單相電子式電能表誤差測(cè)量值的不確定度評(píng)定

李晶鑫

【摘 ?要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力在我國(guó)人民群眾的工作生活中所占比重越來(lái)越大，基本上現(xiàn)在各行各業(yè)的發(fā)展都離不開(kāi)電力。單相電子式電能表是眾多電表中的一種，其在日常的使用中會(huì)有一定的誤差值，全文結(jié)合過(guò)往經(jīng)驗(yàn)及實(shí)際情況，對(duì)單相電子式電能表誤差測(cè)量值的不確定度進(jìn)行評(píng)定，以供參考。

【關(guān)鍵詞】電子式電能表;誤差測(cè)量;不確定度評(píng)定

電力是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，離開(kāi)了電力各行各業(yè)都無(wú)法生存，隨著近年來(lái)經(jīng)濟(jì)增速加快，全國(guó)每年的用電量也在大幅度提升，因此就產(chǎn)生了很多關(guān)于電能計(jì)量的問(wèn)題。因此就需要在實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可的常規(guī)條件下，對(duì)電能計(jì)量表的誤差值進(jìn)行評(píng)定，為供電方和用電方提供一個(gè)相對(duì)公平電力交易環(huán)境。

一、單相電子式電能表簡(jiǎn)介

單相電子式電能表的優(yōu)點(diǎn)是比普通的感應(yīng)式電子表精準(zhǔn)度高、功耗低、啟動(dòng)電流小、負(fù)載范圍寬，且沒(méi)有機(jī)械磨損，近年來(lái)受到諸多企業(yè)及家庭用戶(hù)的青睞。單相電子式電能表適用于計(jì)量額定頻率在50hz-60hz之間的單相交流有功電能，固定安裝在室內(nèi)使用，適用環(huán)境溫度在-20℃-+55℃之間，相對(duì)溫度不超過(guò)85%，并且空氣中不能有腐蝕性氣體、灰塵及凝露等雜物。

二、單相電子式電能表誤差檢定操作過(guò)程

本次測(cè)量使用的電表為某廠家提供的2.0級(jí)、10（60）A寬量程單相電子式交流表，測(cè)量工具為0.05級(jí)單相電能表測(cè)量裝置，型號(hào)為YC-1893D，測(cè)量依據(jù)為JJG596-2012《電子式交流電能表》檢定規(guī)程及JJG597-2005《交流電能表檢定裝置》檢定規(guī)程。

首先對(duì)電表的外觀進(jìn)行檢查，確定外觀無(wú)明顯破損，液晶屏顯示正常，無(wú)燒毀的焦糊氣味，搖晃電表沒(méi)有元器件脫落碰撞的聲音;其次把需要測(cè)量的電能表安裝在指定的檢測(cè)位置，在電腦上正確選擇測(cè)量流程，輸入被檢電表的型號(hào)、精度等級(jí)及測(cè)量范圍等，然后使用上述測(cè)量工具進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè);最后在測(cè)量完成時(shí)，打印測(cè)量結(jié)果報(bào)告和原始記錄。

三、誤差測(cè)量值的不確定評(píng)定過(guò)程及結(jié)果

1、誤差測(cè)量值的不確定評(píng)定過(guò)程

本次測(cè)量選擇在兩種情況下進(jìn)行，首先對(duì)被檢測(cè)的電表施加220V電壓、10A電流，在cos =1.0負(fù)載條件下，重復(fù)測(cè)量10次，得到最終的誤差數(shù)據(jù)列;其次對(duì)被檢測(cè)的電表施加220V電壓、10A電流，將cos 數(shù)值變?yōu)?.5L并在感性負(fù)載條件下，重復(fù)10次測(cè)量，得到最終的檢測(cè)數(shù)據(jù)（見(jiàn)表1）。

2、誤差測(cè)量值的不確定評(píng)定結(jié)果

在220V電壓、10A電流和cos =1.0時(shí)，對(duì)2.0級(jí)單相交流電能表的測(cè)量結(jié)果如下：示值誤差測(cè)量值的平均值為`yx=-0.067%;示值誤差測(cè)量值的不確定度為U=0.13%，k=2。

在220V電壓、10A電流和cos =0.5L時(shí)，對(duì)2.0級(jí)單相交流電能表的測(cè)量結(jié)果如下：示值誤差測(cè)量值的平均值為`yx=+0.028%;示值誤差測(cè)量值的不確定度為U=0.14%，k=2[1]。

四、單相電子式電能表產(chǎn)生誤差的原因及處理方法

1、諧波

通常情況下供電方給用電方提供的交流電為50HZ，但在實(shí)際使用的過(guò)程中因?yàn)橛蟹蔷€性用戶(hù)的存在，導(dǎo)致諧波的出現(xiàn)。諧波對(duì)電力系統(tǒng)的危害比較大，其主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面，第一，會(huì)產(chǎn)生串、并聯(lián)諧振，出現(xiàn)過(guò)電流、過(guò)電壓;第二，會(huì)增加設(shè)備損耗，使設(shè)備發(fā)熱嚴(yán)重，縮短使用壽命;第三，誤觸發(fā)繼電保護(hù)裝置，長(zhǎng)此以往降低設(shè)備的可靠性和靈敏度。

