林勇

（福建省計(jì)量科學(xué)研究院，福建福州，350003）

0 引言

IR46是針對(duì)有功電能表的一份國(guó)際建議，該文件作為國(guó)際計(jì)量組織（OIML）的一份法規(guī)文件，一經(jīng)發(fā)布，要求所有成員國(guó)必須接受和執(zhí)行。1976國(guó)際計(jì)量組織（OIML）起草《直接接入式2級(jí)有功電能表》IR46版本，并于1978年正式頒布實(shí)施。1997因不能適應(yīng)新型電能表技術(shù)發(fā)展要求，1976年版IR46于1997年廢止。2002年：TC12工作組啟動(dòng)IR46修訂工作，工作組多次召開國(guó)際法定計(jì)量會(huì)議，討論和參考眾成員國(guó)的意見(jiàn)，不斷規(guī)范和完善IR46的內(nèi)容，中國(guó)作為其成員國(guó)參加了歷次討論工作會(huì)議，并且提出了修改意見(jiàn)。

2012年經(jīng)過(guò)十年的討論和各方友好協(xié)商，發(fā)布了IR46-1《有功電能表計(jì)量計(jì)量和技術(shù)要求》和IR46-2《用功電能表計(jì)量控制和性能試驗(yàn)》，次年發(fā)布IR46-3《試驗(yàn)報(bào)告格式》。

2020年3月31號(hào)，參照國(guó)際建議OIML R 46-1/-2的新版《安裝式交流電能表型式評(píng)價(jià)大綱》開始執(zhí)行，此次發(fā)布參照IR46的新版《安裝式交流電能表型式評(píng)價(jià)大綱》與原版參照IEC標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 17215）的主要變化差異在以下幾個(gè)方面。

1 術(shù)語(yǔ)及定義變化

在IR46的標(biāo)準(zhǔn)里面取消In(Ib)，代之最大電流Imax、最小電流Imin、轉(zhuǎn)折電流Itr、啟動(dòng)電流Ist進(jìn)行表述。具體應(yīng)用中，表述一個(gè)電能表電流的規(guī)格以“Imin-Itr(Imax)A”表示，例如如0.25-0.5(60)A，其中最小電流Imin為0.25A、轉(zhuǎn)折電流Itr為0.5A、最大電流Imax為60A。而如果是按照IEC標(biāo)準(zhǔn)上述電能表電流的規(guī)格就表述為5(60)A，其中In為5A、Imax為60A。同時(shí)在IR46標(biāo)準(zhǔn)里面，標(biāo)稱電壓用Unom代替Un來(lái)表示額定電壓。

IR46的標(biāo)準(zhǔn)里面，電能表的等級(jí)指數(shù)用A級(jí) 、B級(jí)、 C級(jí)、D級(jí)、E級(jí)進(jìn)行表述，其分別對(duì)應(yīng)的是原先IEC標(biāo)準(zhǔn)里面電能表的2級(jí)、1級(jí)、0.5S級(jí)、0.2S級(jí)和0.1級(jí)。其中IR46標(biāo)準(zhǔn)里面增加了準(zhǔn)確度等級(jí)E級(jí)的要求，協(xié)調(diào)了國(guó)際建議與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)不一致的內(nèi)容。

IR46的標(biāo)準(zhǔn)里面，無(wú)論是直接接入儀表或者是經(jīng)互感器接入儀表，電能表的等級(jí)指數(shù)都有A級(jí) 、B級(jí)、 C級(jí)、D級(jí)、E級(jí)。而在原先IEC標(biāo)準(zhǔn)里面，0.5S級(jí)、0.2S級(jí)的電能表其接入方式只有一種經(jīng)互感器接入。

在IR46的標(biāo)準(zhǔn)里面，轉(zhuǎn)折電流Itr和最小電流Imin與IEC標(biāo)準(zhǔn)里面Ib、In是存在一定的等價(jià)比例關(guān)系，具體等價(jià)關(guān)系如下：

當(dāng)電能表是為直接接入儀表時(shí)，轉(zhuǎn)折電流Itr與Ib的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：

