張丹晨 常皓

摘 要： 本文針對(duì)影響電能計(jì)量裝置準(zhǔn)確性的內(nèi)部和外部因素，包括測(cè)量表計(jì)誤差、電壓互感器和電流互感器的合成誤差，電壓互感器二次回路壓降誤差及諧波影響等進(jìn)行綜合分析，提出了幾種提高電能計(jì)量裝置準(zhǔn)確性的措施，對(duì)供電企業(yè)的計(jì)量管理工作，維護(hù)發(fā)、供、用各方利益具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞： 電能計(jì)量裝置；準(zhǔn)確性；因素；解決方法

1導(dǎo)言

電能計(jì)量裝置是電力系統(tǒng)中進(jìn)行一切關(guān)于電能經(jīng)濟(jì)核算的核心裝置，其準(zhǔn)確性關(guān)系到電力系統(tǒng)中發(fā)、輸、配、用各方面的經(jīng)濟(jì)利益，在電力系統(tǒng)中扮演著十分重要的角色[1]。影響計(jì)量準(zhǔn)確性的因素眾多，其主要分為計(jì)量裝置內(nèi)部影響因素和外部影響因素。內(nèi)部因素包括測(cè)量表計(jì)誤差、測(cè)量互感器誤差和二次回路壓降誤差。同時(shí)很多來(lái)自計(jì)量裝置外部的因素如電力系統(tǒng)高次諧波也會(huì)對(duì)電能計(jì)量帶來(lái)一定影響。

2電能計(jì)量裝置內(nèi)部誤差分析

2.1電能表誤差分析

目前，電力系統(tǒng)中廣泛使用的電能表為電子式電能表。電子式電能表的工作原理是對(duì)負(fù)載電壓和負(fù)載電流采樣，然后相乘得到與負(fù)載功率成正比的模擬量或數(shù)字量，送給功率/頻率轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為高頻脈沖，再經(jīng)過(guò)分頻器變?yōu)榈皖l脈沖，最后通過(guò)脈沖計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，顯示所得到的電能[2]。

假設(shè)在一段時(shí)間T內(nèi)，采樣平均電壓和電流為U和I，功率因數(shù)為cosφ，則該段時(shí)間內(nèi)累計(jì)電能量為W=TUIcosφ，但在實(shí)際運(yùn)行中，被測(cè)電壓、電流經(jīng)乘法器后，會(huì)引入一個(gè)相位偏移δ，此時(shí)電能計(jì)算公式為

（1）

電子式電能表的計(jì)量誤差為：

（2）

通常情況下，幅值誤差伴隨著相位偏移，假設(shè)實(shí)測(cè)電壓電流分別為U'、I'時(shí)有

（3）

誤差變?yōu)?/p>

（4）

令 ，則有

（5）

電子式電能表在經(jīng)過(guò)采樣電路、乘法器和轉(zhuǎn)換器后，電壓和電流在幅值和相位上均存在誤差r和δ。電子式電能表計(jì)量誤差εod隨著功率因數(shù)cosφ的減小而變大，隨電壓電流幅值變化的相對(duì)值r的升高而升高。

2.2 互感器誤差分析

電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用于電壓電流測(cè)量的是電磁式互感器其誤差是由鐵芯的結(jié)構(gòu)和材料的性能決定的。其比差、角差與鐵芯導(dǎo)磁率及截面積、二次線圈的匝數(shù)的平方成反比，與磁路長(zhǎng)度及二次線圈阻抗、二次負(fù)載成正比，并受二次負(fù)載功率因數(shù)角和鐵芯損耗角的影響。同時(shí)一些外界條件如一次電流、電源頻率、二次負(fù)載阻抗（包括接觸電阻）、鐵芯剩磁等也會(huì)對(duì)其誤差產(chǎn)生很大影響。

2.3 電壓互感器二次回路壓降誤差分析

電壓互感器二次回路阻抗和回路電流的乘積，即二次回路壓降，包括電流在電纜、端子排及其接觸電阻等上引起的電壓之和。目前PT二次壓降超標(biāo)問(wèn)題是一個(gè)比較普遍的問(wèn)題，由于PT二次壓降的存在，致使電能計(jì)量裝置記錄的用電量少于實(shí)際用電量。電壓互感器二次壓降的測(cè)量方法一般采用直接測(cè)量法。在三相三線計(jì)量方式下，用壓降測(cè)試儀測(cè)出的電能表端電壓U'ab（或U'cb）相對(duì)于電壓互感器二次端電壓U'ab（或U'cb）的比差fab（或fcb）和角差δab（或δcb）。

