一種針對單相智能電能表自動檢定流水線的監測方法與流程
2023-09-21 20:07:15 2
本發明屬於自動檢定流水線的監測方法技術領域，特別是涉及到一種針對單相智能電能表自動檢定流水線的監測方法。
背景技術：
為了維護電能貿易結算的公平公正，智能電能表在出廠後必須經過被授權部門的合法檢定，只有合格產品才能進行安裝使用。隨著我國智能電網的迅速發展，智能電能表的生產規模及安裝數量逐年上升，傳統的人工檢定方式工作效率低、人力成本高，易引入主觀誤差，已難以滿足檢定工作的發展要求。
基於上述現狀，技術人員開發了單相智能電能表自動檢定流水線，單相智能電能表在該流水線上可以完成基本誤差試驗、外觀檢測試驗、工頻耐壓試驗等法定計量檢定項目，配合生產調度平臺和智能立體化倉儲系統的協同工作，可以實現單相智能電能表出入庫、檢定、數據處理的自動化執行，滿足檢定工作的數量大、效率高、無人化需求。
單相智能電能表自動檢定流水線最主要的功能是實現誤差檢定，該項功能由自動檢定流水線上的誤差檢定裝置完成，流水線上配置有多個誤差檢定裝置，單相智能電能表在裝置上接線，進行基本誤差試驗，依據試驗數據判定其是否符合安裝要求。作為一種重要的計量器具，單相智能電能表的計量誤差與電力貿易結算公平具有直接關係，自動檢定流水線的年檢定量可達數百萬隻，工作負荷高，流水線性能一旦發生變化，將導致誤差試驗數據失準。如果這種問題不能被及時發現和糾正，將造成大量電能表檢定結果失信，進而影響電能市場結算的公平公正。所以，開展針對單相智能電能表自動檢定流水線的性能監測工作具有十分重要的意義。
目前的流水線性能監測方法採用體積較大的高等級標準表作為試品，沿用人工檢定臺質量核查方法開展工作，這種方法在自動檢定流水線上應用存在以下不足：
1、標準電能表屬於獨立設備，無法與自動檢定流水線託盤進行綁定流轉，工作效率低下；
2、自動檢定流水線配置有多個誤差檢定裝置，相互獨立，有必要對每一個裝置都開展監測工作；
3、針對監測試驗中的異常數據，尚不能直接判斷屬於隨機異常還是流水線儀器故障。
因此現有技術當中亟需要一種新型的技術方案來解決這一問題。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是：提供一種針對單相智能電能表自動檢定流水線的監測方法，用來解決目前的流水線性能監測方法沿用人工檢定臺質量核查方法，工作效率低下，針對監測試驗中的異常數據不能直接判斷屬於隨機異常還是流水線儀器故障的技術問題。
一種針對單相智能電能表自動檢定流水線的監測方法，其特徵是：包括以下步驟，
步驟一、通過生產調度平臺下達裝置監測指令，單相智能電能表自動檢定流水線自動接收智能化立體倉儲系統傳輸的單相智能電能表試品，並將試品流轉至相應預監測誤差檢定裝置，試品的數量與預監測的裝置數量一致，並且試品與預監測裝置一一對應，試品位於對應的預監測裝置的一個表位上；
步驟二、質量控制試驗
①、在單相智能電能表試品的額定電壓、額定電流、額定頻率條件下，重複進行n次電能的測量，獲得的n次測量值稱為一個子組，其中n為大於等於10的自然數，
保持試品的額定電壓、額定電流、額定頻率不變，重複試驗，獲得d個子組，其中d為大於等於20的自然數；
②、將測量值上傳至生產調度平臺，生產調度平臺計算過程如下：
將每個子組的測量值取算術平均值，分別獲得各子組的平均值
根據公式獲得每個子組的標準偏差s，
將d個子組的各子組平均值取算術平均值，獲得各子組平均值的平均值
將d個子組的各子組的標準偏差s取算術平均值，獲得各子組標準偏差的平均值
③、根據式(1)至(3)獲得平均值控制圖的中心線控制上限和控制下限
式中，A3為與測量次數n相關的常數；
④、根據式(4)至(6)獲得標準偏差s控制圖的中心線CLs、控制上限UCLs和控制下限LCLs：
式中，B3，B4為與測量次數n相關的常數；
⑤、生產調度平臺根據平均值的中心線控制上限和控制下限繪製平均值控制圖，
生產調度平臺根據標準偏差s的中心線CLs、控制上限UCLs和控制下限LCLs繪製標準偏差s控制圖，
平均值控制圖中，平均值均位於控制上限和控制下限之間，或者平均值連續遞增或連續遞減的數量均少於六個，或者平均值連續位於中心線同一側的數量少於九個，則平均值控制圖正常，
標準偏差s控制圖中，標準偏差s均位於控制上限UCLs和控制下限LCLs之間，或者標準偏差s連續遞增或連續遞減的數量均少於六個，或者標準偏差s連續位於中心線CLs同一側的數量少於九個，則標準偏差s控制圖正常，
平均值控制圖正常，並且標準偏差s控制圖正常，則監測的裝置正常；
對監測異常的裝置進行不確定度的評定及評定結果的驗證；