當(dāng)電能表是為經(jīng)互感器接入儀表，轉(zhuǎn)折電流It與In的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：

當(dāng)電能表是為直接接入儀表時(shí)，且電能表為A級(jí)（2級(jí)）或者B級(jí)（1級(jí)）時(shí)候，最小電流Imin與Ib的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：

當(dāng)電能表是為經(jīng)互感器接入儀表時(shí)，且電能表為A級(jí)（2級(jí)）或者B級(jí)（1級(jí)）時(shí)候，最小電流Imin與In的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：

當(dāng)電能表是為經(jīng)互感器接入儀表時(shí)，且電能表為C級(jí)（0.5S級(jí)）或者D級(jí)（0.2級(jí)）時(shí)候，最小電流Imin與In的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：

2 諧波影響試驗(yàn)

IR46的標(biāo)準(zhǔn)里面，電能表諧波試驗(yàn)包含了方波、尖頂波試驗(yàn)以及高次諧波掃頻試驗(yàn)具體諧波試驗(yàn)包含以下幾種：(1)電流和電壓電路中諧波-方頂波試驗(yàn)；(2) 電流和電壓電路中諧波-尖頂波試驗(yàn)；(3)電流和電壓電路中的諧間波-脈沖群觸發(fā)波形試驗(yàn)；(4）電流電路中的奇次諧波-90度相位觸發(fā)波形試驗(yàn)。而原先IEC標(biāo)準(zhǔn)里面僅要求對(duì)電能表進(jìn)行5次諧波試驗(yàn)。對(duì)比我們可以得出，現(xiàn)有的IR46標(biāo)準(zhǔn)對(duì)諧波要求高于 IEC 標(biāo)準(zhǔn)，這就要求電能表在制造生產(chǎn)中要充分去考慮諧波對(duì)電能表的影響。

3 起動(dòng)電流試驗(yàn)

IR46標(biāo)準(zhǔn)里面對(duì)啟動(dòng)電流試驗(yàn)是這樣表述的：電能表在起動(dòng)電流Ist下起動(dòng)并持續(xù)工作，且且誤差不大于規(guī)定的最大允許誤差，歸納為就是電能表在起動(dòng)電流點(diǎn)正常啟動(dòng)并準(zhǔn)確計(jì)量，對(duì)比IEC標(biāo)準(zhǔn)里面對(duì)電能表起動(dòng)電流只要求能夠在起動(dòng)電流點(diǎn)正常啟動(dòng)并沒(méi)有準(zhǔn)確計(jì)量這一說(shuō)法。

表1 不同準(zhǔn)確度等級(jí)下的Ist 值

由上述公式（2）得出，電能表為D級(jí)、且為為經(jīng)互感器接入時(shí)，此時(shí)起動(dòng)電流Ist與In的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：

In為電能表經(jīng)互感器接入時(shí)候的互感器二次電流值，互感器的二次電流有5A、1A兩種，可以得出起動(dòng)電流試驗(yàn)時(shí)，最低起動(dòng)電流可以達(dá)到1mA，電能表要在1mA電流下面準(zhǔn)確起動(dòng)并且能夠準(zhǔn)確計(jì)量，這個(gè)也對(duì)電能表檢定裝置提出了新的要求，要求新的電能表檢定裝置的在1mA時(shí)候功率源要能夠穩(wěn)定穩(wěn)定輸出、同時(shí)電能表檢定裝置所配備的標(biāo)準(zhǔn)表也能夠?qū)崿F(xiàn)毫安級(jí)的電能準(zhǔn)確測(cè)量。

IR46起動(dòng)電流的試驗(yàn)程序步驟如下：

(1)起動(dòng)儀表；(2）在1.5t（t為輸出兩個(gè)脈沖之間的預(yù)期間隔時(shí)間）時(shí)間內(nèi)觀察第一個(gè)脈沖是否輸出；(3)在第二個(gè)1.5t時(shí)間內(nèi)觀察第二個(gè)脈沖是否輸出；(4)計(jì)算儀表輸出兩個(gè)脈沖之間所需要的實(shí)際消耗實(shí)際；(5)在實(shí)際消耗時(shí)間內(nèi)觀察第三個(gè)脈沖是否輸出并計(jì)算誤差。

