電能計(jì)量誤差及計(jì)量改進(jìn)措施分析

楊同瑤

（江蘇連云港市東?？h供電公司，江蘇 連云港 222300）

0 引 言

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的普及和運(yùn)用，電能系統(tǒng)集成用戶終端、自動(dòng)化變電站不斷推廣，我國的電能計(jì)量工作得到了空前的發(fā)展。電能計(jì)量一體化技術(shù)呈現(xiàn)出系統(tǒng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢，利用微機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)變電站、電能系統(tǒng)、客戶終端等用戶進(jìn)行采集、統(tǒng)計(jì)、分析和處理，實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量裝置與電能計(jì)量技術(shù)的一體化應(yīng)用和管理。

我國的電能計(jì)量裝置雖已逐漸接近發(fā)達(dá)國家水平，但在電能計(jì)量的基層單位，如中低壓配電系統(tǒng)、縣級(jí)電能系統(tǒng)等，由于電能計(jì)量裝置和儀器老化、損壞、不足等諸多問題，電能公司無法對(duì)其進(jìn)行有效的計(jì)量，致使電能計(jì)量工作無法正常、及時(shí)地開展[1]。

1 電能計(jì)量誤差的成因

1.1 電能表導(dǎo)致的計(jì)量誤差

在日常用電計(jì)量中，因電能表故障而產(chǎn)生的計(jì)量誤差是最普遍的現(xiàn)象，從實(shí)際的角度來看，造成電能表誤差的原因有3個(gè)：一是，電能表的使用沒有按照相關(guān)的規(guī)范進(jìn)行；二是，電能表的質(zhì)量問題；三是，電能負(fù)荷。

在第一次使用電能表時(shí)，如果發(fā)生了配線故障，會(huì)造成一定的計(jì)量誤差，這種誤差可以通過日常的電能計(jì)量來檢測，并及時(shí)處理如果是在線路連接時(shí)，或其他原因造成的電能計(jì)量誤差，這些誤差的數(shù)值很低的話是很難察覺的。在進(jìn)行電能表的安裝時(shí)，一定要嚴(yán)格按照規(guī)程進(jìn)行，反復(fù)檢查，以免出現(xiàn)接線誤差。在使用電能表時(shí)應(yīng)做到規(guī)范操作，防止因使用不當(dāng)而產(chǎn)生誤差。而在電能表計(jì)量誤差的諸多因素中，負(fù)荷性能這一基本誤差常常會(huì)隨著電流和功率的變化而發(fā)生變化，盡管現(xiàn)在市場上使用的電子裝置能夠提高其計(jì)量精度，但在實(shí)際計(jì)量中依然存在一定的誤差[2]。

1.2 互感器故障引起記錄數(shù)據(jù)誤差

電壓互感器裝置會(huì)造成電能表的參數(shù)記錄不正確，電壓互感器故障的原因主要有裝置自身及安裝等方面。電壓互感器的早期應(yīng)用精度較差，無法達(dá)到較高的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。由于電壓互感器裝置僅能在額定負(fù)荷情況下確保計(jì)量的準(zhǔn)確度，而在復(fù)雜的環(huán)境中過大或太小都會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的精確度造成影響，從而使儀器在運(yùn)行時(shí)無法達(dá)到相應(yīng)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，影響到電能計(jì)量的計(jì)量精度。在安裝電能表時(shí)，二次繞組鐵芯的安裝將直接影響到電能表的安裝。在安裝過程中，相關(guān)人員應(yīng)對(duì)計(jì)量及保護(hù)零點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膮^(qū)分，不得出現(xiàn)環(huán)形電流。為了使電能表的內(nèi)部誤差不斷減小，在安裝時(shí)應(yīng)注意確保電能表的中性點(diǎn)精度[3]。

1.3 二次回路與電壓導(dǎo)致的計(jì)量誤差

電壓互感器是電能計(jì)量的重要環(huán)節(jié)，若缺乏符合相關(guān)規(guī)范的電壓互感器，一些與電能計(jì)量無關(guān)的裝置將在二次循環(huán)中出現(xiàn)，造成相關(guān)裝置的二次負(fù)荷和電能計(jì)量中的重大誤差。

