李慧
(內(nèi)蒙古電力(集團)有限責(zé)任公司巴彥淖爾電業(yè)局電能計量中心,內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000)
智能電能表作為電網(wǎng)最基本的單元,主要是對數(shù)據(jù)進行遠程傳遞與分析,提高了智能電網(wǎng)建設(shè)與運行的效率,也是民用電收費的憑據(jù),因此,智能電能表準(zhǔn)確計量非常關(guān)鍵。智能電網(wǎng)及用電信息采集工作要求更換智能電表,從而達到智能電網(wǎng)的應(yīng)用要求。但是,不少居民用戶都在質(zhì)疑智能電能表的輪換操作,為解決這些問題,初步對單相智能電能表小電流下誤差試驗及數(shù)據(jù)開展分析。
單相智能電能表以電子式電能表為基礎(chǔ),表現(xiàn)出不同的功能,它的構(gòu)成、工作原理類似于電子式電能表與多功能模塊的融合。電子式電能表包含了眾多的電子元器件,首先對用戶的供電電壓與電流實時采集,再以電能表集成電路對電壓與電流信號科學(xué)處理,進一步形成了脈沖輸出,與電能形成正比,借單片機達到了控制和顯示電量的目的。感應(yīng)式電能表涉及電流電壓線圈、永磁鐵、鋁盤等,當(dāng)電流線圈與可動鋁盤內(nèi)感應(yīng)渦流發(fā)揮作用時開展計量。電能表計量先對電壓、電流與相角數(shù)據(jù)實行采樣,再開展乘法計算,從而獲取功率,最終結(jié)合時間積分得出所需電量。
為了對幾安培甚至十幾安培交流電流進行測量,需將其轉(zhuǎn)變?yōu)樾⌒盘柦涣麟妷?。單相智能電能表電流用錳銅取樣電阻,把相線作參考點。錳銅片電流采樣有良好的線性,加之錳銅分流器材料的溫度系數(shù)較低,預(yù)防了精度變化。
上百伏被測電壓與被測電流一樣,需利用分壓器或電壓互感器轉(zhuǎn)換為等效小電壓信號,從而輸送至乘法器。電子式電能表用電阻網(wǎng)絡(luò)或電壓互感器作分壓器。電阻網(wǎng)絡(luò)節(jié)省了成本,有良好的線性,不足是無法實行電氣隔離。電壓采樣用電阻分壓,基于電阻功耗與耐壓,串聯(lián)若干相同精度的貼片電阻。加之分壓關(guān)系,取樣電壓關(guān)系式的分子和分母消除了電阻的溫度變化。
試驗初步選擇了2015~2019 年不同廠家的7 只單相智能電能表。
1.試驗方案
根據(jù)5A 設(shè)定7 只樣表的參比電流,實行小電流下誤差試驗。
2.試驗方法
檢定裝置輸出100%的參比電壓,統(tǒng)一按照5A 的0.2%~5%選取樣表的22 個負載點,有功功率為2.2~5.5W。要想全面展示小電流誤差曲線,需對5A 的2%以下負載電流增加0.005A,從而確定一個測量點。在2%~5%之間的負載電流每增加0.025A 確定一個測量點,監(jiān)控負載電流由大到小開展試驗。
1.小電流狀態(tài)下試驗數(shù)據(jù)
根據(jù)國家計量檢定規(guī)程《電子式交流電能表》要求,分析5A 的0.5%~5%誤差試驗數(shù)據(jù)。即在功率5.5W 電流0.025A 小電流情況下,全部電表正常運行,科學(xué)記錄電量?;谟脩舻挠秒娞攸c,僅用一只5W節(jié)能燈正常記錄電量,同時用戶增加用電負荷時準(zhǔn)確記錄電量。
由試驗數(shù)據(jù)分析可知:10(40)A、10(60)A 和1(80)A 的單相智能電能表,在0.025~0.25A 的電流范圍,最小誤差為-2.83%,電表1 在5A 的0.5%獲得;最大誤差為+1.98%,電表4 在5A 的0.6%獲得。試驗樣表在5A 的0.7%~5%之間,計量誤差在±20%內(nèi),分別滿足了不同類型單相智能電能表的精確度要求(電表1、2、3、4、5 精度等級為2.0級,電表6、7 精度等級為1.0 級)。根據(jù)小電流的情況,各種電流規(guī)格的單相智能電能表試驗誤差都在允許范圍。
2.誤差曲線
結(jié)合試驗數(shù)據(jù),分別樣表的誤差曲線,見圖1。對其分析可知,7 只樣表的誤差從參比電流的0.5%~5%表現(xiàn)出誤差收斂特點,增大試驗電流,誤差減??;基本電流為5A 的樣表與10A 的樣表對比,前者誤差檢定結(jié)果更優(yōu)。在試驗電流區(qū)增大電流,7 只樣表的誤差值具有顯著收斂性,且在-1.0%~+1.0%區(qū)間內(nèi)更穩(wěn)定。因此,由試驗結(jié)果分析,10A 或5A的表計都達到了使用要求,換表后也不存在電能多計的問題。
圖1 誤差曲線 (5A 參比電流的0.5%-5%)
3.標(biāo)準(zhǔn)偏差曲線
由表1 數(shù)據(jù),繪制相同試驗電流下7 只樣表誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差曲線,見圖2。
圖2 相同電流下樣表誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差曲線
關(guān)于2 級單相智能電能表,在±2%內(nèi)樣表誤差基本合格。由圖2 可知,增大試驗電流,相應(yīng)增大了功率,減小了標(biāo)準(zhǔn)偏差,表明樣表的誤差正在加快收斂。在0.5%Ib~5%Ib 范圍內(nèi),標(biāo)準(zhǔn)偏差未超過2.14%,表明樣表1—5 的誤差范圍是±2.0%,與2 級電能表精確度相符,樣表6、7 的誤差范圍是±1.0%,與1 級電能表精確度相符;若電流達到3.5%Ib,則產(chǎn)生穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
經(jīng)上述分析可知,小電流下的試驗數(shù)據(jù)說明,不同規(guī)格的單相智能電能表計量誤差在允許范圍內(nèi),不會多計電量。另外,更換單相智能電能表,滿足了用戶的用電需要,保證了優(yōu)化處理用電信息的質(zhì)量,提高了供電公司的服務(wù)水平。