電子式電能表計量準確性的干擾因素與解決措施

作者/潘坤明，湖州市港航管理局直屬分局

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電子式電能表計量準確性的干擾因素與解決措施

作者/潘坤明，湖州市港航管理局直屬分局

文章摘要：隨著我國經濟發展水平的不斷提高，電能成為一種非常重要的商品被各領域廣泛應用，發電、輸電、用電領域都離不開電能表對數據進行計量統計，計量準確性直接影響到電力系統與電力用戶的經濟效益。鑒于電子式電能表工作原理與其他機械表不同，在計量特征輕載上也與其他電能表存在差異，本文將對電能表計量準確性干擾因素進行分析，提出幾點解決對策。

關鍵詞：電子式電能表；準確性；干擾性因素

在上個世紀80年代，電子式電能表得到了快速發展，并且隨著兩網改造工作的深入，“一戶一表”制穩步推行，使用戶電能表數量不斷增多，使用現代化的技術對用戶表計自動抄表成為必然，電子式功能表成為自動抄表計費系統的重要選擇，測試精度高、頻帶寬、過載能力強、耗能低，比感應式電能表優勢更多。但很多干擾性因素都會影響到電能表計量準確性，電子式電能表內部有很多元器件，對外界干擾極為敏感，某一個元器件運行失效就會降低電能表運行效率，加強對干擾源的分析確保電能表量值準確非常重要。

1.干擾因素對電子式電能表的影響

通常情況下，電子式電能表的精度高、穩定性好，但是在惡劣的環境下或者特殊條件將使電子式電能表運行失穩，對電能表可靠性提出了更高要求，這是因為電子式電能表使用單片機，外部溫度、濕度或者熱沖擊、定額正弦振動等都是干擾因素，造成隱蔽缺陷的外現。干擾可分為軟件與硬件兩種，外部軟件干擾是傳導與輻射兩種干擾，雷擊感應電壓、電網負荷沖擊、非線性負載干擾、諧波等都會造成安裝現場的電能表亂碼或者數據丟失，但如果將其中的一個電能表拆除計量就又一次恢復正常[1]。硬件干擾則是電阻、電容、半導體器件、集成電路等出現的干擾，大量元器件批量生產過程中，生產設備、工藝條件、人為操作等都會不可避免的出現問題，由此，長期的干擾下將造成元器件正確運行受阻，誤差增大。甚至造成電能表運行失穩。

2.電能計量裝置運行誤差分析

■2.1電流互感器輕載誤差

次電流互感器是造成電能表輕載運行誤差的重要原因。按照《電能計量表裝置管理規程》中的相關規定，電流互感器的一側出現電流需要在運行當中將額定電流控制為一側電流的2/3，不能高于1/3。在具體運行當中，電流互感器出現1/3的額定電流，在1/10的額定電流下也在運行，造成電流互感器始終處于輕載運行狀態。鑒于電流互感器沒有在線性區間內運行，不能更好的對誤差特性進行分析，電流互感器誤差產生的原因是互感器鐵芯消耗大量的激磁電流，激磁電流與鐵磁損耗造成一次與二次電流差值為2個向量，這種誤差包括比值差與相角差[2]。

■2.2電子式電能表輕載誤差分析

鑒于電能表使用信號調理、AD轉換以及數字化處理技術，配置常規機械表磁感應，在輕載下，將對電子式電能表計量誤差造成影響，產生誤差的原因為：

電能表啟動與潛動特性。電能表的啟動與潛動特性相互矛盾，在考慮到靈敏度的同時，還要考慮抗干擾性，在對這兩個指標處理當中會使靈敏度降低。鑒于電能表啟動電流設計為0.2%，由此，S級計量準確的電能表負載電流為0.2%～2%，要求電能表能夠順利啟動，但對精度沒有過高要求，足以見得電能表小電流負荷下其準確性降低。

儀用電流互感器誤差影響。儀用電流互感器與一側電流互感器都存在角差與比差問題，儀用電流互感器一般都使用磁性材料、磁短路能夠將激磁電流減少，獲得電流互感器誤差特性[3]。

3.電子式電能表準確性干擾因素的解決對策

■3.1軟件抗干擾對策

鑒于環境對單片機造成的影響是暫時的，很多因素都會影響單片機，并且抗干擾對策多樣，在實際工作中，即使這些干擾不能徹底消除，但依然能將干擾降到最低。首先，使用抗干擾強單片機，國際知名單片機綜合技術指標比其他單片機性能更優越，在滿足運算能力下可以調節到最低工頻；通常情況下，干擾信號頻率與工作信號頻率接近時，會造成工作信號幅度與周期性出現起伏變化，要想防止出現這種情況，就要將干擾源找到，測試電源基本工頻為40HZ，大體與供電頻率相同，由此，對電源變壓器加屏蔽層進行抑制將放大器輸入到屏蔽電纜中，如果電能表是高頻，則與低頻信號留有較遠距離。電子式電能表需要使用A/D對電路進行變換，可分為模擬與數字部分，能夠在A/D中分出兩個地線，模擬與數字地線，其目的是防止出現干擾信號竄入到電路中，將模擬與數字模擬分開，功率與信號分開，兩個并行布線中可以夾帶一個地線([4])。

■3.2硬件抗干擾對策

電能表中很多硬件可靠性都會影響到電表運行穩定，這是電能表質量保證的基礎，由此，需要選擇可靠性高的元器件作為電能表硬件構成，無論元器件的質量多好不進行維護也會失效。由此，要想將可靠性提高就要定期檢查硬件產品，定期篩查，將老舊的元器件淘汰，將電阻壓低，使用電流對電路進行檢測，比如，看門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接口與單片機分離，A、B兩個接口加強保護，防止出現工模干擾或者差模干擾。此外，還要在電表接收鐵殼上進行外包，將其與GND管膠連接，這樣會使電磁干擾被屏蔽掉[5]。

4.結束語

本文主要對電子式電能表計量準確性影響因素進行了分析，并提出了幾點干擾因素的抑制對策，可見，要想使電能表計量干擾問題解決就要系統、科學的配置電能表裝置，確保電子式電能表性能更加優越。

【參考文獻】

＊[1]田海亭,袁瑞銘,巨漢基等.電能表計量受低壓電力線窄帶載波信號影響研究[J].電測與儀表,2014(z1):15—19,14.

＊[2]郭清營,王曉東,崔星毅等.新型電子式電能表用錳銅分流器的設計方法[J].電測與儀表,2014,51(3):20—23.

＊[3]拜潤卿,夏巖,鄭偉等.考慮諧波因素的電鐵無功功率計量及其LabVIEW實現[J].電氣自動化,2011,33(4):83—85.

＊[4]許儀勛,程浩忠,葛乃成等.諧波對無功電能表計量特性的影響[J].電網技術,2010,29(16):56—60.

＊[5]陳丹英,方杰,王榕模等.電能表計量性能試驗影響量試驗裝置的實現[J].質量技術監督研究,2012(2):35—39.