在電壓互感器和電能表的連接處，除了繼電器觸點(diǎn)、空氣開關(guān)和熔斷器外，還存在導(dǎo)線阻抗所構(gòu)成的電阻。在電能表的計(jì)量中，由于線路電壓下降的傳遞，必然會(huì)引起電壓互感器的計(jì)量誤差，而且對(duì)裝置的計(jì)量精度和計(jì)量范圍也有很大的影響。

1.4 電能計(jì)量裝置使用不規(guī)范

在電能計(jì)量裝置運(yùn)行中，有關(guān)人員操作不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致計(jì)量工作出現(xiàn)較大誤差。在實(shí)際應(yīng)用中，由于計(jì)量裝置的不精確導(dǎo)致了計(jì)量誤差的產(chǎn)生。如在有功功率的計(jì)量中，工作人員利用三線制的電能表來記錄電能的容量，這時(shí)電能表將發(fā)生電流倒流現(xiàn)象，三個(gè)負(fù)荷失衡，造成零序電壓。若采用此方法進(jìn)行后續(xù)供電，則電能表的實(shí)際顯示參數(shù)與實(shí)際用電量存在很大差異，從而造成電能表計(jì)量資料的偏差。

在安裝電能表時(shí)，許多工人都是憑經(jīng)驗(yàn)來判斷，不能完全按照電能表的標(biāo)準(zhǔn)安裝說明書來進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化操作，在今后的電能表應(yīng)用中將會(huì)產(chǎn)生技術(shù)上的偏差，從而對(duì)裝置的計(jì)量精度造成很大的影響。

1.5 計(jì)量裝置智能化水平偏低

目前，電能公司計(jì)量市場中計(jì)量裝置的智能化程度還不夠高，大部分電能公司由于成本問題，不愿意對(duì)其進(jìn)行升級(jí)改造，從而制約了電能市場營銷的發(fā)展。傳統(tǒng)的電能計(jì)量裝置在靈敏度上存在缺陷，不能提供安全報(bào)警等功能，很容易造成質(zhì)量安全隱患。智能電能計(jì)量裝置具有減少誤差，提高工作效率，節(jié)省工作費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)。隨著電網(wǎng)越來越智能化，目前的電能計(jì)量裝置也應(yīng)該適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展趨勢，朝著智能化、自動(dòng)化的方向發(fā)展。

2 解決電能計(jì)量產(chǎn)生誤差的措施

2.1 改善裝置

在電能系統(tǒng)中，電能計(jì)量裝置是一種常用的計(jì)量裝置，對(duì)其改造與開發(fā)是減少計(jì)量誤差的最直接、最有效的方法。對(duì)電能計(jì)量裝置進(jìn)行有效改造能夠提高計(jì)量結(jié)果的可靠性與精確度?？傮w上，對(duì)計(jì)量裝置的改造應(yīng)從下列方面著手。第一，選用功能齊全、精度高的裝置。現(xiàn)在的許多電能表都具有很強(qiáng)的功能，對(duì)于有效地控制誤差是十分有利的。第二，將電流和電壓互感器二者有機(jī)地組合在一起，可有效地降低誤差。

2.2 計(jì)量方式

對(duì)于一些普通用戶和低壓配電網(wǎng)的用戶，可以采用三相四線的方法來進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于電能消耗較大或高壓用戶，采用三相三線法進(jìn)行計(jì)算。在偏遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村或者是配電的電壓比較低的用電戶或配電站，通常采用3塊單相電能表。這種計(jì)量方式無論是計(jì)算還是操作都非常的簡單，并且使用起來非常有效，即使某個(gè)方面出了問題，也可以保證其他的電能表不會(huì)被損壞。在對(duì)配電臺(tái)區(qū)進(jìn)行全面的了解后，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，從而提高計(jì)量工作的可靠性和精確度[4]。

2.3 注重計(jì)量點(diǎn)設(shè)計(jì)

