電力計(jì)量誤差產(chǎn)生的原因與改進(jìn)措施探討

李 超，呂 偉

(煙臺(tái)市光明電力服務(wù)有限責(zé)任公司，山東 煙臺(tái) 264000)

0 引 言

電力計(jì)量工作是所有電力企業(yè)在經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)發(fā)展與運(yùn)營(yíng)中的基礎(chǔ)性工作項(xiàng)目，主要是指通過對(duì)用戶用電收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的精準(zhǔn)計(jì)量與統(tǒng)計(jì)，從而為企業(yè)制定電力行業(yè)發(fā)展政策、優(yōu)化電力系統(tǒng)建設(shè)等工作提供更加充足的數(shù)據(jù)作為支撐[1]。為了落實(shí)此項(xiàng)工作，應(yīng)從基礎(chǔ)的計(jì)量工作入手，認(rèn)知電力計(jì)量工作的重要意義，明確在計(jì)量中出現(xiàn)誤差的原因，強(qiáng)化對(duì)計(jì)量結(jié)果的管理與優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力企業(yè)在市場(chǎng)內(nèi)發(fā)展的促進(jìn)。

1 電力計(jì)量工作的重要性

目前，市場(chǎng)內(nèi)大部分電力單位與供電企業(yè)在市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)時(shí)，仍在采用消耗社會(huì)不可再生能源的方式，進(jìn)行電力資源的供應(yīng)，此種現(xiàn)象不僅造成了對(duì)社會(huì)資源的高速消耗，同時(shí)也對(duì)社會(huì)環(huán)境造成了一定的污染，十分不利于環(huán)境友好型社會(huì)的建設(shè)、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施[2]。但在此過程中，供電公司或電力企業(yè)可通過標(biāo)準(zhǔn)化電力計(jì)量的方式進(jìn)行電力數(shù)據(jù)的獲取，不僅可以通過對(duì)獲取數(shù)據(jù)的深度分析，掌握不同工作部門與供電各個(gè)環(huán)節(jié)的耗能與耗電程度，也可以通過對(duì)數(shù)據(jù)的集中分析，進(jìn)行電力耗能的宏觀調(diào)控，以此種方式，降低電力領(lǐng)域中相關(guān)企業(yè)與有關(guān)工作單位在市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)中能源消耗的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)社會(huì)環(huán)境的維護(hù)，減少由于不可再生能源消耗造成的環(huán)境污染問題。

除上述提出的內(nèi)容，也可將此項(xiàng)工作作為記錄、匯總、統(tǒng)計(jì)與分析計(jì)量設(shè)備和儀表設(shè)備上的耗電數(shù)據(jù)過程，通過此項(xiàng)工作可以輸出一個(gè)精準(zhǔn)度相對(duì)較高的電力計(jì)量結(jié)果數(shù)據(jù)，提取此部分?jǐn)?shù)據(jù)可以為電力企業(yè)在市場(chǎng)內(nèi)的可持續(xù)發(fā)展與決策提供進(jìn)一步的支持[3]。隨著國(guó)家堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)工作的持續(xù)推進(jìn)，越來越多的電力單位在市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)中關(guān)注到了計(jì)量工作的重要性，并嘗試將自動(dòng)化、人工智能等現(xiàn)代化技術(shù)與計(jì)量工作模式進(jìn)行對(duì)接，通過引進(jìn)現(xiàn)代化技術(shù)的方式，不僅可以減少一線工作人員的工作量與任務(wù)量，同時(shí)也降低了由于技術(shù)人員長(zhǎng)期高強(qiáng)度工作導(dǎo)致的安全事故與安全隱患，保證了電力企業(yè)在市場(chǎng)發(fā)展中的安全生產(chǎn)與穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)。

綜上所述，優(yōu)化電力計(jì)量工作，完善電力計(jì)量工作模式，有助于實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)的規(guī)范化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)市場(chǎng)價(jià)值與社會(huì)地位的提升。

2 電力計(jì)量誤差產(chǎn)生的原因

2.1 計(jì)量裝置連線錯(cuò)誤造成誤差產(chǎn)生

為了避免計(jì)量誤差對(duì)電力統(tǒng)計(jì)、分析、決策造成的影響，應(yīng)在開展相關(guān)研究前，進(jìn)行計(jì)量誤差原因的集中分析。

