阅读说明：本技术 一种高压注水电机电能表在线校准仪和现场校准方法 (Online calibrator and field calibration method for electric energy meter of high-voltage water injection motor ) 是由 张学超 杨晓敏 梁福元 杨学军 蔡微微 *** 龚争辉 邹彬彬 于 2019-10-30 设计创作，主要内容包括：一种高压注水电机电能表在线校准仪和现场校准方法,控制模块对校准参数实时交互录入和显示,校准数据自动采集、校准误差自动计算、校准过程自动控制、校准报告自动生成和存储等功能；执行模块通过漏电保护开关和主控回路保险对设备和操作人员安全保护,交流接触器对负载模块三相可变负载投入和切断,三相调压器模拟高压注水电机电压互感器输出100V电压,调节三相可变负载大小改变电气主回路电流值,通过电流互感模拟高压注水电机电流互感器输出0-5A电流,负载模块通过调节可变负载值大小,改变负载电流大小,实现对被校电能表多个校准点进行校准的需要。本发明能在高压注水电机运行现场对电能表进行在线校准,减轻了岗位员工劳动强度,经济效益显著。(a control module interactively inputs and displays calibration parameters in real time, and has the functions of automatic calibration data acquisition, automatic calibration error calculation, automatic calibration process control, automatic calibration report generation and storage and the like; the execution module is used for protecting equipment and operators safely through a leakage protection switch and a master control loop fuse, the alternating current contactor is used for switching on and off a three-phase variable load of the load module, the three-phase voltage regulator simulates a voltage transformer of a high-voltage water injection motor to output 100V voltage, the three-phase variable load is adjusted to change the current value of an electric main loop, the current transformer of the high-voltage water injection motor is simulated through current mutual inductance to output 0-5A current, and the load module is used for changing the load current through adjusting the variable load value to realize the requirement of calibrating a plurality of calibration points of the calibrated electric energy meter. The invention can carry out on-line calibration on the electric energy meter on the operation site of the high-pressure water injection motor, lightens the labor intensity of post staff and has obvious economic benefit.)

一种高压注水电机电能表在线校准仪和现场校准方法

技术领域

本发明涉及油田高压注水电机电能表在线校准，属于仪器、仪表检定技术领域，具体而言是一种高压注水电机电能表在线校准仪和现场校准方法。

背景技术

油田投入开发之后，随着储层中的石油和天然气的不断开采，井底压力必然会不断的下降，同时储层压力势必会随着开发时间的增加而不断下降。为了提高原油采收率，采取向地下注入水的方式向油层补充能量，是保持压力开采较为成熟的方法，因此，油田注水已成为当前采油生产中最重要的工作之一，随着油田的开发，油田含水不断增加，产液量也与日俱增，油田的注水系统在增产、稳产中的作用也越来越突出。

胜利油田孤岛采油厂有9座高压注水站，44台高压注水电机，年耗电电量在2.4亿kw.h,整个胜利油田有59座高压注水站，350台高压注水电机，年耗电电量在20亿kw.h左右。高压注水电机的特点：一是用电电压高、单机功率大，高压注水电机额定电压为6kV,额定功率2000kw；二是连续工作时间长耗电高是油田的耗电大户。定期对高压注水电机的电能表进行定期校准，是保证高压注水电机电能的计量准确的首要任务，也是企业精细化管理的需要。

根据中华人民共和国计量法和电能表检定规程规定，电能表作为国家、企业重要的能源计量单位，必须按照规定定期进行校验，以确保计量装置的完好和正常运行。而作为油田高压注水电机（额定功率2000kw）用电计量的电能表属于II类电能表，要求每1～2年校验1次。

随着科学技术的进步和计量设备的更新改造，目前高压注水电机的电能表已更换为智能电表，自动化程度高，接线复杂，现场拆卸难度很大，基层人员再采用传统的把电能表送实验室进行检定的方法已经行不通，致使在用的电能表出现脱检现象，多次被油田质量稽查大队处罚，研发高压注水电机电能表在线校准设备和技术势在必行。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足之处，为实现高压注水电机电能表在线校准，避免在用电能表出现脱检现象，提供一种高压注水电机电能表在线校准仪和现场校准方法。

