国家标准《多功能电能表 特殊要求》编制
来源:西安阿普顿电力技术有限公司 作者:jy 发布时间:2013-7-1 点击次数:2712

1 任务来源:
 国家标准《多功能电能表 特殊要求》标准制定项目是国家质量技术监督局《2001年制修订国家标准项目计划》第90项,由全国电工仪器仪表标准化技术委员会归口。
我国多功能电能表的开发与生产上已形成相当规模,国内具有多功能电能表生产能力的厂家有近百家, 年产量数十万只。目前多功能电能表执行的标准有原机械工业部行业标准JB/T 7656-95《多功能电度表》和原电力行业标准DL/T 614-1997《多功能电能表》,给生产、使用和检测等各方造成了一定的麻烦。
制订多功能电能表国家标准的目的在于,一方面,规范、完善并统一多功能电能表的技术要求及试验方法,使生产和使用双方有一个共同遵守的技术规范; 另一方面,本国家标准将纳入到〖电能测量和负荷控制设备标准体系〗中,标准名称定为《多功能电能表 特殊要求》。本国家标准的制定将有利于提高多功能电能表产品的质量, 促进多功能电能表的技术进步和繁荣发展。
国家标准《多功能电能表 特殊要求》起草工作组的构建得到了有关部门和行业人士的大力支持,工作组成员在标准制定工作中付出了辛勤的劳动,标准起草工作组成员单位如下:山东电力研究院、哈尔滨电工仪表研究所、华立仪表集团股份有限公司、深圳浩宁达电能仪表制造有限公司、浙江正泰仪器仪表有限公司、杭州华隆电子技术有限公司、长沙威胜电子有限公司、深圳思达仪表有限公司、上海市计量测试技术研究院、甘肃省电力公司、浙江省电力试验研究院、河南省计量测试研究所、山东省电力集团公司、湖南电力公司用电处、上海英孚特电子技术有限公司、南京电力仪表厂、深圳科陆电子科技股份公司、黑龙江省电力科学研究院、浙江万胜电力仪表公司、香港生力集团(SZ)深圳捷顺贸易有限公司
2 工作过程
2.1成立了包括计量技术检测机构、电力部门、国内主要制造单位在内的标准起草小组并与2002年7月27日召开了第1次会议。会议介绍了标准的立项情况和准备工作,对该标准在我国电能仪器仪表标准体系中的地位和拟达到的效果做了必要的说明。另外会议还结合国内外主流产品技术特性介绍了《多功能电能表》起草大纲并组织了技术讨论。与会代表结合DL/T 614 和 JB/T 7656两行业标准的多年实施情况和产品的制造和使用情况,提出对新标准起草工作的建议,完善了标准起草大纲。主要就以下技术问题进行了讨论:
⑴多功能电能表的定义、基本功能和附加功能;
⑵无功电能测量象限的确定,无功电能测量准确度;
⑶谐波电能的计量,检测和解决方法;
⑷现场一些实际情况的正确判断能力,如缺相、断相、失流、失压、欠压等;
⑸停电抄表;
⑹功耗测量,每一相电压、电流的功率消耗测量的具体要求和测量方法;
⑺仪表的通信规约采用IEC62056系列标准的可能性;
⑻安全要求,数据安全性、电能表调校安全性,不仅通过软件措施,也应有硬件要求,密码权限,分级管理;
⑼需量显示位数的要求,显示指示规范统一。
⑽仪表的外形尺寸、安装尺寸、端子的排列(标识)等机械结构方面是否应统一的问题;
⑾仪表外壳材料的试验要求,目前部分仪表壳体的阻燃性差,IEC61036的试验方法没能达到合适阻燃要求;
⑿电池要求、
2.2、在2003年9月10日前将草案汇总至标委会秘书处,根据返回的意见,完成了供起草小组讨论用的稿件后,起草工作组第二次会议于2002年12月26日至27日在深圳召开。参加会议的除工作组成员外,还邀请了部分电力行业和制造行业的代表。
会议介绍了“多功能电能表特殊要求”、“关于功率消耗的要求”、“关于短时过电流”、“关于多功能电能表的电池要求”、“关于谐波要求初稿”、“关于多功能电能表显示、机械、测试输出和数据的安全措施要求”;会议还介绍了澳大利亚《单相多功能电能表》国家标准、德国电力联合会的VDEW2.0版本的电能表规范、德国PTB-A50.7《对电能表及其附件的软件要求》以及欧洲共同体法制计量组WELMEC的《测量仪器仪表的软件要求》。工作组成员对标准起草中的关键问题进行了深入的讨论,主要涉及有以下内容:
⑴标准的结构内容按GB15284的结构,主要对多功能表提出特殊要求;
⑵关于采用OBIS的问题,按IEC62056-61的要求,根据中国的具体应用增加适当的扩展。
⑶关于显示器,(主要)功能项目汉字显示,字体高度不小于3.5 mm;电量向量的表示方法参照IEC62053-23附录C的表示,具体显示符号由起草小组给出。
⑷对辅助端子标识制定的必要性很大,部分端子参照GB/T15284-2002,其它常用功能端子应进行标识,对于端子具有多种输出功能(量)应给出区别标志。
⑸术语中应对多功能电能表、失压等给出确切的含义。
2.3、2003年,由于非典的影响,致使反馈意见推迟,起草小组根据意见修改后,形成标准《征求意见稿》。经2004年兰州会议、2005年北京会议对反馈意见进行讨论后,完成本《送审稿》,现提请标委会审查。
3、标准内容的说明
3.1总体说明
3.1.1在IEC/TC13标准体系中有关测量设备部份如下图所示: 
 

