一种针对单相智能电能表自动检定流水线的监测方法与流程

本发明属于自动检定流水线的监测方法技术领域，特别是涉及到一种针对单相智能电能表自动检定流水线的监测方法。

背景技术：

为了维护电能贸易结算的公平公正，智能电能表在出厂后必须经过被授权部门的合法检定，只有合格产品才能进行安装使用。随着我国智能电网的迅速发展，智能电能表的生产规模及安装数量逐年上升，传统的人工检定方式工作效率低、人力成本高，易引入主观误差，已难以满足检定工作的发展要求。

基于上述现状，技术人员开发了单相智能电能表自动检定流水线，单相智能电能表在该流水线上可以完成基本误差试验、外观检测试验、工频耐压试验等法定计量检定项目，配合生产调度平台和智能立体化仓储系统的协同工作，可以实现单相智能电能表出入库、检定、数据处理的自动化执行，满足检定工作的数量大、效率高、无人化需求。

单相智能电能表自动检定流水线最主要的功能是实现误差检定，该项功能由自动检定流水线上的误差检定装置完成，流水线上配置有多个误差检定装置，单相智能电能表在装置上接线，进行基本误差试验，依据试验数据判定其是否符合安装要求。作为一种重要的计量器具，单相智能电能表的计量误差与电力贸易结算公平具有直接关系，自动检定流水线的年检定量可达数百万只，工作负荷高，流水线性能一旦发生变化，将导致误差试验数据失准。如果这种问题不能被及时发现和纠正，将造成大量电能表检定结果失信，进而影响电能市场结算的公平公正。所以，开展针对单相智能电能表自动检定流水线的性能监测工作具有十分重要的意义。

目前的流水线性能监测方法采用体积较大的高等级标准表作为试品，沿用人工检定台质量核查方法开展工作，这种方法在自动检定流水线上应用存在以下不足：

1、标准电能表属于独立设备，无法与自动检定流水线托盘进行绑定流转，工作效率低下；

2、自动检定流水线配置有多个误差检定装置，相互独立，有必要对每一个装置都开展监测工作；

3、针对监测试验中的异常数据，尚不能直接判断属于随机异常还是流水线仪器故障。

因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种针对单相智能电能表自动检定流水线的监测方法，用来解决目前的流水线性能监测方法沿用人工检定台质量核查方法，工作效率低下，针对监测试验中的异常数据不能直接判断属于随机异常还是流水线仪器故障的技术问题。

一种针对单相智能电能表自动检定流水线的监测方法，其特征是：包括以下步骤，

步骤一、通过生产调度平台下达装置监测指令，单相智能电能表自动检定流水线自动接收智能化立体仓储系统传输的单相智能电能表试品，并将试品流转至相应预监测误差检定装置，试品的数量与预监测的装置数量一致，并且试品与预监测装置一一对应，试品位于对应的预监测装置的一个表位上；

步骤二、质量控制试验

①、在单相智能电能表试品的额定电压、额定电流、额定频率条件下，重复进行n次电能的测量，获得的n次测量值称为一个子组，其中n为大于等于10的自然数，

保持试品的额定电压、额定电流、额定频率不变，重复试验，获得d个子组，其中d为大于等于20的自然数；

②、将测量值上传至生产调度平台，生产调度平台计算过程如下：

将每个子组的测量值取算术平均值，分别获得各子组的平均值

根据公式获得每个子组的标准偏差s，

将d个子组的各子组平均值取算术平均值，获得各子组平均值的平均值

将d个子组的各子组的标准偏差s取算术平均值，获得各子组标准偏差的平均值

③、根据式(1)至(3)获得平均值控制图的中心线控制上限和控制下限

式中，A₃为与测量次数n相关的常数；

④、根据式(4)至(6)获得标准偏差s控制图的中心线CL_s、控制上限UCL_s和控制下限LCL_s：

式中，B₃，B₄为与测量次数n相关的常数；

⑤、生产调度平台根据平均值的中心线控制上限和控制下限绘制平均值控制图，

生产调度平台根据标准偏差s的中心线CL_s、控制上限UCL_s和控制下限LCL_s绘制标准偏差s控制图，

平均值控制图中，平均值均位于控制上限和控制下限之间，或者平均值连续递增或连续递减的数量均少于六个，或者平均值连续位于中心线同一侧的数量少于九个，则平均值控制图正常，

标准偏差s控制图中，标准偏差s均位于控制上限UCL_s和控制下限LCL_s之间，或者标准偏差s连续递增或连续递减的数量均少于六个，或者标准偏差s连续位于中心线CL_s同一侧的数量少于九个，则标准偏差s控制图正常，

