1.导言
跟着我国智能电网建造进程的不断推动以及相应的居民递加式阶梯电价变革形式的提出，对电能表等相关电能计量东西的要求也随之进步。依据规程《JJF 12453-2010设备式电能表型式点评纲要特殊要求停止式有功电能表（0.2 S、0.5 S、1和2级）》要求[1]，0.5 mT磁感应强度由与施加给被测外表电压同频率的电流产生，并在对被测外表最晦气的相位和方向的条件下，测验被测表的附加差错。
关于安稳磁场对电能表计量差错影响实验研讨一般选用永久磁体作为磁场产生器。经过一块或多块永久磁铁贴在电能表不同外表进行实验。设备简略，易于操作。而交变磁场的影响实验研讨设备相对杂乱。需产生旋转的交变磁场并效果于电能表三个方位正交截面。本文选用亥姆霍兹线圈作为磁场产生器，一起旋转电能表完结丈量。
2.检定体系
本文规划的体系，以微机为中心操控多设备完成全主动化丈量。运用精细步进电机精确调理磁场偏转视点，完成磁场0~360°全方位搅扰，检测“最晦气方向”。改动励磁电流同电能表作业电压相位及改动磁场相位，检测“最晦气相位”。
核算机经过RS232通讯接口发送指令至操控台，调理源设备输出电压电流至标准表和被检表，使其正常作业，丈量被检表电能差错δ0[2]。然后调理源设备输出励磁电流至亥姆霍兹线圈，使亥姆霍兹线圈几许中心磁场强度H达400 A/m。依据设定的磁场方向，调理亥姆霍兹线圈旋转。在不同的磁场方向改动励磁电流与电能表作业电压相位，核算电能差错δi。测验结束后，顺时针旋转电能表90°，再丈量电能差错。最终经过比较δ0和δi值，核算出磁场引进的电能差错δ。
δ=δi-δ0
图1为检定三相三线电能表原理图。
1.1首要部件介绍
a)核算机主动丈量软件：是整个检定体系的指挥中心。核算机经过RS232线同操控箱进行通讯。首要客户经过人机对话界面设定参数包含励磁电流相位，亥姆霍兹线圈旋转视点，电能表参数等。接着核算机发送指令至操控台调理亥姆霍兹线圈旋转视点、励磁电流相位及源输出电压电流至标准表和被检表。与此一起，处理由操控台从硬件底层传递的丈量数据，如核算被检表电能差错以及磁场引进的电能差错。最终进行报表打印、数据保存等。
b)操控台：操控台是整个硬件设备的中心，是硬件设备同核算机通讯的桥梁。它既能够衔接核算机进行全主动检定，也能够脱离核算机软件独自操控硬件进行半主动检定。操控台接收到核算机指令后操控源设备输出电流和电压至标准表和被检表。一起操控步进电机旋转，调理亥姆霍兹线圈和电能表旋转的视点。最终将丈量数据传递给核算机处理。在检测电能超差点时，宣布报警信号。
c)操控箱：操控精细步进电机驱动亥姆霍兹线圈和电能表旋转台滚动。步进电机细分度可达60000/360°。
d)亥姆霍兹线圈：直径为1 m，磁通势为400安匝；产生旋转的0~360°工频交变磁场。经过精细电机操控能够定位恣意视点，丈量“最晦气方向”。
e)源设备：三相源和励磁源。三相源电压输出规模：30 V~ 450 V；沟通电流输出规模：5 mA ~ 120 A；频率输出规模：45 Hz ~ 65 Hz。电能丈量精确度：0.05%。励磁源产生的磁场规模：0 ~ 400 A/m；调理细度：1 A/m；沟通磁场安稳度：0.05%；沟通磁场相位调理规模：0~360°，调理细度：0.01°。
1.2嵌入式软件介绍
嵌入式软件选用根据freeRTOS实时操作体系渠道。软件的首要功用包含：三相源功用、工频交变磁场功用、电能差错测验、调理亥姆霍兹线圈旋转等功用。检测体系软件完成流程：
a)初始化。将微处理器，软件操作体系、硬件进行初始化。
b)树立进程。包含树立按键进程、数据处理进程、界面显现进程、通讯进程、毛病处理进程等。
c)调用进程，完成软件操控。上位机调用通讯进程与软件进行通讯，或者是客户经过触摸屏或按键调用按键进程进行状况设置、量程设置、工频交变磁场设置、旋转视点设置、功用设置、体系设置等。再调用数据处理进程进行电压电流操控输出、交变磁场巨细和磁场相位操控、亥姆霍兹线圈视点调理，进行电能差错核算、超差报警等。
d)驱动底层，操控硬件运转。
3.检定体系立异点
一些电能表生产厂家在做磁场搅扰实验时，需手摇亥姆霍兹线圈旋转，此刻磁场方向会引进较大的差错。仅能检定几个磁场方向的差错，丈量数据单一。本文规划的亥姆霍兹线圈[3]结构示意图如图2所示，其间亥姆霍兹线圈（1）置于两个环形板中，两个环形板经过置于固定孔（9）中的4个尼龙棒进行衔接和固定。该线圈两头别离置有亥姆霍兹线圈旋转操控电机（4）和碳刷（6），经过电机操控能够绕X轴0~360°旋转。跟着亥姆霍兹线圈旋转，轴向交变磁场B在YOZ平面旋转，可对电能表两个正交截面进行实验。