調(diào)節(jié)電能計(jì)量時(shí)，必須從計(jì)量點(diǎn)的選擇角度來調(diào)節(jié)，避免竊電。如在電網(wǎng)與配電裝置的連接中，采取了閘分開的方法，并在實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)配變的同時(shí)，將電能的損失進(jìn)行區(qū)分，從而提高了計(jì)量精度。計(jì)量點(diǎn)的選擇和維修都要進(jìn)行密封處理，以降低環(huán)境溫度對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)的不利影響。另外，由于電壓互感器負(fù)荷值的相對(duì)下降，需要從計(jì)量點(diǎn)的調(diào)整和計(jì)量點(diǎn)的構(gòu)造等方面來調(diào)節(jié)，使計(jì)量點(diǎn)的計(jì)量精度更高。對(duì)計(jì)量點(diǎn)的選擇和對(duì)其功率參數(shù)的統(tǒng)計(jì)，可以采取時(shí)效監(jiān)視的方法，對(duì)開關(guān)裝置、熔絲控制裝置等進(jìn)行單獨(dú)的計(jì)量，從而提高計(jì)量點(diǎn)的電能計(jì)量精度[5]。

2.4 增強(qiáng)計(jì)量裝置裝配合理性

對(duì)電能計(jì)量的誤差進(jìn)行有效的控制，可以從改善計(jì)量裝置的安裝質(zhì)量和改進(jìn)裝置的裝配合理性等方面來提高計(jì)量精度。第一，在進(jìn)行基礎(chǔ)建設(shè)時(shí)，施工人員要清楚地了解裝置的安裝地點(diǎn)。如必須確保電壓互感器的定位科學(xué)，才能使電壓互感器的變比得到有效的控制，從而使裝置的使用性能得到最大程度的提高。第二，施工單位要嚴(yán)格遵守工程技術(shù)規(guī)范，并在安裝完成后對(duì)裝置進(jìn)行調(diào)試，確保電能計(jì)量的質(zhì)量，防止電能公司遭受重大經(jīng)濟(jì)損失。第三，電能公司要實(shí)現(xiàn)其自身及產(chǎn)業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展，必須確保電能計(jì)量的精確度，盡量降低計(jì)量誤差，因此，需要施工人員進(jìn)行裝置的優(yōu)化。針對(duì)裝置的改造，可以從以下幾個(gè)方面著手：第一，要提高電能表、電流互感器、電壓互感器的計(jì)量精度，為計(jì)量結(jié)果的精確度做好準(zhǔn)備，尤其是在有大的負(fù)荷變動(dòng)的情況下，計(jì)量人員要特別重視 S級(jí)電能表的正確使用。適時(shí)地更換線路，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整二次線的長度，降低影響計(jì)量精度的各種因素。提高計(jì)量質(zhì)量，科學(xué)地選用最佳的計(jì)量方式，是確保計(jì)量裝置穩(wěn)定、安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。第二，在常規(guī)情況下電能公司可以將電流互感器變比變?yōu)殡p工，并根據(jù)用電量的變化規(guī)律，選擇不同的變比，從而有效地提高計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。第三，要全面、清晰地了解中性點(diǎn)的特征，并根據(jù)這一特點(diǎn)，對(duì)供電用戶的無絕緣接地裝置進(jìn)行改造。這對(duì)于推動(dòng)計(jì)量工作者以三元計(jì)量取代二元計(jì)量，對(duì)于改善計(jì)量誤差的控制有一定的指導(dǎo)作用。

2.5 開展計(jì)量誤差分析

對(duì)新投入運(yùn)行和改造的裝置，要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的裝置和電壓互感器，根據(jù)不同的負(fù)荷類型確定不同的裝置等級(jí)，并根據(jù)不同的負(fù)荷類型確定不同的裝置通過相應(yīng)的計(jì)量，把電壓互感器的合成誤差、電壓互感器的二次回路的電壓降誤差等編制成一張表格，以便定期檢查，調(diào)整電能表和其他儀器，盡量減少計(jì)量的誤差。同時(shí)，要對(duì)計(jì)量裝置進(jìn)行全程監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題，確保計(jì)量精度、可靠性。

