計(jì)量在暫態(tài)電能質(zhì)量應(yīng)用探究

劉靜

佛山市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)中心 廣東佛山 528225

當(dāng)代，非線性設(shè)備的廣泛使用，電網(wǎng)電能的質(zhì)量日益變差，導(dǎo)致電壓電流波形發(fā)生很大的畸形變化，對(duì)原有電能計(jì)量裝置電能計(jì)量出現(xiàn)不精確的情況。電氣設(shè)備在進(jìn)行工作過(guò)程中，不僅僅會(huì)促使簡(jiǎn)諧波變化，甚至?xí)饡簯B(tài)電能質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)而威脅到電網(wǎng)的正常運(yùn)行。本文是針對(duì)電子式電能表的工作原理與誤差分析、逆變焊機(jī)的工作原理、逆變焊機(jī)的仿真分析、暫態(tài)電能質(zhì)量中逆變焊機(jī)工作對(duì)電能計(jì)量的影響進(jìn)行簡(jiǎn)單概括，僅作參考。

1 電子式電能表的工作原理與誤差分析

1.1 電子式電能表工作原理

電子式電能表開(kāi)始被相關(guān)電子企業(yè)廣泛應(yīng)用，電子式電能表的重要特征是計(jì)量精度高、負(fù)荷特性較好、功能消耗較低，電能表的電能加計(jì)單元原理如圖1示：

圖1 電能表的電能計(jì)量單元原理

1.2 電子電能表的誤差分析

電子式電能表運(yùn)行時(shí)，相關(guān)人員可以將電流通過(guò)的信號(hào)與電壓通過(guò)的信號(hào)，將這兩者通過(guò)乘法器，相乘之后產(chǎn)生的功率就將有兩種不同信號(hào)，主要目的就是為了提出即時(shí)實(shí)功率信號(hào)，所要加入的濾波器頻率處于很低的狀態(tài)，可以運(yùn)用濾波器過(guò)濾掉已經(jīng)失去作用的頻率信號(hào)，減少由于無(wú)用頻率信號(hào)對(duì)于整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中信號(hào)的影響，保證了計(jì)量的準(zhǔn)確性[1]。濾波器的功能就是電網(wǎng)運(yùn)行中已經(jīng)去除部分可能會(huì)產(chǎn)生的直流分量。因?yàn)殡娮与娔鼙淼挠?jì)量原理主要是利用乘法器去計(jì)算而得到的直流分量，積累相加所得到的信息，如果出現(xiàn)電流信號(hào)，電壓中含有直流分量，就會(huì)直接導(dǎo)致相關(guān)人員在進(jìn)行測(cè)量出現(xiàn)誤差[2]。

2 逆變焊機(jī)的工作原理

正常狀態(tài)下，暫態(tài)電能質(zhì)量對(duì)于電子電能表的運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生如何影響，這就需要專業(yè)人員對(duì)其進(jìn)行深入研究、分析。專業(yè)人員可以將逆變焊機(jī)作為研究的目標(biāo)。圖2是逆變焊機(jī)的工作原理。

圖2 逆變焊機(jī)的工作原理

逆變焊機(jī)的工作原理，主要是對(duì)交流、直流進(jìn)行整合，進(jìn)而達(dá)到逆變裝置變換的目標(biāo)，逆變焊機(jī)的逆變部分通常會(huì)選擇使用全橋逆變電路[3]。

3 逆變焊機(jī)的仿真分析

在計(jì)算逆變焊機(jī)運(yùn)行消耗的電能時(shí)，專業(yè)人員可以利用電能表的模型和理想電能計(jì)量的模型進(jìn)行綜合計(jì)算。空載階段時(shí)，通常情況下，電壓、電流是不會(huì)發(fā)生變化的，當(dāng)然就不存在計(jì)量問(wèn)題，由此可知，建立負(fù)載模型時(shí)，專業(yè)人員僅僅需要對(duì)拉弧階段與短路進(jìn)行考慮。電弧負(fù)載通常是非線性負(fù)載，當(dāng)遇到溶滴超常進(jìn)行時(shí)，電路就會(huì)出現(xiàn)短路，當(dāng)電路處于燃弧階段，點(diǎn)和負(fù)載則變?yōu)榉蔷€性負(fù)載，在逆變焊機(jī)電路運(yùn)行中，短路。燃弧階段會(huì)出現(xiàn)交替運(yùn)行的情況、由于這兩種電路運(yùn)行階段，負(fù)載不同，當(dāng)當(dāng)電弧長(zhǎng)度y＞0時(shí)，電路處于燃弧階段，氣負(fù)載電壓時(shí)U=k+yp+。