步驟三、不確定度的評定
①、在單相智能電能表試品的額定電壓、額定電流、額定頻率條件下，對待驗證裝置上的試品進行電能測量；
②、標準不確定度評定
標準不確定度分量u(γx)的評定：
對試品重複測量，測量次數為m，其中m為大於等於10的自然數，將測量值與裝置內的標準電能表示值比較，得到m個測量誤差γxi，取該組誤差的絕對值的算術平均值則該組測量的試驗標準差為
由m次測量引入的不確定度分量為
標準不確定度分量u(γb)的評定：
根據公式
式中a表示被測可能值分布區間的半寬度，k表示包含因子，
標準不確定度分量u(γj)的評定：
根據公式
式中a表示被測可能值分布區間的半寬度，k表示包含因子，
③、合成標準不確定度
標準不確定度各分量關係為
γx0＝γx+γb+γj (11)
對上式右面各項求偏導可得
則合成標準不確定度為
④、擴展不確定度U
根據公式
U＝k·uc(γx0) (12)
獲得擴展不確定度U，式中，k表示包含因子，k＝2；
步驟四、不確定度評定結果的驗證
將同一試品在包括待驗證裝置在內的M個裝置上依次接線重複步驟三，其中M為大於等於3的自然數，M設定待驗證裝置編號為i[1,M]，通過式(7)、式(8)、式(9)、式(10)和式(12)，獲得待驗證裝置的不確定度評定結果為Ui，
試品在M個裝置全部測量完成後，獲得待驗證裝置的電能測量數據和全部M個裝置的電能的測量數據，取待驗證裝置測量數據的算術平均值，獲得該裝置測量數據均值yi，取全部M個裝置的全部電能的測量數據的算術平均值，獲得全部M個裝置的電能的測量數據均值
根據公式
滿足式(13)，待驗證裝置的不確定度Ui是正確的，上述控制圖異常為隨機異常；
不滿足式(13)，則待驗證裝置存在儀器設備故障。
所述A3、B3，B4與測量次數n的對應關係為JJF 1033—2008《計量標準考核規範》附表C-1中的對應關係。
通過上述設計方案，本發明可以帶來如下有益效果：
1.本方法可以實現對單相智能電能表自動檢定流水線的監測試驗，憑藉與生產調度平臺及智能化倉儲系統的協同調度，大大縮短了監測試驗所需要的時間,降低了單相智能電能表自動化檢定流水線的誤工時間，同時，試驗流程實現無人化管理，避免了主觀誤差；
2.本方法試驗採集數據以資料庫方式保存，便於傳輸及留檔管理，實現無紙化管理；
3.本方法將一套自動檢定流水線內的誤差檢定裝置作為不確定度評定結果的比對集合，可辨別某一裝置的控制圖異常是否為隨機異常，排除隨機異常後，表明該裝置確實存在硬體故障問題；
4.本方法設計科學、操作便捷、準確可靠，確保了單相智能電能表自動檢定流水線的性能可控，確保被檢單相智能電能表的檢定質量。
附圖說明
以下結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步的說明：
圖1為本發明一種針對單相智能電能表自動檢定流水線的監測方法的流程框圖。
圖2為本發明中的針對單相智能電能表自動檢定流水線的監測試驗基本實施方案的結構框圖。
圖3為本發明一種針對單相智能電能表自動檢定流水線的監測方法中的計算控制限的係數表。
圖4為本發明一種針對單相智能電能表自動檢定流水線的監測方法的平均值控制圖。
圖5為本發明一種針對單相智能電能表自動檢定流水線的監測方法的標準偏差s控制圖。
具體實施方式
如圖所示，一、本發明所涉及的主要系統構成
1、本發明設計主要系統包括生產調度平臺，單相智能電能表自動檢定流水線，智能化立體倉儲系統。其中，生產調度平臺為所述檢定流水線和所述倉儲系統的管理平臺，負責檢定任務及方案管理、倉儲管理、數據管理等工作任務，在本發明中主要負責試驗任務的下達、試品倉儲的管理以及試驗數據的計算等工作；
2、單相智能電能表自動檢定流水線通過物理接駁與通信網絡與所述平臺及所述倉儲系統無縫連接，可以實現對單相智能電能表的線上傳輸、試驗接線、試驗執行、自動分揀、自動貼標、自動裝箱入庫等操作，同時完成針對所述電能表的基本誤差、耐壓、外觀等項目的檢測試驗，在本發明中主要執行試驗試品傳輸、試驗接線、試驗數據的採集和上傳等功能。
3、智能化倉儲系統，所述倉儲系統負責試驗所用試品的出入庫管理，在本發明中主要執行核查試品的儲存、上線檢測和下線回庫等功能。
本發明所用檢測試驗試品為依據JJF1033-2008《計量標準考核規範》經過穩定性考核的單相智能電能表。
二、本發明所述監測方法實施流程
本發明包含的監測試驗包括質量控制試驗、不確定度評定試驗和評定結果驗證試驗。上述試驗執行的基本方式是：由生產調度平臺建立任務，所述檢定流水線接收智能化立體倉儲系統傳輸的試品，流水線依照試驗方案將試品流轉至相應裝置進行試驗，試驗完成後試品返回智能化倉儲系統。