2.6 應(yīng)用專用的電流及電壓互感器

此外，由于電壓互感器使用不當(dāng)，造成電壓端在短期內(nèi)發(fā)生氧化，使接觸點(diǎn)、二次回路電流增加，從而使二次壓降增加。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，二次降壓造成的計(jì)量損耗在1.5%左右。通過對(duì)比試驗(yàn)可以看出，在計(jì)量電路中，采用專用的電流和電壓互感器?？梢员苊庥捎诙呜?fù)荷過大而產(chǎn)生的計(jì)量誤差。根據(jù)電流和電壓互感器的變化比例，可以打破保護(hù)對(duì)電網(wǎng)的限制，確保二次電流在額定電流的30%或更高的范圍內(nèi)，從而提高計(jì)量的精度。采用專用電壓互感器，可以使二次負(fù)荷減少30%以上，為達(dá)到電壓互感器正常運(yùn)行的目的打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.7 電壓互感器二次回路誤差控制與管理

（1）選用二次回路的導(dǎo)線截面與導(dǎo)線的長度。為了減小次級(jí)回路的電壓降，可以采用增加導(dǎo)線的截面和減小線路的長度，在保證導(dǎo)線負(fù)荷的前提下，合理地選取合適的線路斷面和線路長度，能夠有效地降低二次回路的電壓下降，從而降低計(jì)量裝置的誤差。（2）降低二次回路的阻抗。在選擇電能表時(shí)，為了減小二次負(fù)荷的阻抗和二次回路電壓降，應(yīng)盡可能選擇全電子多功能電能表。（3）裝設(shè)熔斷器。在裝置投入運(yùn)行之前，必須對(duì)電壓互感器二次負(fù)荷進(jìn)行計(jì)量，在負(fù)荷小于35 kV的情況下，無需安裝絕緣開關(guān)和熔斷器。在負(fù)荷超過35 kV的情況下，必須設(shè)置熔斷器。（4）使用電壓補(bǔ)償裝置。當(dāng)二次環(huán)負(fù)荷較少時(shí)，為了提高計(jì)量精度，可以通過設(shè)置電壓補(bǔ)償器來調(diào)整壓差。電壓補(bǔ)償器是一種能調(diào)整輸出電壓和相位的裝置，它能增加二次回路的電壓、電流，從而彌補(bǔ)二次回路電壓下降所造成的差值，減小電壓互感器二次環(huán)路的壓降誤差。

2.8 規(guī)范使用電能計(jì)量裝置

隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，電能計(jì)量裝置的作用越來越大。為了減少計(jì)量裝置的誤差、提高計(jì)量精度，可以采取一些有針對(duì)性的措施。如隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的進(jìn)步，計(jì)量裝置可以通過遠(yuǎn)程控制來實(shí)現(xiàn)，如果計(jì)量裝置發(fā)生計(jì)量問題，裝置會(huì)自動(dòng)報(bào)警，并向工作人員發(fā)送，這樣工作人員就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，保證計(jì)量的準(zhǔn)確性。此外，可以利用該系統(tǒng)對(duì)用戶的用電進(jìn)行細(xì)致的分析，了解其用電規(guī)律，當(dāng)用電量與其規(guī)律不符時(shí)會(huì)有系統(tǒng)的提示，并由專業(yè)人士進(jìn)行細(xì)致的檢測。為了減少計(jì)量裝置的誤差，應(yīng)盡可能地采用自動(dòng)化和信息化技術(shù)，同時(shí)電能計(jì)量儀器的使用也需要標(biāo)準(zhǔn)化。加強(qiáng)對(duì)計(jì)量人員的培訓(xùn)，確保他們能夠按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行操作。電能計(jì)量人員要加強(qiáng)對(duì)電能計(jì)量裝置的管理和維護(hù)保養(yǎng)，確保電能計(jì)量裝置的安全。

3 結(jié) 論

當(dāng)前造成電能計(jì)量差錯(cuò)的因素很多，其發(fā)生在安裝、使用等各個(gè)方面，為了達(dá)到對(duì)其進(jìn)行有效的控制，必須對(duì)其進(jìn)行全面的分析與控制。在安裝時(shí)要遵循嚴(yán)格的操作規(guī)程，進(jìn)行科學(xué)、合理的安裝和調(diào)試，才能有效地減少計(jì)量誤差，提高計(jì)量精度。對(duì)電能公司而言，一方面要強(qiáng)化有關(guān)的管理制度，增強(qiáng)相關(guān)人員的規(guī)范作業(yè)意識(shí)，另一方面要積極購置、配備先進(jìn)的裝置，加快智能電網(wǎng)的建設(shè)，提升電能計(jì)量的準(zhǔn)確性。