平均值控制图正常，并且标准偏差s控制图正常，则监测的装置正常；

对监测异常的装置进行不确定度的评定及评定结果的验证；

步骤三、不确定度的评定

①、在单相智能电能表试品的额定电压、额定电流、额定频率条件下，对待验证装置上的试品进行电能测量；

②、标准不确定度评定

标准不确定度分量u(γ_x)的评定：

对试品重复测量，测量次数为m，其中m为大于等于10的自然数，将测量值与装置内的标准电能表示值比较，得到m个测量误差γ_xi，取该组误差的绝对值的算术平均值则该组测量的试验标准差为

由m次测量引入的不确定度分量为

标准不确定度分量u(γ_b)的评定：

根据公式

式中a表示被测可能值分布区间的半宽度，k表示包含因子，

标准不确定度分量u(γ_j)的评定：

根据公式

式中a表示被测可能值分布区间的半宽度，k表示包含因子，

③、合成标准不确定度

标准不确定度各分量关系为

γ_x0＝γ_x+γ_b+γ_j (11)

对上式右面各项求偏导可得

则合成标准不确定度为

④、扩展不确定度U

根据公式

U＝k·u_c(γ_x0) (12)

获得扩展不确定度U，式中，k表示包含因子，k＝2；

步骤四、不确定度评定结果的验证

将同一试品在包括待验证装置在内的M个装置上依次接线重复步骤三，其中M为大于等于3的自然数，M设定待验证装置编号为i[1,M]，通过式(7)、式(8)、式(9)、式(10)和式(12)，获得待验证装置的不确定度评定结果为U_i，

试品在M个装置全部测量完成后，获得待验证装置的电能测量数据和全部M个装置的电能的测量数据，取待验证装置测量数据的算术平均值，获得该装置测量数据均值y_i，取全部M个装置的全部电能的测量数据的算术平均值，获得全部M个装置的电能的测量数据均值

根据公式

满足式(13)，待验证装置的不确定度U_i是正确的，上述控制图异常为随机异常；

不满足式(13)，则待验证装置存在仪器设备故障。

所述A₃、B₃，B₄与测量次数n的对应关系为JJF 1033—2008《计量标准考核规范》附表C-1中的对应关系。

通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：

1.本方法可以实现对单相智能电能表自动检定流水线的监测试验，凭借与生产调度平台及智能化仓储系统的协同调度，大大缩短了监测试验所需要的时间,降低了单相智能电能表自动化检定流水线的误工时间，同时，试验流程实现无人化管理，避免了主观误差；

2.本方法试验采集数据以数据库方式保存，便于传输及留档管理，实现无纸化管理；

3.本方法将一套自动检定流水线内的误差检定装置作为不确定度评定结果的比对集合，可辨别某一装置的控制图异常是否为随机异常，排除随机异常后，表明该装置确实存在硬件故障问题；

4.本方法设计科学、操作便捷、准确可靠，确保了单相智能电能表自动检定流水线的性能可控，确保被检单相智能电能表的检定质量。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：

图1为本发明一种针对单相智能电能表自动检定流水线的监测方法的流程框图。

图2为本发明中的针对单相智能电能表自动检定流水线的监测试验基本实施方案的结构框图。

图3为本发明一种针对单相智能电能表自动检定流水线的监测方法中的计算控制限的系数表。

图4为本发明一种针对单相智能电能表自动检定流水线的监测方法的平均值控制图。

图5为本发明一种针对单相智能电能表自动检定流水线的监测方法的标准偏差s控制图。

具体实施方式

如图所示，一、本发明所涉及的主要系统构成

1、本发明设计主要系统包括生产调度平台，单相智能电能表自动检定流水线，智能化立体仓储系统。其中，生产调度平台为所述检定流水线和所述仓储系统的管理平台，负责检定任务及方案管理、仓储管理、数据管理等工作任务，在本发明中主要负责试验任务的下达、试品仓储的管理以及试验数据的计算等工作；

2、单相智能电能表自动检定流水线通过物理接驳与通信网络与所述平台及所述仓储系统无缝连接，可以实现对单相智能电能表的线上传输、试验接线、试验执行、自动分拣、自动贴标、自动装箱入库等操作，同时完成针对所述电能表的基本误差、耐压、外观等项目的检测试验，在本发明中主要执行试验试品传输、试验接线、试验数据的采集和上传等功能。

3、智能化仓储系统，所述仓储系统负责试验所用试品的出入库管理，在本发明中主要执行核查试品的储存、上线检测和下线回库等功能。

本发明所用检测试验试品为依据JJF1033-2008《计量标准考核规范》经过稳定性考核的单相智能电能表。

二、本发明所述监测方法实施流程

本发明包含的监测试验包括质量控制试验、不确定度评定试验和评定结果验证试验。上述试验执行的基本方式是：由生产调度平台建立任务，所述检定流水线接收智能化立体仓储系统传输的试品，流水线依照试验方案将试品流转至相应装置进行试验，试验完成后试品返回智能化仓储系统。