本发明包括：控制模块、执行模块和负载模块三部分，其特征是：所述控制模块主要由触摸屏、可编程序控制器、被校电能表、标准电能表等组成。控制模块是校准仪的控制指挥中心，实现对校准参数的实时交互录入和显示，整个校准过程的校准数据的自动采集、校准误差的自动计算、校准过程的自动控制、校准报告的自动生成和存储等功能；执行模块由主要由三相接线端子、漏电保护开关、主控回路保险、三相调压器、电流互感器、交流接触器、电流回路保险组成。执行模块是校准仪的执行中心，通过漏电保护开关和主控回路保险实现对设备和操作人员的安全保护；通过交流接触器实现对负载模块的三相可变负载投入和切断功能；通过三相调压器4输出100V的电压，来模拟高压注水电机电压互感器PT（6000V/100V）输出的感应电压；通过调节三相可变负载大小改变电气主回路的电流值；再通过电流互感输出0-5A电流，模拟高压注水电机电流互感器CT产生的感应电流，实现对被校电能表的在线校准；负载模块由三个可变负载组成的三相可变负载，负载模块是校准仪的负载中心，通过调节可变负载值的大小，改变负载电流的大小，实现对被校电能表多个校准点进行校准的需要。

上述一种高压注水电机电能表在线校准仪中的控制模块采用“触摸屏+可编程序控制器”作为控制指挥中心，通过点击触摸屏上设置的功能键，实现人机交互对话，完成校准参数的实时输入和输出，实现校准数据的自动采集，校准过程的自动控制，校准误差的自动计算，校准报告的自动生成存储等功能，校准数据数字显示，校准过程动态演示，画面直观生动。

一种高压注水电机电能表在线校准仪现场校准方法如下：

（1）将高压注水电机电能表在线校准仪放置在配电室合适位置，与被校电能表满足安全距离要求；

（2）把三相调压器的三相100V的Ua、Ub、Uc电压回路分别与被校电能表相应的Ua、Ub、Uc电压接线端子连接，把电流互感器的Ia和Ic电流回路分别与被校电能表对应的Ia和Ic电流接线端子连接；

（3）将三相380V电源与接线端子连接；

（4）合上漏电保护开关；

（5）在触摸屏上输入被校电能表校准需要的脉冲数n，根据被校电能表出厂参数c（2000p/kWH），计算出被校电能表的运行电量Wx(n/c)。

（6）点击触摸屏开始功能键，负载模块的三相可变负载接通，校准过程开始。

（7）当高压注水电机电能表在线校准仪接收到第一个被校电能表脉冲时，可编程序控制器自动启动标准电能表计量电量Wo；

（8）当可编程序控制器内的脉冲数达到设定值时，可编程序控制器自动停止标准电能表计量电量Wo,同时可编程序控制器将执行模块的交流接触器断开，负载模块的三相可变负载断开，校准过程结束；

（9）校准过程结束后，点击触摸屏上电能表误差计算功能键，自动计算校准误差并存储校准报告：

被校电能表校准误差r%的计算公式

r%=(Wx―Wo)/Wo ×100%

式中：Wx--被校电能表（10）运行电量，kw.h

Wo--标准电能表（6）计量电量，kw.h

（10）断开校准仪漏电保护开关，断开现场电源，验明校准三相接线端子无电后，拆除电源接线；

（11）拆除高压注水电机电能表在线校准仪和被校电能表的所有接线。

工作原理：高压注水电机电能表与普通的低压电能表在输入电压上有不同之处，普通电能表输入电压220V或380V,而高压注水电机电能表输入电压为100V,所以普通的电能表在线校准设备不能对高压注水电机电能表进行在线校准。高压注水电机电能表在线校准仪是用校准仪自带的三相调压器产生100V的电压，模拟高压注水电机电压互感器产生的二次电压100V；用校准仪自带的三个可变负载产生的0-5A电流，模拟高压注水电机电流互感器产生的二次电流，实现对高压注水电机电能表的在线校准。

本发明有益效果是：能在高压注水电机的运行现场对电能表进行在线校准，避免在用电能表出现脱检现象，不需要再把电能表拆下送检定室检定，减轻了岗位员工的劳动强度，省时省力，节省检定费用，同时也提高了计量管理工作水平，经济效益显著。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。