在此公式中，k，p，kr時(shí)常數(shù)，相關(guān)人員可以將k設(shè)置為20V，p設(shè)置為2V/mm，kr為25A/V，y在已經(jīng)固定的中心數(shù)值范圍之內(nèi)變化，對(duì)于使用的運(yùn)條不同，施工人員的技術(shù)與身體情況，這兩者都會(huì)對(duì)電焊長(zhǎng)度的變化幅度產(chǎn)生很大影響，同時(shí)也對(duì)變化頻率、變化規(guī)律有部分影響，專業(yè)人員可以從工程學(xué)理論開(kāi)始分析進(jìn)而創(chuàng)建焊機(jī)負(fù)載模型。一般而言，施工人員使用運(yùn)條通常的動(dòng)作頻率為1秒3到5次。，而技術(shù)熟練的情況下，一般不會(huì)出現(xiàn)太大波動(dòng)，根據(jù)這些可以研究相關(guān)人員在進(jìn)行工作時(shí)，焊接操作波動(dòng)對(duì)電壓、電流的影響，我們可以使：

y=2+1．5sin（6πt）

當(dāng)出現(xiàn)短路情況，負(fù)載電阻就會(huì)變得非常小，相關(guān)人員在運(yùn)用一般的焊條時(shí)候，可以將焊條電阻設(shè)置為0．01Ω，根據(jù)公式可以推導(dǎo)出在拉弧階段，電流與電壓的關(guān)系為：

I=25×［U-20-4-3sin（6πt）]

短路時(shí)候，電壓與電流關(guān)系是：

I=100U

通過(guò)理論分析相關(guān)人員可以建立在模型。根據(jù)相關(guān)資料可知，通常情況短路時(shí)間約占拉弧時(shí)間的3%，相關(guān)人員可以通過(guò)控制開(kāi)關(guān)滿足相關(guān)焊接要求。相關(guān)人員可以從電源端輸入交流電壓，線電壓設(shè)置為380V，經(jīng)過(guò)整流、濾波裝置，電壓已經(jīng)開(kāi)始從三相交流電變成直流電流，再經(jīng)過(guò)濾波作用獲得表較小的直流電壓，將直流電壓通過(guò)變壓裝置。

4 暫態(tài)電能質(zhì)量中逆變焊機(jī)工作對(duì)電能計(jì)量的影響

一般來(lái)說(shuō)，焊機(jī)工作周期大約是10分鐘左右，在施工過(guò)程中，焊接人員可以優(yōu)先焊接6分鐘，相關(guān)人員可以將焊接過(guò)程中一個(gè)時(shí)間段作為參考標(biāo)準(zhǔn)去研究，通過(guò)改變占空比來(lái)對(duì)焊機(jī)的功率進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，進(jìn)而去研究暫態(tài)質(zhì)量對(duì)電能計(jì)量的影響[4]。

4.1 占空比32%

專業(yè)人員可以根據(jù)對(duì)逆變電路的分析來(lái)明確逆變焊機(jī)仿真模型的大概框架，從而獲得電壓短的輸出波形圖。當(dāng)占空比時(shí)32%，經(jīng)過(guò)10秒之后電能功率20380J，而電能消耗理論值20797J，得到計(jì)量誤差2．005%。

4.2 占空比22%

在逆變電路中，相關(guān)人員可以通過(guò)運(yùn)行該仿真電路模型，獲得逆變焊機(jī)輸出端電壓波形，占空比處于22%時(shí)，大概經(jīng)過(guò)10s秒相電能表計(jì)量得到的電能是1220J，單相電能消耗的數(shù)值為10426J，通過(guò)電能量比較少計(jì)量了618J，計(jì)量誤差達(dá)1．976%，減少了誤差，保證計(jì)量的準(zhǔn)確性。

4.3 占空比12%

相關(guān)人員可以能提供過(guò)仿真分析得到仿真電路的大概模型，進(jìn)而得到電壓輸出端的波形圖，占空比為12%，10秒過(guò)后單項(xiàng)電能表的點(diǎn)能為3310J，單相電能S所消耗理論值為3374J，電能表相比理論值少計(jì)量192J，計(jì)量誤差達(dá)到1．897%，功率差是19．2W。

4.4 電能誤差分析

逆變電路占空比不同，也會(huì)出現(xiàn)不同的計(jì)量誤，對(duì)電能計(jì)量的影響也會(huì)不斷變化，逆變焊機(jī)電路占空比不斷增加，誤差就會(huì)越大。

5 結(jié)語(yǔ)

電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，相關(guān)人員需要對(duì)逆變焊機(jī)的暫態(tài)電能質(zhì)量進(jìn)行整體的分析與研究，利用相關(guān)科技軟件來(lái)建立出逆變焊機(jī)的仿真模型，根據(jù)模型分析暫態(tài)電能質(zhì)量的影響，相關(guān)人員可以通過(guò)調(diào)節(jié)占空比控制逆變焊機(jī)的電流與電壓，提高電能計(jì)量的精確性。