(一)質量控制試驗
①.首先進行質量控制試驗，質量控制試驗方案要求試品數量與流水線配置的誤差檢定裝置數相等，在額定電壓、額定電流、額定頻率條件下進行n(n≥10)次獨立重複電能測量，將n次測量結果稱為一個子組，保持上述條件不變，重複執行試驗，共測量d(d≥20)個子組；
②.測得數據上傳至生產調度平臺，生產調度平臺依據JJF1033-2008《計量標準考核規範》計算如下：
將每個子組的測量值取算術平均值，分別獲得各子組的平均值
根據公式獲得每個子組的標準偏差s，
將d個子組的各子組平均值取算術平均值，獲得各子組平均值的平均值
將d個子組的各子組的標準偏差s取算術平均值，獲得各子組標準偏差的平均值
③.依據式(1)至(3)計算平均值控制圖的中心線控制上限和控制下限
④.依據式(4)至(6)計算標準偏差s控制圖的中心線CLs、控制上限UCLs和控制下限LCLs；
式中，A3，B3，B4之值與測量次數n相關，A3，B3，B4之值通過JJF 1033—2008《計量標準考核規範》附表C-1即附圖3中計算控制限的係數表的表格可查；
⑤.生產調度平臺根據上述關鍵參數分別自動繪製平均值控制圖和標準偏差s控制圖，分析控制圖中平均值和標準偏差s情況，當平均值或標準偏差s出現一個值落在控制限以外，或者連續六點以上遞增或連續六點以上遞減，或者連續九點以上位於中心線同一側時，認定上述控制圖存在異常，出現控制圖異常的裝置，需進行不確定度評定試驗及評定結果驗證試驗。
(二)不確定度的評定試驗
①.試驗步驟遵循JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》和JJF1033-2008《計量標準考核規範》等相關規範的指導,將試品與上述異常裝置接線進行檢定試驗，在額定電壓、額定電流、額定頻率條件下，對電能量進行測量；
②.標準不確定度評定
測量不確定度由若干分量組成，每個分量對應代表其概率分布的標準偏差估計值，本發明中由固定表位重複檢定試品，不確定度分量有：(1)由試驗試品示值誤差γx的分散性引起的不確定度分量u(γx)；(2)單相智能電能表自動檢定流水線相應誤差檢定裝置的測量迴路誤差γb引起的不確定度分量u(γb)；(3)測得誤差數據γj修約化整引起的不確定度分量u(γj)。其中u(γx)可由一系列測量數據的標準偏差算得，即採用A類評定方法，u(γb)和u(γj)可由根據先驗信息估計的概率分布算得，即採用B類評定方法。
標準不確定度分量u(γx)的評定：通過裝置對試品重複測量，設測量次數為m(m≥10)，將測量值與裝置內的標準電能表示值相減，得到m個測量誤差γxi，取該組誤差的絕對值的算術平均值則該組測量的試驗標準差為
由m次測量引入的不確定度分量為
標準不確定度分量u(γb)的評定採用B類評定：
式中a表示被測可能值分布區間的半寬度，在這裡分布區間指的是試驗裝置的允許誤差限，k表示包含因子，經過大量試驗統計分析表明，試驗裝置的誤差屬於均勻分布，因此查JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》中表2可得
標準不確定度分量u(γj)的評定採用B類評定：
式中a表示被測可能值分布區間的半寬度，k表示包含因子，大量試驗統計分析表明由試品誤差修約化整引入的標準不確定度分量屬於均勻分布，因此查表可得
③.合成標準不確定度
綜合上述分析，標準不確定度各分量關係可寫成
γx0＝γx+γb+γj (11)
對上式右面各項求偏導可得
則合成標準不確定度可表示為
④.擴展不確定度
U＝k·uc(γx0) (12)
擴展不確定度U由式(12)計算可得，在單相智能電能表自動檢定流水線誤差檢定裝置的評定過程中，包含因子k的取值一般為k＝2；
(三)不確定度評定結果的驗證試驗
接著進行上述評定結果的驗證試驗，試驗時將一套自動檢定流水線內的多個誤差檢定裝置作為比對集合，試驗方案要求同一試品在包括待驗證裝置在內的M(M≥3)個裝置上依次接線試驗，在額定電壓、額定電流、額定頻率條件下重複測量多次，設待驗證裝置編號為i[1,M]，通過式(7)、式(8)、式(9)、式(10)和式(12)，獲得該裝置的不確定度評定結果為Ui，當所述試品在全部M個裝置測量完成後，可得待驗證裝置測量數據的算術平均值yi和全部M個裝置測量數據的算術平均值通過式(13)驗證其正確性。
若且唯若式(13)不等式成立時，認為待驗證裝置的不確定度Ui是正確的，及上述控制圖異常為隨機異常。若不等式不成立，則表明被考核裝置的確存在儀器設備故障，需要對相關設備採取拆解維修等糾正措施。