三相三線電路電壓互感器二次壓降引起的計(jì)量相對(duì)誤差為

（6）

三相四線電路電壓互感器二次壓降引起的計(jì)量相對(duì)誤差為

（7）

現(xiàn)實(shí)中電壓互感器二次壓降引起的誤差可能相當(dāng)大。

3電能計(jì)量準(zhǔn)確性的其他影響因素

3.1諧波影響

諧波對(duì)電能計(jì)量裝置的正常工作造成很大影響。尤其是當(dāng)今生活中非線性負(fù)荷。使用電子式電能表計(jì)量時(shí)，被測(cè)量的含有高次諧波的電壓、電流通過(guò)非線性的輸入電路和乘法器后，會(huì)使被測(cè)電壓、電流值發(fā)生畸變，從而影響電能計(jì)量的準(zhǔn)確性，其中乘法器是產(chǎn)生計(jì)量誤差的主要部件。在不同的諧波指標(biāo)下，電子式電能表產(chǎn)生的誤差不盡相同，故對(duì)其計(jì)量的準(zhǔn)確性影響也存在差異[3]。

4提高電能計(jì)量裝置準(zhǔn)確性的方法

4.1 提高電子式電能表準(zhǔn)確性

電子式電能表硬件的可靠性會(huì)影響電能表的準(zhǔn)確性。因此需要選擇可靠性高的元器件作為電能表硬件構(gòu)成。同時(shí)還需要提高電子式電能表抗干擾的能力，如看門(mén)狗等電路都能將軟件抗干擾能力提高，可讓電子式電能表一端438 接口與單片機(jī)分離，A、B 兩個(gè)接口加強(qiáng)保護(hù)，防止出現(xiàn)工模干擾或者差模干擾。

此外，還要在電表接收鐵殼上進(jìn)行外包，將其與GND 管膠連接，從而屏蔽掉電磁干擾[4]，提高電能表的計(jì)量準(zhǔn)確性。

4.2 采用電子式互感器

電子式互感器是采用磁光、電光變換原理或由無(wú)鐵芯線圈構(gòu)成的新型互感器，它包括電流（電壓）傳感器、傳輸系統(tǒng)、二次轉(zhuǎn)換器，具有模擬量輸出或數(shù)字量輸出。相對(duì)于傳統(tǒng)的電磁式互感器，電子式互感器有明顯的優(yōu)點(diǎn)：1）在高電壓、大電流的測(cè)量環(huán)境中，光纖或光介質(zhì)是良好的絕緣體，它可以滿(mǎn)足高壓工作環(huán)境下的絕緣要求；2）沒(méi)有傳統(tǒng)電流互感器二次開(kāi)路產(chǎn)生高壓的危險(xiǎn)，以及傳統(tǒng)充油電壓、電流互感器漏油、爆炸等危險(xiǎn)；3）不會(huì)產(chǎn)生磁飽和及鐵磁共振現(xiàn)象4） 動(dòng)態(tài)范圍大，能在大的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)產(chǎn)生高線性度的響應(yīng)；5）整套測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小。因此在電力系統(tǒng)中可采用電子式互感器來(lái)提高計(jì)量的準(zhǔn)確性。

4.3 減小電壓互感器二次導(dǎo)線壓降

電壓互感器的負(fù)載電流通過(guò)二次連接導(dǎo)線及串接點(diǎn)的接觸電阻時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓降，因此對(duì)重要電能表裝設(shè)專(zhuān)用的TV 二次回路，將電能表的二次回路與其他表計(jì)、繼電保護(hù)裝置等回路分開(kāi)，直接由TV 二次端子單引專(zhuān)用電纜線至電能表，盡量縮短二次回路的長(zhǎng)度，加大導(dǎo)線截面積，降低導(dǎo)線電阻。如雙母線供電時(shí)，電能表的電壓線必須通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖接點(diǎn)時(shí)，應(yīng)采用多接點(diǎn)并聯(lián)，以減少接點(diǎn)接觸電阻，專(zhuān)用的二次回路如果接有熔斷器，應(yīng)特別注意，要裝設(shè)接觸良好的熔斷器。

4.4 減小諧波影響

對(duì)典型諧波源用戶(hù)予以高度重視，認(rèn)真宣傳貫徹落實(shí)《電力系統(tǒng)諧波管理暫行規(guī)定》（SD126-84）的第八條、第九條、第十條、第十一條、第十二條等規(guī)定，協(xié)助用戶(hù)限制和治理諧波，抑制電力系統(tǒng)中的諧波從而提高電能計(jì)量裝置的準(zhǔn)確性。[5]

5.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，影響電能計(jì)量準(zhǔn)確度的因素很多，若能在工作中確保計(jì)量方式合理，切實(shí)降低二次壓降，適當(dāng)采用電子式計(jì)量裝置，努力解決諧波影響，將有效提高電能計(jì)量準(zhǔn)確度，真正做到電能計(jì)量公平合理，維護(hù)發(fā)供用各方利益。

參考文獻(xiàn)

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[5] 黃玉春.電力諧波對(duì)電能計(jì)量影響的分析與探討[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009 ，37（10）：123-124，135.