4 負(fù)載電流快速變化試驗(yàn)

IR46標(biāo)準(zhǔn)增加了一個(gè)負(fù)載電流快速變化試驗(yàn)，試驗(yàn)的要求是：電流電路應(yīng)在開通和關(guān)斷狀態(tài)之間重復(fù)切換，按以下的試驗(yàn)描述在ton期間施加電流并在toff期間中斷：

(1)ton=10s，toff=10s，總試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間4h；此時(shí)電能表共進(jìn)行了720次啟停/通斷。

(2)ton=5s，toff=5s，總試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間4h；此時(shí)電能表共進(jìn)行了1440次啟停/通斷。

(3)ton=5s，toff=0.5s，總試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間4h；此時(shí)電能表共進(jìn)行了2618.2次啟停/通斷。

綜上述所述，在進(jìn)行一個(gè)負(fù)載電流快速變化試驗(yàn)時(shí)，電能表將進(jìn)行4778.2次啟停/通斷試驗(yàn)。在這樣要求下對(duì)電能表檢定裝置也提出了要求，(1)在測(cè)試過(guò)程中，電能表檢定裝置所配置的功率源能快速通斷，過(guò)渡時(shí)間相比20ms可忽略；(2)電能表檢定裝置的功率源上升沿和下降沿單調(diào)變化；(3)電能表檢定裝置每次通斷過(guò)程一致， 重復(fù)性優(yōu)異；(4)電能表檢定裝置所配備的標(biāo)準(zhǔn)表反應(yīng)速度要快，不能漏記或多記。

5 耐久性試驗(yàn)

IR46標(biāo)準(zhǔn)增加了一個(gè)耐久性試驗(yàn)，試驗(yàn)的要求是：將儀表置于溫度試驗(yàn)箱中，升溫至儀表規(guī)定的上限溫度，并保持穩(wěn)定（一般為2h）。儀表電壓電路施加1.1倍標(biāo)稱電壓（如有多個(gè)標(biāo)稱電壓，取最高的標(biāo)稱電壓），電流電路通最大電流Imax，功率因數(shù)為1，如儀表能同時(shí)測(cè)量有功電能和無(wú)功電能，則功率因數(shù)為0.866L，在此試驗(yàn)條件下持續(xù)試驗(yàn)1000h。

綜上述所述，在這樣要求下對(duì)電能表檢定裝置也提出了要求：(1)要求電能表檢定裝置的所配置的各個(gè)功耗器件要低功耗、元器件少、無(wú)需散熱、帶載能力強(qiáng)；(2)要求電能表檢定裝置能夠獨(dú)立輸出且不依賴外部標(biāo)準(zhǔn)表，并且實(shí)現(xiàn)反饋調(diào)節(jié)；(3)要求電能表檢定裝置能夠獨(dú)自動(dòng)跟蹤負(fù)載變化。

6 初始固有誤差（基本誤差）試驗(yàn)

IR46標(biāo)準(zhǔn)里面在進(jìn)行儀表初始固定誤差（IEC里面稱為基本誤差）測(cè)試過(guò)程中，測(cè)試點(diǎn)的順序是從低電流到高電流，然后由高電流回到低電流。既每一個(gè)測(cè)試點(diǎn)的誤差值是測(cè)試數(shù)據(jù)的平均值，是由低電流到高電流得到一個(gè)測(cè)試點(diǎn)的誤差數(shù)據(jù)加上由高電流回到低電流時(shí)候一個(gè)測(cè)試點(diǎn)誤差數(shù)據(jù)的平均值。對(duì)比原先IEC標(biāo)準(zhǔn)在進(jìn)行基本誤差測(cè)試時(shí)候，同樣進(jìn)行一個(gè)測(cè)試點(diǎn)的誤差數(shù)據(jù)測(cè)量，IR46標(biāo)準(zhǔn)對(duì)一個(gè)測(cè)試點(diǎn)誤差數(shù)據(jù)的測(cè)量耗費(fèi)時(shí)間將是IEC標(biāo)準(zhǔn)的1倍。

