国家技术监督局于1993年发布实施的《交流电量变换为直流电量的电工测量变送器》国家技术标准和原电力工业部于1994年11月1日发布实施的《电测量变送器检定规程》中均规定，在鉴定变送器时应进行响应时间测定。但对此检定项目，各发、供电单位的检定部门都束手无策。笔者的研究表明，可利用微机控制高速采样数字多用表进行电测量变送器响应时间的测定。

1　经典的测量方法
　　变送器响应时间的长短，直接影响采集和传送电网各发电机、主变、线路等各种电气量参数的速度。规程规定：电测量变送器的响应时间不得大于400 ms。其测量是通过输入一上升阶跃信号，使输出产生一个由0%到90%的变化；输入一下降阶跃信号，使输出产生一个由100%到10%的变化进行测定。上升和下降阶跃引起输出的变化均不得大于国家标准规定的时间。该项目测定的常规做法是：使用慢扫描记忆示波器，分别测量在上升阶跃和下降阶跃下变送器输出量变化过程的时间。

2　一种新测量方法的探讨和实现
2.1　测量方法的提出和原理框图
　　笔者在开发《电测量变送器微机检定管理系统》科研课题时，为避免采用慢扫描记忆示波器测试响应时间这种耗资、耗时的原始做法，进行了多方面的试验探索，认真分析后认为，要在不到0.5　s时间内完成上升或下降阶跃响应时间测试，用手工操作是不能凑效的，要完成该项目测试必须具备：有能够实现多方面控制准确、速度快的设备和手段，有一台准确度高的自动读取变送器输出量数据并能计时的表计、有一组合断速度快的开关。这些条件在开发的课题中完全具备。从而，产生了通过计算机同时控制测量精度为0.01%的高速采样的HP34401A数表、提供阶跃信号的三相电源和接线变换箱开关的通断，实现响应时间的测定新思路。经过半年多的反复试验、改进，终于达到了全自动测定变送器响应时间的目的。其原理框图如图1所示。

图1　原理框图
Fig.1　Schematic diagram of the measurement

2.2　软件设计
　　微机控制三相电源、变送器接线变换箱和数表的软件采用Foxpro语言和汇编语言混合编写，其上升阶跃响应时间程序流程图如图2，下降阶跃与此相类似。

图2　程序流程图
Fig.2　Flow chart

2.3　测量的实现
　　上升阶跃响应时间的测定: 微机控制三相电源达到变送器输入额定值，并保证稳定，紧接着控制输入端开关闭合，给变送器施加一个上升的输入阶跃，微机在1 s内连续不断地读取数表高速测得的变送器输出电压量和相应的时间，完成上升阶跃响应时间测量。
　　下降阶跃响应时间测定的控制过程与上升阶跃响应时间的测定基本相同，不同之处在于微机控制的输入开关是从闭合状态突然断开。
　　上升和下降阶跃响应时间的变化曲线如图3和图4所示。
2.4　测量精度分析
　　由图3和图4测定的响应时间曲线可以看出，测量的准确性主要与微机发令同时控制数表和接线变换箱的过程、数表的采样速度、接线变换箱开关的通断时间有关。根据试验掌握微机通过IEEE-488总线发令控制一次时间为1　ms，开关动作时间为12～20　ms。为提高测量的准确性，编程时应扣除有关因素的影响，上升阶跃和下降阶跃的实际响应时间按下述计算：
　　　　　　　　S＝M－C－K－X　　(1)
式中　S为实际响应时间；M为数表读取90%（10%）输出电压名义值的时刻；C为微机控制总线一次时间；K为开关动作时间；X为数表非90%（10%）正点采样时间差。

v、v₁和v₂为上升阶跃90%及相邻点数表读数；
t₀、t₁和t₂分别为发令控制、开关动作和闭合时刻；
t、t₃和t₄为上升阶跃90%及相邻点对应时间；
A、A₁和A₂为上升阶跃90%及相邻点座标位置。
图3　上升阶跃响应时间变化曲线
Fig.3　Response time curve in ascending leap

v^′、v^′₁和v^′₂为下降阶跃10%及相邻点数表读数；
t^′₀、t^′₁、t^′₂分别为发令控制、开关动作和断开时刻；
t^′、t^′₃、t^′₄为下降阶跃10%及相邻点对应时间；
A^′、A^′₁、A^′₂为下降阶跃10%及相邻点座标位置
图4　下降阶跃响应时间变化曲线
Fig.4　Response time curve in descending leap

　　从微机记取数表读得90%（10%）输出电压和对应时间分析，数表和微机的时钟虽准，但由于采样间隔不一样和数表内电路的工作过程不能达到理想状态，图中的v、v^′和t、t^′不等于90%（10%）规定值，存在着一个时间差。为克服阶跃过程中时段的误差，在以v(v^′)的相邻点v₁、v₂（v^′₁、v^′₂）线性（曲线上相邻点间直线与弧度比较，引起误差仅有微秒级，可忽略）计算中应扣除这种因素的时间。具体作法是：首先从微机记取的数值判定最靠近90%（10%）的电压点，然后按下式计算
　　　　　当>90%时　　(2)
　　　　　当<90%时　　(3)
　　　　　当>10%时　　(4)
　　　　　当<10%时　　(5)
　　X＝0　　　　　　　　　当90%(或10%)时
式中　v₀、v^′₀分别为变送器输出额定值的90%和10%标准值。
　　接线变换箱开关动作时间为12～20 ms,12 ms为常量，加上可能变化的中间值4 ms，编程时代入K值，这样，可能产生的误差为±4 ms。
　　从公式(1)可知，通过编程扣除测试过程有关因素影响，可能产生的误差仅为K项误差即±4　ms。

3　测量结果的验证
　　为验证应用本文方法测量响应时间的准确性,由福建省电力试验研究所采用日本横河DL1200A型慢扫描记忆示波器，时间轴测量精度为0.01%，对山东烟台亚新利电气有限公司生产的各种交流电量变送器进行响应时间的测量比较。现将对三相有功功率变送器(型号为FS100B-P，5 A 100 V，直流输出0～5 V，等级为0.5级）采用两种方法测量的结果叙述如下。
　　用本文方法测量的数据见表1、表2（未扣除有关因素影响时间的实际读取数据）。

表1　上升阶跃输出变化测量清况
Tab.1　Output result of mesuremented in ascending leap

表2　下降阶跃输出变化测量清况
Tab.2　Output result of mesuremented in descending leap