電子式電能表計(jì)量準(zhǔn)確性的干擾因素與解決措施

作者/潘坤明，湖州市港航管理局直屬分局

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電子式電能表計(jì)量準(zhǔn)確性的干擾因素與解決措施

作者/潘坤明，湖州市港航管理局直屬分局

文章摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，電能成為一種非常重要的商品被各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，發(fā)電、輸電、用電領(lǐng)域都離不開(kāi)電能表對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)量統(tǒng)計(jì)，計(jì)量準(zhǔn)確性直接影響到電力系統(tǒng)與電力用戶的經(jīng)濟(jì)效益。鑒于電子式電能表工作原理與其他機(jī)械表不同，在計(jì)量特征輕載上也與其他電能表存在差異，本文將對(duì)電能表計(jì)量準(zhǔn)確性干擾因素進(jìn)行分析，提出幾點(diǎn)解決對(duì)策。

關(guān)鍵詞：電子式電能表；準(zhǔn)確性；干擾性因素

在上個(gè)世紀(jì)80年代，電子式電能表得到了快速發(fā)展，并且隨著兩網(wǎng)改造工作的深入，“一戶一表”制穩(wěn)步推行，使用戶電能表數(shù)量不斷增多，使用現(xiàn)代化的技術(shù)對(duì)用戶表計(jì)自動(dòng)抄表成為必然，電子式功能表成為自動(dòng)抄表計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的重要選擇，測(cè)試精度高、頻帶寬、過(guò)載能力強(qiáng)、耗能低，比感應(yīng)式電能表優(yōu)勢(shì)更多。但很多干擾性因素都會(huì)影響到電能表計(jì)量準(zhǔn)確性，電子式電能表內(nèi)部有很多元器件，對(duì)外界干擾極為敏感，某一個(gè)元器件運(yùn)行失效就會(huì)降低電能表運(yùn)行效率，加強(qiáng)對(duì)干擾源的分析確保電能表量值準(zhǔn)確非常重要。

1.干擾因素對(duì)電子式電能表的影響

通常情況下，電子式電能表的精度高、穩(wěn)定性好，但是在惡劣的環(huán)境下或者特殊條件將使電子式電能表運(yùn)行失穩(wěn)，對(duì)電能表可靠性提出了更高要求，這是因?yàn)殡娮邮诫娔鼙硎褂脝纹瑱C(jī)，外部溫度、濕度或者熱沖擊、定額正弦振動(dòng)等都是干擾因素，造成隱蔽缺陷的外現(xiàn)。干擾可分為軟件與硬件兩種，外部軟件干擾是傳導(dǎo)與輻射兩種干擾，雷擊感應(yīng)電壓、電網(wǎng)負(fù)荷沖擊、非線性負(fù)載干擾、諧波等都會(huì)造成安裝現(xiàn)場(chǎng)的電能表亂碼或者數(shù)據(jù)丟失，但如果將其中的一個(gè)電能表拆除計(jì)量就又一次恢復(fù)正常[1]。硬件干擾則是電阻、電容、半導(dǎo)體器件、集成電路等出現(xiàn)的干擾，大量元器件批量生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)設(shè)備、工藝條件、人為操作等都會(huì)不可避免的出現(xiàn)問(wèn)題，由此，長(zhǎng)期的干擾下將造成元器件正確運(yùn)行受阻，誤差增大。甚至造成電能表運(yùn)行失穩(wěn)。

2.電能計(jì)量裝置運(yùn)行誤差分析

■2.1電流互感器輕載誤差

次電流互感器是造成電能表輕載運(yùn)行誤差的重要原因。按照《電能計(jì)量表裝置管理規(guī)程》中的相關(guān)規(guī)定，電流互感器的一側(cè)出現(xiàn)電流需要在運(yùn)行當(dāng)中將額定電流控制為一側(cè)電流的2/3，不能高于1/3。在具體運(yùn)行當(dāng)中，電流互感器出現(xiàn)1/3的額定電流，在1/10的額定電流下也在運(yùn)行，造成電流互感器始終處于輕載運(yùn)行狀態(tài)。鑒于電流互感器沒(méi)有在線性區(qū)間內(nèi)運(yùn)行，不能更好的對(duì)誤差特性進(jìn)行分析，電流互感器誤差產(chǎn)生的原因是互感器鐵芯消耗大量的激磁電流，激磁電流與鐵磁損耗造成一次與二次電流差值為2個(gè)向量，這種誤差包括比值差與相角差[2]。

■2.2電子式電能表輕載誤差分析

鑒于電能表使用信號(hào)調(diào)理、AD轉(zhuǎn)換以及數(shù)字化處理技術(shù)，配置常規(guī)機(jī)械表磁感應(yīng)，在輕載下，將對(duì)電子式電能表計(jì)量誤差造成影響，產(chǎn)生誤差的原因?yàn)椋?/p>