从中可以看出:IEC 62052-11 规定了所有型式电能表的通用要求,它涵盖了对电能表的机械要求、气候、电气以及电磁兼容要求。IEC 62052-21 规定了对费率和负荷控制设备的通用要求。IEC 62053-11, 3-21, 3-22, and 3-23 替代了早期的IEC 60521 / 60687 / 61036 / 61268标准,在内容上只包含对相应准确度等级电能表的特殊要求。多功能电能表在IEC/TC13的标准体系中没有考虑,主要原因是由于功能性的要求每个国家均有不同的要求,另外,对功能性的要求也不应加以限制。本标准是根据我国市场经济的发展、能量计量管理的需求,以及电能的生产、销售的特点,总结国内使用此类仪表的具体情况而制定的。标准化的对象是由单一测量机构测量并显示一种类型以上的电能(例如:有功电能和无功电能)并同时集成有附加功能的多功能电能表。其附加功能主要是指在GB/T 17215、GB/T17882和GB/T17883标准中没有包含的、且与电能计量相关,例如,最大需量指示器、时钟开关等。在“标准的电量值、机械要求、气候条件、电磁兼容性(EMC)及其试验方法”上,直接引用IEC62052-11(GB/TXXXXX)的要求,其测量单元应符合各相关电能表标准。根据JJG596-1999的要求,提出了最大需量测量准确度的试验方法.到目前为止,只有谐波对有功电能的影响;其对无功电能计量的影响以及试验方法,由于缺乏无功基准和量传体系,故标准中未涉及。
制订本标准的目的是为制造商和使用此类仪表的用户之间提供一个产品规范并使其在产品订货时作为订货技术规范的主要要求。
3.1.2、编写格式采用GB/T 1.1-2000《标准化工作导则  第1部分:标准的结构和编写规则》之规定。
3.1.3、使用本标准应与GB/T17215、GB/T17882、GB/T17883和IEC62052-11配合使用。
3.1.4、引用或参考的国家标准及技术规范
a)GB/T15284 《多费率电能表 特殊要求》
b)DL/T614《多功能电能表》
c)IEC62053-61《Electricity metering equipment( a.c.)- Particular requirements Part 61 Power consumption and voltage requirements》
d)澳大利亚国家标准AS1284.12-1995《 Electricity metering Part 12: Poly phase multifunction (non-demand) watt hour meters (class 1)》
e)欧盟法制计量组织1999年颁布的WELMEC7.1-1999《software requirements on the basis of the measuring instruments directive》。
f) 德国PTB-A 50.7 Anforderungen an elektronische und softwaregesteuerte Messgeräte und Zusatzeinrichtungen
für Elektrizität, Gas, Wasser und Wärme
g)PTB-A20.1《Elektrizitätszähler und deren Zusatzeinrichtungen》
h)新西兰CODE OF PRACTICE 4
DATA LOGGER MINIMUM FUNCTIONAL REQUIREMENTS
3.2 标准技术内容的说明
3.2.1关于范围
本标准适用于室内以及安装于表箱内使用的静止式电能测量机构、功能部件和计度(显示)器包封在一个表壳内的多功能电能表。根据IEV的定义(151-16-06 indoor):intended for operation under normal ambient conditions in a building. 室内电能表Indoor meter IEV 314-07-20 :Meter which can only be used in areas offering additional protection against environmental influences (e.g. in a house or in cabinet).
多功能电能表只要是安装在室内或表箱内、shelter使用的应满足本标准的要求,如果电能表安装在任何附加防护的环境内使用,应依据实际使用条件提出相应的附加要求。
3.2.2关于定义
根据国际电工委员会的IEV和其他相关资料,补充了几个与本标准有关的术语。
3.2.2.1多功能电能表
IEC 62053-61:1998-02 power consumption and voltage requirements中涉及了”多功能电能表”的定义:
3.1 multi-energy meter