图1—本发明电气原理图

图2—本发明电气主接线图

图3—本发明可编程序控制器接线图

图4—本发明控制程序流程图

图5—被校电能表模拟在线校准电路图

图6—被校电能表在线校准仪触摸屏功能显示图

附图中的标记为：1.三相接线端子，2.漏电保护开关，3主控回路保险，4.三相调压器，5.电流互感器，6.标准电能表，7.交流接触器，8.三相可变负载，9.电流回路保险，10.被校电能表，11.可编程序控制器，12.触摸屏，13.一种高压注水电机电能表在线校准仪仪表盘，14.高压电机电能计量电路，A、B、C.380V三相电源，PT.高压注水电机电压互感器（6000V/100V），CT.高压注水电机电流互感器，Ua、Ub、Uc.三相调压器4的100V三相电源电压接线端子，Ia、Ic.电流互感器的电流接线端子，In.接地接线端子，a、b、c、d、e、f、g、h、f、g、h.被校电能表10接线端子。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步阐述：

如图1所示，本发明包括：控制模块、执行模块和负载模块三部分，其特征是：所述控制模块主要由触摸屏12、可编程序控制器11、被校电能表10、标准电能表6等组成。控制模块是校准仪的控制指挥中心，实现对校准参数的实时交互录入和显示，整个校准过程的校准数据的自动采集、校准误差的自动计算、校准过程的自动控制、校准报告的自动生成和存储等功能；执行模块主要由三相接线端子1、漏电保护开关2、主控回路保险3、三相调压器4、电流互感器5、交流接触器7、电流回路保险9组成。执行模块是校准仪的执行中心，通过漏电保护开关2和主控回路保险3实现对设备和操作人员的安全保护；通过交流接触器7实现对负载模块的三相可变负载8投入和切断功能；通过三相调压器4输出100V的电压，来模拟高压注水电机电压互感器PT（6000V/100V）输出的感应电压；通过调节三相可变负载8大小改变电气主回路的电流值；再通过电流互感器5输出0-5A电流，模拟高压注水电机电流互感器CT产生的感应电流，实现对被校电能表10的在线校准；负载模块由三个可变负载组成的三相可变负载8，负载模块是校准仪的负载中心，通过调节可变负载值的大小，改变负载电流的大小，实现对被校电能表10多个校准点进行校准的需要。

所述控制模块采用“触摸屏12+可编程序控制器11”作为控制指挥中心，通过点击触摸屏12上设置的功能键，实现人机交互对话，完成校准参数的实时输入和输出，实现校准数据的自动采集，校准过程的自动控制，校准误差的自动计算，校准报告的自动生成存储等功能，校准数据数字显示，校准过程动态演示，画面直观生动。

一种高压注水电机电能表在线校准仪现场校准方法如下：

如图5、图6所示，

步骤1.将高压注水电机电能表在线校准仪放置在配电室合适位置，与被校电能表10满足安全距离要求；

步骤2.把三相调压器4的三相100V的Ua、Ub、Uc电压回路分别与被校电能表10相应的Ua、Ub、Uc电压接线端子连接，把电流互感器5的Ia和Ic电流回路分别与被校电能表10对应的Ia和Ic电流接线端子连接；

步骤3.将三相380V电源与接线端子1连接；

步骤4.合上漏电保护开关2开关；

步骤5.在触摸屏12上输入被校电能表10校准需要的脉冲数n，根据被校电能表10出厂参数c（2000p/kwh），计算出被校电能表10的运行电量Wx(n/c)。

步骤6.点击触摸屏12开始功能键，负载模块的三相可变负载8接通，校准过程开始。

步骤7.当高压注水电机电能表在线校准仪接收到第一个被校电能表10脉冲时，可编程序控制器11自动启动标准电能表6计量电量Wo；

步骤8.当可编程序控制器11内的脉冲数达到设定值时，可编程序控制器11自动停止标准电能表6计量电量Wo,同时可编程序控制器11将执行模块的交流接触器7断开，负载模块的三相可变负载8断开，校准过程结束；

步骤9.校准过程结束后，点击触摸屏12上电能表误差计算功能键，自动计算校准误差并存储校准报告：

被校电能表10校准误差r%的计算公式

r%=(Wx―Wo)/Wo ×100%

式中：Wx--被校电能表10运行电量，kw.h

Wo--标准电能表6计量电量，kw.h

步骤10.断开校准仪漏电保护开关2开关，断开现场电源，验明校准三相接线端子1无电后，拆除电源接线；

步骤11.拆除高压注水电机电能表在线校准仪和被校电能表10的所有接线。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。