電能表啟動(dòng)與潛動(dòng)特性。電能表的啟動(dòng)與潛動(dòng)特性相互矛盾，在考慮到靈敏度的同時(shí)，還要考慮抗干擾性，在對(duì)這兩個(gè)指標(biāo)處理當(dāng)中會(huì)使靈敏度降低。鑒于電能表啟動(dòng)電流設(shè)計(jì)為0.2%，由此，S級(jí)計(jì)量準(zhǔn)確的電能表負(fù)載電流為0.2%～2%，要求電能表能夠順利啟動(dòng)，但對(duì)精度沒(méi)有過(guò)高要求，足以見(jiàn)得電能表小電流負(fù)荷下其準(zhǔn)確性降低。

儀用電流互感器誤差影響。儀用電流互感器與一側(cè)電流互感器都存在角差與比差問(wèn)題，儀用電流互感器一般都使用磁性材料、磁短路能夠?qū)⒓ご烹娏鳒p少，獲得電流互感器誤差特性[3]。

3.電子式電能表準(zhǔn)確性干擾因素的解決對(duì)策

■3.1軟件抗干擾對(duì)策

鑒于環(huán)境對(duì)單片機(jī)造成的影響是暫時(shí)的，很多因素都會(huì)影響單片機(jī)，并且抗干擾對(duì)策多樣，在實(shí)際工作中，即使這些干擾不能徹底消除，但依然能將干擾降到最低。首先，使用抗干擾強(qiáng)單片機(jī)，國(guó)際知名單片機(jī)綜合技術(shù)指標(biāo)比其他單片機(jī)性能更優(yōu)越，在滿足運(yùn)算能力下可以調(diào)節(jié)到最低工頻；通常情況下，干擾信號(hào)頻率與工作信號(hào)頻率接近時(shí)，會(huì)造成工作信號(hào)幅度與周期性出現(xiàn)起伏變化，要想防止出現(xiàn)這種情況，就要將干擾源找到，測(cè)試電源基本工頻為40HZ，大體與供電頻率相同，由此，對(duì)電源變壓器加屏蔽層進(jìn)行抑制將放大器輸入到屏蔽電纜中，如果電能表是高頻，則與低頻信號(hào)留有較遠(yuǎn)距離。電子式電能表需要使用A/D對(duì)電路進(jìn)行變換，可分為模擬與數(shù)字部分，能夠在A/D中分出兩個(gè)地線，模擬與數(shù)字地線，其目的是防止出現(xiàn)干擾信號(hào)竄入到電路中，將模擬與數(shù)字模擬分開(kāi)，功率與信號(hào)分開(kāi)，兩個(gè)并行布線中可以?shī)A帶一個(gè)地線([4])。

■3.2硬件抗干擾對(duì)策

電能表中很多硬件可靠性都會(huì)影響到電表運(yùn)行穩(wěn)定，這是電能表質(zhì)量保證的基礎(chǔ)，由此，需要選擇可靠性高的元器件作為電能表硬件構(gòu)成，無(wú)論元器件的質(zhì)量多好不進(jìn)行維護(hù)也會(huì)失效。由此，要想將可靠性提高就要定期檢查硬件產(chǎn)品，定期篩查，將老舊的元器件淘汰，將電阻壓低，使用電流對(duì)電路進(jìn)行檢測(cè)，比如，看門(mén)狗等電路都能將軟件抗干擾能力提高，可讓電子式電能表一端438接口與單片機(jī)分離，A、B兩個(gè)接口加強(qiáng)保護(hù)，防止出現(xiàn)工模干擾或者差模干擾。此外，還要在電表接收鐵殼上進(jìn)行外包，將其與GND管膠連接，這樣會(huì)使電磁干擾被屏蔽掉[5]。

4.結(jié)束語(yǔ)

本文主要對(duì)電子式電能表計(jì)量準(zhǔn)確性影響因素進(jìn)行了分析，并提出了幾點(diǎn)干擾因素的抑制對(duì)策，可見(jiàn)，要想使電能表計(jì)量干擾問(wèn)題解決就要系統(tǒng)、科學(xué)的配置電能表裝置，確保電子式電能表性能更加優(yōu)越。

【參考文獻(xiàn)】

＊[1]田海亭,袁瑞銘,巨漢基等.電能表計(jì)量受低壓電力線窄帶載波信號(hào)影響研究[J].電測(cè)與儀表,2014(z1):15—19,14.

＊[2]郭清營(yíng),王曉東,崔星毅等.新型電子式電能表用錳銅分流器的設(shè)計(jì)方法[J].電測(cè)與儀表,2014,51(3):20—23.

＊[3]拜潤(rùn)卿,夏巖,鄭偉等.考慮諧波因素的電鐵無(wú)功功率計(jì)量及其LabVIEW實(shí)現(xiàn)[J].電氣自動(dòng)化,2011,33(4):83—85.

＊[4]許儀勛,程浩忠,葛乃成等.諧波對(duì)無(wú)功電能表計(jì)量特性的影響[J].電網(wǎng)技術(shù),2010,29(16):56—60.

＊[5]陳丹英,方杰,王榕模等.電能表計(jì)量性能試驗(yàn)影響量試驗(yàn)裝置的實(shí)現(xiàn)[J].質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督研究,2012(2):35—39.