meter which, in a single case, measure two or three types or energies (watt-hour, var-hour).
3.2 multi-function meter
basic or multi-energy meter which, in a single case, has functions that are not described in the basic standards for watt-hour, var-hour and VA-hour meters.
Note: Multi-function meters may include: maximum demand indicator, time switches, ripple control or radio receivers, pulse output devices, etc.
综合以上所述,本标准采用以下定义:
多功能电能表  multi-function electricity meter
由单一测量机构、数据处理单元、通信接口及其它功能部件组成并包封在一个表壳内,除计量并显示有功电能、无功电能外,还具有分时计量、测量最大需量等两种以上功能,并存贮和输出数据的电能表。
3.2.2.2除电能外其它电参量测量误差 (other electric parameters measuring error except energy)
除电能外其它电参量测量的百分误差按下式计算:
测量的百分误差(%)=
其它电参量为电压、电流、功率、相位角、频率和功率因数。规定被测量的基准值:电压为电能表的额定电压;电流为最大电流;频率为额定频率;功率的基准值为额定电压乘以最大电流,功率因数为1。相位角和功率因数的基准值为90电角度;功率因数的测量值应转换为电角度后,再用上式计算测量误差。
3.2.3关于功能要求
本标准中的基本功能和扩展功能均为目前常用的一些功能,但是突出了电能表的事件记录功能。请注意如下一些要求:
a)标准规定的基本功能是电能表的最低要求
b)标准规定应提供两种需量周期积算方式供选择:区间式、滑窗(差)式。
采用滑窗式结算时,当时钟调整以及发生失压时,仪表应在当前费率时段进行需量比较,然后开始一个新的需量周期。
采用区间式结算时,当费率转换、复零、时钟调整以及发生失压时,仪表应在当前费率时段进行需量比较,然后开始一个需量周期。
c)关于测量数据存贮功能,标准提出以下要求:
i)指定结算日电能数据存贮:至少能存贮前两个月或前两个结算周期的总电能和各费率的电能数据,数据转存分界时间的默认值为每月的最后一日的24时(月初零时)或设定每月1至28日内的任意时刻。
ii)指定结算日最大需量数据存贮:存贮单向或双向最大需量、各费率最大需量及其出现的日期和时间数据。至少能存贮前两个月或前两个结算周期的数据,数据转存分界时间的默认值为每月的最后一日的24时(月初零时或设定每月1至28日内的任意时刻。转存的同时,当前最大需量值应自动复零。
iii)非指定的结算日:仪表至少应能每月存贮三次总电能和各费率的电能数据,电能量值存贮时,最大需量不存贮,也不复零。存贮时间由用户设定。
    更多的非指定结算日存贮次数,可通过订货合同规定。
iiii)仪表电源失电后,所有存贮的数据保存时间至少为10年。
d)事件记录功能
标准规定的事件记录功能是电能表的最低要求
多功能电能表的事件记录能够记录其运行中或电能表内部出现的相关信息。事件日志向电能表的使用者提供了重要事件或异常事件的信息,尤其是在电能表运行期间发生的错误。另外,事件日志还收集那些有助于用户解决电网运行问题的信息。
多功能电能表的事件记录是一个非周期的存储器,主要内容有事件发生的日期和时间、事件的类型以及事件发生时刻各相关电量存储器的值。标准只规定了电能表应记录的事件的类型,没有规定事件记录的格式。
E)扩展功能
根据用户的需要,可以通过协商选择增加的功能,如:
提供停电抄录用于计费结算相关的每种电量值;负荷曲线记录功能;提供最大需量以及其它电参量的监控功能以及负荷开关控制输出功能;通过编程预置不同日、季节、周末以及节假日的费率时段等功能。
3.2.4 有关机械要求方面的一些规定
3.2.4.1 显示要求
a)关于测量值的显示识别,经查证,按IEC62056-61的要求识别每一量值在实际使用中已足够;但根据实际需要,补充了“仪表的显示器应为抄表人员提供一个可视信息,表明仪表的所有电压输入端子的电压存在”的条款。
 b)规定了应有中文标识,或同时有GB/T XXXX(IEC62056-61)规定的标识显示器的信息量至少应包括:测量数据(不少于8位)和单位、OBIS码、费率指示、有功功率、无功功率方向指示、象限提示、状态提示(电压监视、电池等)以及辅助电源、试验、设置方式、本地或远程通信等。当使用中文标识时,其组合应简明、易懂。并没有规定具体的显示格式。例如,德国VDEW规范要求的显示格式:
 