(一)质量控制试验

①.首先进行质量控制试验，质量控制试验方案要求试品数量与流水线配置的误差检定装置数相等，在额定电压、额定电流、额定频率条件下进行n(n≥10)次独立重复电能测量，将n次测量结果称为一个子组，保持上述条件不变，重复执行试验，共测量d(d≥20)个子组；

②.测得数据上传至生产调度平台，生产调度平台依据JJF1033-2008《计量标准考核规范》计算如下：

将每个子组的测量值取算术平均值，分别获得各子组的平均值

根据公式获得每个子组的标准偏差s，

将d个子组的各子组平均值取算术平均值，获得各子组平均值的平均值

将d个子组的各子组的标准偏差s取算术平均值，获得各子组标准偏差的平均值

③.依据式(1)至(3)计算平均值控制图的中心线控制上限和控制下限

④.依据式(4)至(6)计算标准偏差s控制图的中心线CL_s、控制上限UCL_s和控制下限LCL_s；

式中，A₃，B₃，B₄之值与测量次数n相关，A₃，B₃，B₄之值通过JJF 1033—2008《计量标准考核规范》附表C-1即附图3中计算控制限的系数表的表格可查；

⑤.生产调度平台根据上述关键参数分别自动绘制平均值控制图和标准偏差s控制图，分析控制图中平均值和标准偏差s情况，当平均值或标准偏差s出现一个值落在控制限以外，或者连续六点以上递增或连续六点以上递减，或者连续九点以上位于中心线同一侧时，认定上述控制图存在异常，出现控制图异常的装置，需进行不确定度评定试验及评定结果验证试验。

(二)不确定度的评定试验

①.试验步骤遵循JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》和JJF1033-2008《计量标准考核规范》等相关规范的指导,将试品与上述异常装置接线进行检定试验，在额定电压、额定电流、额定频率条件下，对电能量进行测量；

②.标准不确定度评定

测量不确定度由若干分量组成，每个分量对应代表其概率分布的标准偏差估计值，本发明中由固定表位重复检定试品，不确定度分量有：(1)由试验试品示值误差γ_x的分散性引起的不确定度分量u(γ_x)；(2)单相智能电能表自动检定流水线相应误差检定装置的测量回路误差γ_b引起的不确定度分量u(γ_b)；(3)测得误差数据γ_j修约化整引起的不确定度分量u(γ_j)。其中u(γ_x)可由一系列测量数据的标准偏差算得，即采用A类评定方法，u(γ_b)和u(γ_j)可由根据先验信息估计的概率分布算得，即采用B类评定方法。

标准不确定度分量u(γ_x)的评定：通过装置对试品重复测量，设测量次数为m(m≥10)，将测量值与装置内的标准电能表示值相减，得到m个测量误差γ_xi，取该组误差的绝对值的算术平均值则该组测量的试验标准差为

由m次测量引入的不确定度分量为

标准不确定度分量u(γ_b)的评定采用B类评定：

式中a表示被测可能值分布区间的半宽度，在这里分布区间指的是试验装置的允许误差限，k表示包含因子，经过大量试验统计分析表明，试验装置的误差属于均匀分布，因此查JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》中表2可得

标准不确定度分量u(γ_j)的评定采用B类评定：

式中a表示被测可能值分布区间的半宽度，k表示包含因子，大量试验统计分析表明由试品误差修约化整引入的标准不确定度分量属于均匀分布，因此查表可得

③.合成标准不确定度

综合上述分析，标准不确定度各分量关系可写成

γ_x0＝γ_x+γ_b+γ_j (11)

对上式右面各项求偏导可得

则合成标准不确定度可表示为

④.扩展不确定度

U＝k·u_c(γ_x0) (12)

扩展不确定度U由式(12)计算可得，在单相智能电能表自动检定流水线误差检定装置的评定过程中，包含因子k的取值一般为k＝2；

(三)不确定度评定结果的验证试验

接着进行上述评定结果的验证试验，试验时将一套自动检定流水线内的多个误差检定装置作为比对集合，试验方案要求同一试品在包括待验证装置在内的M(M≥3)个装置上依次接线试验，在额定电压、额定电流、额定频率条件下重复测量多次，设待验证装置编号为i[1,M]，通过式(7)、式(8)、式(9)、式(10)和式(12)，获得该装置的不确定度评定结果为U_i，当所述试品在全部M个装置测量完成后，可得待验证装置测量数据的算术平均值y_i和全部M个装置测量数据的算术平均值通过式(13)验证其正确性。

当且仅当式(13)不等式成立时，认为待验证装置的不确定度U_i是正确的，及上述控制图异常为随机异常。若不等式不成立，则表明被考核装置的确存在仪器设备故障，需要对相关设备采取拆解维修等纠正措施。