圖2是IR46標(biāo)準(zhǔn)里面，對(duì)電能表為A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)、D級(jí)、E級(jí)時(shí)候的誤差限圖。以A級(jí)電能表為例，當(dāng)誤差測(cè)試點(diǎn)介于Imin—Itr時(shí)，電能表所允許最大誤差不超過(guò)±2.5%；當(dāng)誤差測(cè)試點(diǎn)介于Itr—Imax時(shí)，電能表所允許最大誤差不超過(guò)±2.0%。當(dāng)誤差測(cè)試點(diǎn)介于Ist—Imin時(shí),電能表所允許最大誤差不超過(guò)±2.5·Imin/I，說(shuō)明在此區(qū)間段進(jìn)行誤差測(cè)試時(shí)候，電能表所允許最大誤差是與當(dāng)前測(cè)試點(diǎn)電流I值的大小成正比例關(guān)系的。

IR46標(biāo)準(zhǔn)里增加了一個(gè)組合最大允許誤差試驗(yàn)，運(yùn)用綜合誤差考察表計(jì)的綜合性能，而IEC標(biāo)準(zhǔn)里面暫無(wú)這塊項(xiàng)目。在進(jìn)行組合最大允許誤差試驗(yàn)評(píng)定時(shí)候，組合最大允許誤差按照下面公式（6）來(lái)進(jìn)行計(jì)算。

式中：

ec(I,cos?)—組合的測(cè)量偏離；

e2(I,cos?)—計(jì)度器顯示值的測(cè)量偏離的平方，這個(gè)測(cè)量偏離與測(cè)試電流相關(guān)聯(lián)。這個(gè)測(cè)量偏離或者它的平方，必須在校準(zhǔn)框架內(nèi)，通過(guò)測(cè)量獲得。

δ2(T,I,cos?)—由于溫度波動(dòng)，引起的誤差變化的平方。這個(gè)測(cè)量偏離或者它的平方，將從樣機(jī)檢測(cè)報(bào)告中查找得出，并作為表格數(shù)據(jù)使用。

δ2(U,I,cos?)— 由于電壓波動(dòng)，引起的誤差變化的平方。這個(gè)測(cè)量偏離或者它的平方，將從樣機(jī)檢測(cè)報(bào)告中查找得出，并作為表格數(shù)據(jù)使用。

δ2(f,I,cos?)— 由于頻率波動(dòng)，引起的誤差變化的平方。這個(gè)測(cè)量偏離或者它的平方，將從樣機(jī)檢測(cè)報(bào)告中查找得出，并作為表格數(shù)據(jù)使用。

7 結(jié)束語(yǔ)

文章解析IR46電能表標(biāo)準(zhǔn)和IEC標(biāo)準(zhǔn)，主要從術(shù)語(yǔ)定義變化、諧波影響試驗(yàn)、起動(dòng)試驗(yàn)、耐久性試驗(yàn)、負(fù)載電流快速變化試驗(yàn)、初始固有誤差（基本誤差）等幾個(gè)方面分析了IR46標(biāo)準(zhǔn)和IEC標(biāo)準(zhǔn)的不同點(diǎn)，同時(shí)對(duì)照IR46標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電能表檢定裝置的性能也提出了新的要求。IR46電能表標(biāo)準(zhǔn)具體實(shí)施后，最終將必然會(huì)對(duì)一系列相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（如IEC標(biāo)準(zhǔn)下的GB/T 17215標(biāo)準(zhǔn)、目前在用的電能表相關(guān)檢定規(guī)程規(guī)范）進(jìn)行變更修訂，以便和國(guó)際接軌。同時(shí)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)變更修訂后，也必然對(duì)電能表的生產(chǎn)制造在工藝制造水平、電能表計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)的相關(guān)電能表檢定標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量檢定性能提出了更高的要求。