摘要：近年来电力系统中投入了越来越多的表源一体多功能电测量仪表，为满足这些表源一体多功能电测量仪表的自动化检定需求，研究并开发了一套自动化检定系统。系统采用统一的设备功能接口，在软件架构层面，将标准设备和被检设备都统一拆分为源和表的形式；从检定模式上归类为”标准源检表”、”标准表检源”、”标准表检表”三种模式，从而实现对各种多功能表源一体电测量仪表的自动化检定。此外，检定系统具备较强的可移植性和较高的实用性。
关键词：表源一体；电测表；电测源；自动化检定
0 引言
电测量仪表在电力系统中发挥着不可替代的监测和测量作用，得到广泛的应用，且朝着数字化、智能化的方向发展，出现了数字式测控装置、数字式功率变送装置等多功能、表源一体电测量仪表。但是目前对电测仪表的检定总体上自动化程度仍然较低，工作效率不高，急需研究适应新产品、新趋势的自动化、智能化检定技术。
目前的智能化电测量仪表，不再只是传统的标准表，或是标准源，而是表源一体化的多功能设备。文章提出了针对表源一体化设备开展自动化检定的新系统和新方法，能够适应”单三相、交直流、表源”组合而成的多功能电测仪表的自动化检定。
1 系统的应用层设计
系统采用流行成熟的C#语言开发，基于.NET Framework 4.6框架平台，可稳定运行在windows 7 SP1及以上中文操作系统中。系统基于C/S模式，数据库采用成熟稳定可靠，且便于开发的SQL Server 2008 R2。系统应用层之间相互分离，但又存在数据交互，形成一种典型的设备控制系统框架。
1.1 通信媒介模块
针对不同设备的不同通信媒介（RS232、RS422、IEEE488等），软件底层都采用相同的功能接口；至于接口内部的具体细节则根据接口的不同而不同，这样被测设备不管采用以上什么类型的接口，软件底层都能兼容，而且方便后续扩展。
1.2 统一设备功能接口
由于被检设备型号种类繁多，通信协议及规范程度各异，因此在设计软件的通信协议层时，将协议接口统一，不同规约的设备在统一的功能接口下实现各自的功能。这样有利于后期扩展新的不同协议的设备，有利于协议升级或改动时的维护过程。在软件架构层面，将设备都统一拆分为源和表的形式，并分别对外提供源和表的功能接口。设备包含源功能，则实现源的功能接口；包含表功能，则实现表的功能接口；若设备同时包含源与表的功能，则分别实现源和表的功能接口。对外提供统一相同的功能接口，极大提升了软件的可扩展性和可维护性，如图1所示。
图1 系统应用层
1.3 业务逻辑层
业务逻辑层直接调用设备应用层传入的被检设备源、表和标准设备源、表的实例。业务逻辑层无需关注设备的功能接口、设备的协议、设备的通信接口的实现，只专注于业务逻辑的实现（即检定活动的开展）。业务逻辑层采集计算检验数据存入数据库，并将数据传入UI层。
1.4 UI层
图2 UI层
UI层用于向用户展示数据以及数据的查询与导出，包括数据展示、参数配置、报表，其中参数配置又包括检定参数、系统参数、方案参数，如图2所示。数据展示是向用户展示检定过程中采集和计算的数据；参数配置是用户配置的与检定活动相关的信息，其中，方案参数是用户配置的检定点信息，检定系统根据方案自动检定；报表是检定系统的数据导出与查询部分，用户可以查询历史检定数据，也可以将数据进行导出。
2 检定过程实现
2.1 方案配置
根据系统安全性设计和实验室质量管理体系要求，首先需要进行系统登录。检定系统为不同人员提供了不同权限的登录方式。一类是管理员，为检定系统的核验、批准及质量管理人员，具有添加、删除普通用户，以及改变普通用户业务受理范围的权限；一类是普通用户，为计量检定人员，登录后可开展常规检定工作。
登录后首先配置被检设备和标准设备的基本参数信息，包括：名称、型号、版本、设备厂家、精度等级、设备类型（源、表或者源和表）、端口类别（RS232、IEEE488）、通信参数（如果端口类别为IEEE488则通信参数为空）、通信超时、源输出延时和表测量延时等。然后根据被检设备编辑检定方案，确定被检设备的类型、量程、功能等，确定试验项目。一个试验项目对应一个方案子模块，每个方案子模块还可以增加或者删除校准点；各个方案子模块包含默认的量程档位信息及要输出的电压电流幅值。各方案子模块配置完成并保存之后，汇集成一个总的方案文件，该方案文件后续可被反复调用[1]。
2.2 参数设置
方案配置完成之后，配置当前检定参数，配置内容包括：被测设备型号的选择，被测设备接口地址的指定，以及指定本次检定试验的方案路径。然后勾选本次需要的检定项目，即完成了检定参数的配置。开始测试后，软件后台根据检定方案和检定参数的配置，创建对应的源和表，控制被测源升压或者升流，控制标准表采集被测设备的电压或者电流输出。采样的数据在后台通过设备实例的发布事件与UI层的订阅事件，将后台的数据刷新显示到UI界面中。当前检定过程中各试验项目结束后该试验项目下的数据及结果将存入数据库以该项目命名的数据表中。