造成計(jì)量誤差的第一個(gè)原因?yàn)橛?jì)量裝置連線錯(cuò)誤[4]。當(dāng)電能計(jì)量裝置的中線與相線呈現(xiàn)反接狀態(tài)時(shí)，對(duì)應(yīng)裝置由中心零線引出，此時(shí)電能計(jì)量裝置處于開路運(yùn)行狀態(tài)。通過對(duì)電能計(jì)量裝置常規(guī)工作原理的分析可知，裝置中電流線圈沒有對(duì)應(yīng)電流流經(jīng)或通過時(shí)，負(fù)載是位于火線與相線之間的，計(jì)量裝置在此種狀態(tài)下運(yùn)行，是無法準(zhǔn)確記錄或識(shí)別到此線路所消耗的電功率的。對(duì)于市場(chǎng)內(nèi)常用的三相四線電能計(jì)量裝置而言，假設(shè)裝置中電壓回路按照正相序的方式接線連接，計(jì)量裝置也會(huì)出現(xiàn)電量統(tǒng)計(jì)終止的問題[5]。在具體工作中，要避免由于裝置接線問題造成的電力計(jì)量誤差，只需要工作人員與技術(shù)人員認(rèn)真執(zhí)行其工作任務(wù)即可。但在實(shí)際接線工作中，高配總表出現(xiàn)運(yùn)行故障往往是被忽視的。當(dāng)電能表的相位電壓出現(xiàn)失壓?jiǎn)栴}后，電能表便無法實(shí)現(xiàn)對(duì)電量或電能的精準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)，但此時(shí)終端的用戶用電行為卻可以不受到影響，在此種條件下進(jìn)行電力計(jì)量，得到的計(jì)量數(shù)值與實(shí)際結(jié)果便是存在較大誤差的，嚴(yán)重情況時(shí)誤差甚至?xí)_(dá)到總計(jì)量值的30%～50%。針對(duì)此種問題，倘若供電單位沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，耽擱的時(shí)間越長(zhǎng)，電力企業(yè)的損失也就越高[6]。因此，如果某供電企業(yè)在新增電力計(jì)量裝置或電能表后，發(fā)現(xiàn)通過裝置計(jì)量得到的用戶用電量呈現(xiàn)驟減趨勢(shì)，便可以通過檢測(cè)的方式發(fā)現(xiàn)裝置接線存在異常。較為常見的裝置接線異常示意圖如圖1所示。

圖1 計(jì)量裝置錯(cuò)誤連線示意圖

圖1所示為計(jì)量裝置在使用中較為常見的錯(cuò)誤接線方式，當(dāng)出現(xiàn)此種接線問題時(shí)，需要及時(shí)采取措施解決問題，避免對(duì)電力企業(yè)發(fā)展造成經(jīng)濟(jì)損失。

2.2 二次壓降造成誤差產(chǎn)生

在進(jìn)行高壓電流值測(cè)量時(shí)，為了避免出現(xiàn)安全事故，通常會(huì)在零線與火線之間加裝一個(gè)降低變壓器。在一個(gè)完成的計(jì)量裝置中，為了感知電力值的變化，通常會(huì)加裝一個(gè)電力互感器，互感器往往被導(dǎo)線連接，并安裝在距離電能計(jì)量表較遠(yuǎn)的位置，而導(dǎo)線在進(jìn)行電力傳輸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生阻抗，阻抗會(huì)導(dǎo)致電能表在計(jì)量中兩端產(chǎn)生一個(gè)壓降，從而使計(jì)量的數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大的誤差[7]。圖2為電力企業(yè)中較為常見的互感器V形接線圖。

圖2 互感器二次壓降造成電力計(jì)量誤差的接線示意圖

由于互感器二次降壓引起的電力計(jì)量誤差是無法預(yù)測(cè)的，主要是由于導(dǎo)線接線端子元件中電阻的變化是存在隨機(jī)性的，因此針對(duì)此種誤差，只能通過電力補(bǔ)償或減少二次壓降的方式進(jìn)行解決。