电能表旋转台（2）经过托架（3）与亥姆霍兹线圈（1）衔接。被检电能表（12）置于电能表旋转台（2）上，经过核算机程控或手动操控。电能表能够在XOY平面内0~360°旋转，并可停留在恣意方向。即可对电能表剩余的一个正交截面进行实验。在上电时主动回归初始方位。0点是亥姆霍兹线圈几许中心，Y轴为亥姆霍兹线圈轴向方向。
4.差错剖析
当电能表在交变磁场搅扰下，核算电能差错δi时会引进相位差错和幅值差错。电能表一般选用电阻网络对电压进行采样，受外界磁场搅扰小。且外界磁场产生的感应电压远远小于电能表的额外电压，产生的电能差错可忽略不计。电流一般选用锰铜分流器或互感器[4]进行采样,两者对交变磁场搅扰较为灵敏。外加交变磁场在被测外表的电流丈量回路中产生感应电流，然后引进差错[5]。
式中：
W’:工频磁场搅扰下电能值。下文以单相电能表为例进行剖析，三相电能表亦然。
当励磁电流经过亥姆霍兹线圈时，会产生正弦交变磁场。磁场笔直经过电能表电流丈量回路会感应出电动势，然后产生感应电流。
亥姆霍兹线圈几许中心0点磁场强度400 A/m，则：
式中：
N = 1 T
S：电流回路等效面积。
R：电流回路等效电阻。
图2中亥姆霍兹线圈视点为0°。当工频交变磁场相位一守时，亥姆霍兹线圈旋转θ，经过电能表Y正交截面的有用磁通削减，然后产生的感应电流由I1变成I1cosθ。图3为磁场笔直经过Y正交截面，图4为磁场以θ经过Y正交截面。
当θ为定值且工频磁场相位改动，感应电流ΔI相位随之改动，电能表电流相位旋转ε，使得电能表功率因数角由0°变成ε，产生差错。电压电流功率因数角矢量图如图5所示：
5.核算机丈量软件
核算机软件操作界面分红三部分：东西栏、检定项目窗口、检定数据窗口。操作过程如下：
第一步：录入电能表类型和制造商等信息。
第二步：设置检定项目参数及检定点。生成检定数据。并保存为计划，便利下次丈量直接调用。
第三步：检定。超差检定点体系产生报警。
第四步：数据处理及保存，最终导出Word报表打印。
软件主界面如图6所示
6.检定体系的运用
云南电网运用本检定体系对某公司0.2级三相四线电能表、1.0级单相电能表进行检定。
（1）0.2级三相四线电子式多功用电能表（改换电路为互感器）标准：3×100 V,3×1.5 A,5000 imp/kWh。表1为磁场笔直效果电能表X、Y、Z正交截面磁场引进的电能差错。
表1三相四线电能表磁场引进差错
Tab.1 Error due to alternating magnetic field of three phase four wire meter
| Δφ | 0° | 90° | 180° | 270° | |
| δ(%) | X面 | -0.004 | 0.05 | 0.01 | 0.05 |
| Y面 | -0.01 | 0.03 | -0.01 | -0.02 | |
| Z面 | -0.01 | -0.02 | 0.01 | 0.02 | |
表中Δφ为励磁电流同电能表作业电压的相位差。
（2）1.0级单相电子式多功用电能表（改换电路为分流器），标准：220 V，5 A，3200 imp/kWh。
其测验曲线图如图7所示，图7中赤色曲线为Δφ=90°时，磁场方向θ与磁场引进电能差错曲线。蓝色曲线为励磁电流与作业电压相位角与电能差错曲线。
其间最晦气相位为±90°，最晦气方向为磁场笔直方向，即文中界说的电能表Z正交截面方向。由于大部分电能表分流器和互感器需选用平躺的设备方法。
7.定论
电流改换回路选用分流器较互感器电能表易受工频交变磁场影响。在最晦气相位和最晦气方向一起建立的情况下，上文中1.0级单相电能表磁场引进的差错超出《JJF12453-2010设备式电能表型式点评纲要特殊要求停止式有功电能表（0.2S、0.5S、1和2级）》要求。
生产厂家为了进步抗电磁搅扰才能，可在电能表壳内衬增加薄层高磁导率资料作为总屏蔽层，削减电磁搅扰。
参考文献
[1]JJF1245.3-2010,设备式电能表型式点评纲要特殊要求停止式有功电能表（0.2S、0.5S、1和2级）[S]
[2]JJG596-2012电子式沟通电能表检定规程[S]
[3]（波兰）Slawomir Tumansk Handbook of Magnetic Measurements[M].北京：机械工业出版社
[4]李宝树.电磁丈量技能[M].北京.中国电力出版社.
[5]周碧红，石雷兵，韩志强等.工频外磁场对电子式电能表影响[J].上海计量测验，2011,6