2.3 结果和查询
根据检定数据生成检定结果，按照要求保存原始记录文档并决定是否打印。检定证书、原始记录采用word作为原始模板，方便证书后续的导出、上传等工作。检定系统可以生成历史记录树，同时对历史记录支持查询，可以按照条件查询或者按照时间段查询。查询条件包括：设备的名称、出厂编号、证书编号、制造单位、检定员、核验员等信息，以及它们的组合；可以精确查询，也可以模糊查询，获得更广泛的查询结果。检定系统的总体运行流程如图3所示。
图3 软件检定运行流程图
3 应用实例分析
开展计量检定工作，需在满足规程规范要求的温度、湿度、防尘、防震、抗干扰等条件的场所下进行。
3.1 标准源检表模式
图4 标准源检表模式
标准源作为标准器校准被检设备的测量功能。此模式下将标准源与被检设备通过测试导线连接，计算机与标准源和被检设备通过RS232或者IEEE488通讯接口进行连接，如图4所示。软件给标准源发控制命令，标准源选择合适的量程并输出电压、电流等信号给被检设备；采集被检设备的数据作为被检值，采集标准源的数据作为标准值[2]。
3.2 标准表检源模式
图5 标准表检源模式
以标准表作为标准器校准被检源的输出功能。此模式下，标准表与被检源用测试导线连接，计算机与标准表和被检源通过RS232或IEEE488通讯接口进行连接，如图5所示。软件发控制命令给被检源，被检源选择合适的量程输出电压、电流等信号给标准表，然后采集被检源的数据作为被检值，采集标准表的数据作为标准值[3]。
3.3 标准表检表模式
以标准表为标准器具校准被检表的测量功能。此模式下，标准表和被检表通过测试导线和标准源连接。计算机与标准表、被检表和标准源通过RS232或IEEE488通讯接口进行连接，如图6所示。软件发出控制命令给标准源，标准源选择合适的量程输出电压、电流信号供给标准表和被测表，采集标准表的数据作为标准值，采集被检表的数据作为被检值[3]。
图6 标准表检表模式
3.4 应用实例
采用标准表检源模式，检定量选取”电压稳定度”和”交流电压输出准确度”；被测设备为源（以DK-56B1三相交直流指示仪表校验装置为例），标准表为Radian RD-33和Fluke 8508A，RD-33测量交流电压，8508A测量直流电压。
录入被检源和标准表的基本信息后，根据设备量程配置电压稳定度和交流电压输出准确度的检定方案，配置好的方案如表1和表2所示。
表1 电压稳定度方案配置
表2 交流电压输出准确度方案配置
方案配置完成后开始检定工作。电压稳定度试验时，软件控制被测源的电压量程切换至方案配置的量程上，并控制被测源输出电压，待输出稳定后，调用RD-33及8508A测量被测源输出的电压量并记录，连续采样60次，系统根据采样的数据自动计算标准偏差，作为2min内电压稳定度。
测试交流电压输出准确度，软件控制被测源的电压量程切换至方案配置的量程上，并输出方案中配置好的电压值。最终出具的检定数据采用标准值的方式给出[4]。由于控源过程中，被检源输出的值可能和预期值有一定的偏差（比如控源输出100V，被检源实际输出值可能为99.99878V或100.00348V），需要对被检源的输出示值进行”凑整”，凑成方案中预期的输出值。
假设Ux1为被检标准源的预期输出示值，Ux2为被检标准源的实际输出示值，Un为标准表测得的标准值，则最终的出具的检定结果，以Un+Δ作为标准值，其中Δ= Ux1 - Ux2。
4 结论
文章提出以”表”和”源”的模块化处理方法，对标准和被检的电测量仪表进行拆分，从而可以实现功能各异、表源一体化的新型电测量仪表的自动化检定。同时，系统具有较强的可移植性和广泛适用性。
参考文献：
[1]邸变连，赵园，程昱舒.指针式电测仪表自动化检定系统的开发与应用[J].山西电力，2014（8），4（187）：31.
[2]陈元杰，刘群.电测仪器仪表自校准方法浅析[J].电测与仪表，2012（10），49（10A）：42-43.
[3]陈清平，宁亮，陈兵，等.多参量电测设备自动校准软件的研究[J].中原工学院学报，2014（2），25（1）：15-16.
[4]国家能源局.DL/T 1112-2009 交直流仪表检验装置检定规程[S].北京：中国电力出版社，2009.
作者简介：
邹成伍（1990），男，工程师，主要从事电力计量检定及相关技术研究工作。
论文作者:邹成伍1,余恩1,方良飞1,叶丹2,李莉莉2,沈晴
论文发表刊物:《电力设备》2018年第34期
论文发表时间:2019/5/20
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