諧波的產(chǎn)生究其原因是因?yàn)榉蔷€性用戶(hù)造成的，因此想要解決諧波的問(wèn)題，只有對(duì)非線性用戶(hù)加以控制才可以。從理論上來(lái)講，可以對(duì)非線性用戶(hù)向系統(tǒng)反饋的諧波電能進(jìn)行計(jì)量，然后根據(jù)計(jì)量進(jìn)行合理的收費(fèi)，但在實(shí)際使用過(guò)程中，因?yàn)橹C波對(duì)電能表所造成的危害導(dǎo)致其計(jì)量出現(xiàn)誤差，使得線性用戶(hù)的電能表計(jì)量的是基波電能與諧波電能之和，計(jì)量誤差是正的;非線性用戶(hù)的電能表計(jì)量的是基波電能與諧波電能之差，計(jì)量誤差是正的。這樣一來(lái)，對(duì)于供電方及線性用戶(hù)都是非常不公平的。

因此想要正確解決諧波導(dǎo)致的電能表計(jì)量誤差，應(yīng)當(dāng)使用濾波器將基波與諧波分開(kāi)，分別計(jì)算出基波電能與諧波電能，在對(duì)兩種用戶(hù)的電能使用情況進(jìn)行計(jì)量時(shí)，線性用戶(hù)只統(tǒng)計(jì)基波電能，非線性用戶(hù)統(tǒng)計(jì)基波與諧波電能之和。

2、輕載

當(dāng)電流在運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的5%-10%以下時(shí)，稱(chēng)之為輕載。輕載對(duì)電能表計(jì)量的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，首先是潛動(dòng)性。對(duì)于電能表的工作狀態(tài)來(lái)講，潛動(dòng)和啟動(dòng)是兩個(gè)相互矛盾卻又相互關(guān)聯(lián)的性能，電能表的靈敏程度在很大一部分程度上取決于其抗干擾程度，而抗干擾性是所有電子設(shè)備都會(huì)具備的一項(xiàng)基本功能。任何電子設(shè)備因外界因素的影響及自身元器件的質(zhì)量因素等等，都會(huì)有一定的誤差值，只能將這個(gè)誤差值無(wú)限縮小而做不到根除。單相電子式電能表因?yàn)閮?nèi)部沒(méi)有機(jī)械電能表所用的機(jī)械測(cè)量部件，因此不會(huì)因?yàn)檠b配位置的問(wèn)題產(chǎn)生潛動(dòng)，但有其它原因如輕載導(dǎo)致的無(wú)規(guī)律脈沖，就會(huì)引起潛動(dòng)。

其次是對(duì)電流互感器的影響，因?yàn)殡娏骰ジ衅鞅旧碓诠ぷ鲿r(shí)就會(huì)有一定的激磁損耗和鐵損耗，當(dāng)負(fù)載為正常時(shí)，這一部分損耗對(duì)電流互感器的影響不大，當(dāng)損耗增加時(shí)，電流互感器的誤差也會(huì)越來(lái)越大，即便是在這種情況下，只要電能表能采取分段補(bǔ)償?shù)姆绞?，且補(bǔ)償系數(shù)設(shè)置合理，就能將誤差值控制在合理范圍內(nèi)。但在輕載的狀態(tài)下，電流互感器的誤差特性會(huì)受到影響，導(dǎo)致誤差與負(fù)載存在不對(duì)應(yīng)關(guān)系，就很難再進(jìn)行補(bǔ)償。

針對(duì)上述狀況，首先可以更換轉(zhuǎn)換器，比如采用高分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器。電子式電能表的工作原理是將電流、電壓等信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，傳輸至CPU進(jìn)行處理，而高分辨率的轉(zhuǎn)換器能夠?qū)p載時(shí)較小的信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確的分辨和處理，這樣既不影響電表的靈敏度，又提高了準(zhǔn)確度。其次也可以對(duì)電流互感器進(jìn)行更換，質(zhì)量較好的互感器，性能損耗較低，可以在輕載時(shí)將誤差特性控制在限行范圍內(nèi)，進(jìn)而減少對(duì)電表計(jì)量準(zhǔn)確度的影響。

3、電壓閃變

電壓閃變指的是電壓大小變化過(guò)快，最常見(jiàn)的判斷標(biāo)準(zhǔn)就是電壓波動(dòng)造成的燈泡閃爍。在日常生活中，有很多電動(dòng)工具在使用過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生電壓閃變，如電弧爐等。電壓閃變對(duì)電力系統(tǒng)的危害也比較大，比如導(dǎo)致燈泡閃爍、電視屏幕明暗變化等，進(jìn)而對(duì)工作和生活在成嚴(yán)重的影響。

對(duì)于這部分因?yàn)殡妷洪W變而造成的損耗，電力部門(mén)應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行正確計(jì)量并收費(fèi)。但因?yàn)槟壳半娔鼙肀旧淼膯?wèn)題，是無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)這部分損耗進(jìn)行正確計(jì)量的。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，可采用小波分解與同步檢波法，將閃變后的信號(hào)分解為高頻與低頻，并對(duì)其進(jìn)行分解，得到畸變的功率。

結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)國(guó)家相關(guān)政策，供電方應(yīng)每隔一段時(shí)間就對(duì)電能表的準(zhǔn)確性進(jìn)行評(píng)測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)誤差測(cè)量值不在可控范圍內(nèi)，應(yīng)立即進(jìn)行調(diào)整，保證供電方與用電方的利益，全文通過(guò)對(duì)電能表誤差測(cè)量值的評(píng)定及對(duì)電能表產(chǎn)生誤差原因的分析，希望為廣大同行提供參考，共同促進(jìn)電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]高紅.電子式電能表比對(duì)點(diǎn)三相四線平衡負(fù)載I_b（1.0）不確定度評(píng)定報(bào)告[J].品牌與標(biāo)準(zhǔn)化，2017（1）：90-91.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)鄂倫春自治旗供電分公司）