c)规定了显示器的每一数字字高不小于5mm,
仪表应显示当前象限、费率、电池的使用状态以及其它工作提示符。
d)显示内容以及显示的时间应可编程设置,并应具有检验显示器所有数字和字符完整性的自检功能。
自检出错故障一旦发生,显示器必须立即停滞在该代码上。出错代码至少包括下列故障:内部程序错误;时钟晶振频率错误;存储器故障或损坏;硬件故障。
e)另外还对仪表的显示方式设置,并应具有试验所必须的分辨力作出了规定。
3.2.4.2数据通信
仪表应有数据通信接口(例如光电接口、红外通信、RS-485总线或其它通信方式)。其技术要求和通信规约应符合有关标准的规定,例如IEC 62056-21。
3.2.4.3辅助接线端的标记
标准规定了辅助接线端及其标记应符合下图要求。
 

3.2.5有关电气要求方面的一些规定
3.2.5.1功率消耗
对多功能电能表电压回路的功率消耗规定,是按DL/T614标准的规定提出的,目前大多数制造企业都能满足。
3.2.5.2关于电源电压影响
电压在规定的工作范围内改变时引起(仪表电能测量单元)的允许误差,应分别符合GB/T 17215、GB/T 17882、GB/T 17883。
依据新修订的IEC标准,电压在0.8Un~0.9Un  和1.1 Un ~1.15 Un 范围内改变时引起(仪表电能测量单元)的允许误差,应不超过其在规定范围内允许误差改变值的3倍;当电压低于80%额定电压时,仪表的误差允许在+10%~-100%的范围内变化。
3.2.6关于准确度要求
3.2.6.1电能量的测量准确度
规定电能表的常数应保证在1%Ib(In)负荷电流、功率因数为1时,每个脉冲间隔小于1.5min。
3.2.6.2其它电参量的测量准确度
仪表测量有功功率和无功功率的准确度应符合其相应有功、无功电能测量准确度等级指数的要求。
仪表测量电压、电流有效值以及频率的准确度等级应不低于1级;相位和功率因数的测量准确度等级应不低于2级。电流的测量范围为0.05Ib至Imax;电压的测量范围为0.5Un至1.2Un;频率的测量范围为0.98至1.02的额定频率;相位的测量范围为0至180(90);功率因数的测量范围为0~1。
3.2.6.3需量的测量准确度
仪表需量的测量准确度应符合其相应有功电能测量准确度等级指数的要求。并根据JJG596-1999的要求,提出了最大需量测量准确度的试验方法

3.2.6.4内部时钟的准确度
参比温度下,内部时钟计时准确度应不大于0.5s/d。启动工作储备36h后,计时准确度应优于1s/d。
计时准确度随温度的改变量每24h 应小于0.1s/℃。
费率寄存器示值的组合误差是按GB/T15284 《多费率电能表 特殊要求》规定。

3.2.7关于数据安全性要求
为使仪表数据的安全性更高,标准提出以下软件安全措施:
抄表访问、诊断访问、设置访问以及管理访问。
提出配合的硬件措施:可封缄的设置按键以及内置开关。
仪表内部设置有开关,打开表盖才可以触到该开关。在进行管理访问时,要闭合该开关。并对电能表的数据安全提出要求:
当其它设备通过接口与仪表交换信息时,仪表的计量性能、存贮的计量数据和参数不应受到影响和改变;仪表的设置软件应注明版本号;在任何情况下,仪表的电量数据以及运行参数不应因非法操作或干扰而发生改变。
3.2.8电池要求
电池寿命应不少于10年且应保证在工作储备启动后至少工作10000h。宜采用一次性不含重金属(汞、铅、镉)的环保电池。并对电池的安装提出相关要求。

 
 
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