3 改進(jìn)措施

3.1 選擇合適精度計(jì)量裝置

根據(jù)上述內(nèi)容，在完成對(duì)產(chǎn)生誤差原因的具體分析后，為實(shí)現(xiàn)對(duì)這一問題的改進(jìn)，從對(duì)相關(guān)計(jì)量裝置的選擇上入手，提出以下改進(jìn)措施。從電力計(jì)量裝置自身的準(zhǔn)確度角度分析，選擇準(zhǔn)確度對(duì)應(yīng)等級(jí)越高的計(jì)量裝置，在使用過程中其自身產(chǎn)生的誤差越小，但往往準(zhǔn)確性等級(jí)越高，計(jì)量裝置的價(jià)格越高。因此，在綜合電力企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本因素的影響后，確保計(jì)量準(zhǔn)確的前提條件下，降低其成本，需要對(duì)計(jì)量裝置的準(zhǔn)確度等級(jí)和計(jì)量規(guī)程進(jìn)行合理選擇。表1為計(jì)量裝置準(zhǔn)確度等級(jí)劃分表。

表1 計(jì)量裝置準(zhǔn)確度等級(jí)劃分表

對(duì)于電力計(jì)量裝置而言，應(yīng)逐漸淘汰低精度的計(jì)量裝置才能夠滿足電力企業(yè)負(fù)荷精度的要求，并且針對(duì)當(dāng)前電力計(jì)量需要，精度低于0.2 s的計(jì)量裝置，對(duì)于改善電力計(jì)量誤差而言不具備積極作用[8]。因此，綜合上述分析得出，在對(duì)計(jì)量裝置進(jìn)行選擇時(shí)應(yīng)當(dāng)盡可能選擇準(zhǔn)確度等級(jí)在Ⅲ及Ⅲ以上類型的計(jì)量裝置。同時(shí)，在上述分析基礎(chǔ)上，針對(duì)電力企業(yè)用戶端的計(jì)量裝置進(jìn)行重新梳理，并結(jié)合二次回路結(jié)構(gòu)，方便對(duì)計(jì)量裝置的統(tǒng)一管理。

由于互感器對(duì)于計(jì)量裝置會(huì)造成一定的誤差影響，在完成對(duì)計(jì)量裝置的選擇后，針對(duì)與其連接的互感器裝置也需要進(jìn)行重新選型。若互感器與計(jì)量裝置選擇搭配合理，則能夠成倍提升計(jì)量精度。在對(duì)互感器裝置進(jìn)行選擇時(shí)，需要對(duì)其誤差進(jìn)行分析。表2為電力計(jì)量規(guī)程當(dāng)中互感器裝置的誤差要求。

表2 電力計(jì)量規(guī)程規(guī)定互感器誤差要求表

根據(jù)表2中規(guī)定要求，為了確保最終計(jì)量結(jié)果的誤差得到有效改進(jìn)，在對(duì)互感器裝置進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)當(dāng)確保電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中的負(fù)荷電流保持在額定數(shù)值的55%左右，并且該數(shù)值最低不得小于25%。除此之外，在完成對(duì)合適的互感器裝置型號(hào)選擇后，還需要對(duì)二次負(fù)載情況進(jìn)行嚴(yán)格控制，確?；ジ衅鬟\(yùn)行過程中的負(fù)載始終處于額定負(fù)載數(shù)值的25%～50%，以此進(jìn)一步提高電力計(jì)量的精度。

3.2 減少電壓互感器二次壓降

在完成對(duì)計(jì)量裝置和互感器裝置的選型優(yōu)化后，為了進(jìn)一步提高電力計(jì)量的精度，還需要盡可能降低電壓互感器的二次壓降，并從這一角度針對(duì)其誤差問題進(jìn)行優(yōu)化。通過本文上述論述得出，在電力計(jì)量過程中，二次壓降產(chǎn)生的誤差均為負(fù)誤差，誤差越大，電力企業(yè)的電費(fèi)損失量越多；反之，誤差越小，電力企業(yè)的電費(fèi)損失量越少。因此，綜合上述特點(diǎn)在改進(jìn)過程中，應(yīng)當(dāng)綜合考慮上述因素，從以下兩方面實(shí)現(xiàn)對(duì)其改進(jìn)。首先，在電力計(jì)量裝置當(dāng)中，安裝對(duì)二次壓降補(bǔ)償?shù)难b置。在使用該裝置進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，可通過電壓補(bǔ)償、定值補(bǔ)償?shù)确绞剑嵘芈纺┒宋恢蒙系碾妷簲?shù)值。其次，從二次壓降產(chǎn)生原因的角度出發(fā)，直接對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，可通過降低回路上電阻阻值的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載電壓的降低，進(jìn)而使電壓損耗量得到減小。針對(duì)當(dāng)前部分電力企業(yè)由于存在技術(shù)落后、設(shè)計(jì)水平低等問題，大部分采用規(guī)格為1.5 mm2的單股銅芯線。根據(jù)導(dǎo)線電阻計(jì)算公式對(duì)其進(jìn)行分析，公式為：

