相连接，具有接口通用性好的优点，克服了以前所用的PCI 接口的IEEE488 接口卡占用计算机硬件资源的缺点。该卡作为GPIB 系统的控者， 在测试系统中被广泛应用。

2.2 半自动化测试系统基础设施建设

搭建硬件环境：（1) 半自动化测试系统主要是由多功能标准源FLUKE 5520A、数字多用表1281、计算机、打印机、GPIB 接口及相关软件组成。（2）主要是针对不带程控接口的低等级的数字万用表和表源一体机，手动输入被检表稳定后的测量读数，同时，所述测试软件自动采集上述计量标准器（包括多功能标准源5520A 和数字多用表1281）中的相对应的参数，最后自动计算出相对误差/ 引用误差，判断被检表是否合格，并自动出具原始记录和证书。

3 系统效益及效果

项目实施过程中注重研发与实验室需求紧密结合，项目成果迅速应用到实际工作中，发挥出显著的管理效益、社会效益与经济效益。

3.1 管理效益

高精度数字多用表自动化测试系统的建设实现了实验室人员的科学化、规范化、统一化管理，提高了工作效率，保证了量传数据的准确性和可靠性，这点对电网的安全运行和日常维护具有举足轻重的作用。该系统操作性强、速度快，能够模仿人工计量的过程来实现自动化校准及检定，节省了人力物力资源，避免了人与高电压、大电流的接触，保护人员安全，同时也消除了人为误差的产生，实现了计量人员在有限的时间里“多干活，干好活”的目标。

3.2 社会效益

整个自动化测试系统实现了多套的高精度数字多用表的全自动检测，并具备可扩展的半自动数字源表测试能力，能够覆盖实验室大多数数字表的检定测试工作，使测试人员可以从单调的仪器操作中解放出来，有效地降低了人为错误的出现，提高了工作效率，缩短了送检到取样的时间，受到了实验室计量人员和各发供电企业送检客户的一致好评。

3.3 经济效益

将高精度数字多用表自动化测试系统研发的研究成果应用到实际工作中去， 实现了手动测量向自动化测量转变的的重大飞跃。该系统不仅能够高效率捕捉所需测试数据并且自动、快速、精密的进行测试，消除了各种人为误差，消弱了测试过程的随机误差及系统误差，而且其测量的准确度高、测试数据聚敛性好、重复精度高，同时又提高了数字多用表计量测试的自动化水平，减轻了劳动强度，节省了劳动时间，创造了劳动价值，为本部门创造直接经济效益达一百万余元。

4 结论

通过高精度数字多用电能表自动化测试系统实施，提高了高精度数字表实验室的自动化水平。在该项目技术方案出台之前，数字表实验室还依赖于手动操作、人工读数校准、人工出具校准结果，不但测量的工效低，而且数据的准确性会受到一定的影响。该项目实施后，数字表实验室通过该系统，模仿人工计量的过程来实现自动化校准及检定，节省了人力物力资源，避免了人与高电压、大电流的接触，保护人员安全，同时也消除了人为误差的产生，提高了实验数据的可靠性和准确性，提升了数字表实验室的检测能力和检测水平。，可推广应用于下属所有发供电企业对低等级的数字表（交直流电压、电流、电阻）的自动检定，具有很强的指导意义和实用价值。开发了多功能传递表4950 对多功能标准源4808 的自动量值传递功能模块，实现了4808 向上级的量值溯源， 从而保证了4808 的稳定运行，又节省了标准源的送检费用。

图1 自动化测试系统硬件结构框图