(1)

式中：R為導(dǎo)線電阻阻值；ρ為導(dǎo)線電阻率；L為導(dǎo)線實(shí)際長(zhǎng)度；s為導(dǎo)線橫截面面積。根據(jù)公式(1)可以看出，當(dāng)s值不斷減小時(shí)，R值會(huì)逐漸增加。因此，為了達(dá)到降低導(dǎo)線總阻抗的效果，在對(duì)電纜進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇銅芯線數(shù)量增多的電纜。

在電壓互感器裝置的二次回路結(jié)構(gòu)當(dāng)中，包含的電氣元件有保險(xiǎn)絲、電壓端子等。圖3 為電壓互感器裝置二次回路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3 電壓互感器裝置二次回路結(jié)構(gòu)示意圖

圖3中UA為能夠反映一次電壓的二次電壓；UB為電壓降落；UAB為電壓降；Zi為回路電阻；Zl為負(fù)荷阻抗。在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，由于其周圍環(huán)境復(fù)雜，且影響因素較多，因此二次回路極易出現(xiàn)元器件腐蝕或松動(dòng)的問題。這一問題的存在，會(huì)在一定程度上增加回路上的電阻阻值。因此，就這一問題，還應(yīng)當(dāng)從減小二次回路阻抗方面，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力計(jì)量誤差的改善。為了能夠在元器件發(fā)生腐蝕或松動(dòng)現(xiàn)象時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，需要對(duì)其進(jìn)行定期檢測(cè)，并對(duì)回路上的電阻阻值進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)定，以此防止腐蝕和松動(dòng)現(xiàn)象造成接觸不良，引起電阻阻值增加，進(jìn)而影響到電力計(jì)量的精度。同時(shí)，在整個(gè)二次回路當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)盡可能選擇符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電壓端子，并且在使用過程中需要確保端子接觸面始終保持潔凈狀態(tài)，且與其他元器件緊密連接。除此之外，在二次回路結(jié)構(gòu)當(dāng)中，不得將其他專業(yè)的元器件連接到該回路結(jié)構(gòu)當(dāng)中，在繼電保護(hù)專業(yè)回路、電力測(cè)量專業(yè)回路和電力計(jì)量專業(yè)回路當(dāng)中，都應(yīng)當(dāng)分別使用與其相對(duì)應(yīng)的專用裝置，以減小電力計(jì)量回路上的負(fù)載電流，從而達(dá)到降低二次壓降的目的和效果。通過上述論述，從多個(gè)方面提出針對(duì)降低二次壓降的改進(jìn)措施，在嚴(yán)格按照本文上述內(nèi)容完成改進(jìn)后，電力計(jì)量精度將得到有效提升。

4 結(jié)束語

針對(duì)電力計(jì)量中常見的問題，本文提出了選擇合適精度計(jì)量裝置、減少電壓互感器二次壓降等改進(jìn)措施。盡管提出的對(duì)策可在實(shí)施中實(shí)現(xiàn)對(duì)誤差問題的解決與處理，但要明確的是，電力計(jì)量誤差產(chǎn)生的原因不是單一的，很有可能是多種因素共同引發(fā)導(dǎo)致的，因此，還需要在后續(xù)的相關(guān)工作中，加大對(duì)此方面問題的研究，并完善電力企業(yè)中的電力計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)制度，優(yōu)化計(jì)量流程，以實(shí)現(xiàn)將計(jì)量中的誤差降至最低。