三相電能表小電流需量示值誤差異常原因分析及對策

劉 蜜，劉美明，鄭加濤，蔡浚遠，王世英

（國網(wǎng)山東省電力公司電力科學研究院，山東 濟南 250003）

三相電能表小電流需量示值誤差異常原因分析及對策

劉 蜜，劉美明，鄭加濤，蔡浚遠，王世英

（國網(wǎng)山東省電力公司電力科學研究院，山東 濟南 250003）

隨著計量資產(chǎn)集中化管理及電能表集中檢定業(yè)務的開展，國網(wǎng)山東省電力公司計量中心承擔全省供電公司電能表集中檢定、統(tǒng)一配送任務。面對電能表大規(guī)模需求數(shù)量，其檢定質(zhì)量關(guān)系著全省供用電雙方利益。強化到貨抽檢，處理質(zhì)量問題，是重要的質(zhì)量管控工作。針對某廠家生產(chǎn)的某型號三相電能表在進行到貨抽樣檢定中出現(xiàn)小電流需量示值誤差異常問題，介紹三相電能表需量示值誤差試驗方法，分析原因，并提出相應對策。

電能表；抽樣檢定；最大需量；需量示值誤差

0 引言

電能表的需量是指一個規(guī)定時間間隔內(nèi)功率的平均值［1］。最大需量是指規(guī)定時間段內(nèi)記錄的需量的最大值。為確保用電安全及用戶容量配置合理，某些條件下最大需量可以作為向工業(yè)用戶結(jié)算基本電費的依據(jù)，其計量準確性關(guān)系著供用電雙方利益。JJG 596—2014《最大需量電能表》和 DL/T 1485—2015《三相智能電能表技術(shù)規(guī)范》都對三相電能表最大需量的測量準確度提出了要求。在三相電能表的抽檢及全檢試驗中，需量示值誤差是一項重要試驗。

近期，國網(wǎng)山東省電力公司計量中心（以下簡稱省計量中心）對某廠家供貨的某型號1級10（100）A三相電能表，按照國網(wǎng)公司到貨驗收要求，隨機抽取500只做抽樣檢定。為了對電能表質(zhì)量嚴格把關(guān)，檢定中對各項試驗誤差在JJG 596—2014規(guī)程［2］要求的基礎(chǔ)上做了內(nèi)控。其中，對1級10（100）A三相電能表的需量示值誤差試驗在負載點0.1Ib的誤差限要求為±1.0%。檢定過程中發(fā)現(xiàn)，500只被測電能表在測量負載點0.1Ib的需量示值誤差結(jié)果全部為+1.0%，且被測電能表的最大需量都為0.666 7 kW，雖然不超差，但是結(jié)果太過一致，與以往檢定情況不符。

為了對批量到貨電能表質(zhì)量把好關(guān)，對該三相電能表在測量負載點0.1Ib需量示值誤差結(jié)果一致現(xiàn)象產(chǎn)生的原因進行分析，并提出相應改進對策。

1 需量示值誤差試驗方法

試驗開始前將電能表需量清零，并將電能表的需量周期設(shè)置為15 min，滑差時間1 min。在參比頻率、參比溫度、電壓線路加參比電壓、電流線路通電流 0.1Ib（0.1In）、Ib（In）和 Imax，cosφ=1 條件下，電能表連續(xù)運行18 min，滑差3次，讀取電能表最大需量，按式（1）計算需量示值誤差［1］：

式中：γP為被測電能表的需量示值誤差，%；P為被測電能表的最大需量示值，kW；P0為由標準電能表計算得出的施加在被測電能表的實際功率，kW。

在參比條件下，不同負載點的需量示值誤差限應滿足［1］：

式中：δp為電能表的需量示值誤差限，%；X為電能表的等級；Pn為電能表的額定功率，kW；P為測量負載點功率，kW。

按式（2）得出1級10（100）A三相電能表在不同負載電流的誤差范圍如表1所示。

表1 不同負載電流的需量示值誤差限

2 電能表小電流需量示值誤差異常原因分析

分析問題可能產(chǎn)生的原因：一是檢定裝置在負載電流0.1Ib的輸出是否準確；二是電能表本身需量計量方法是否存在不足。

2.1 檢定裝置小電流輸出準確性分析

在500只樣表抽檢中我們使用的檢定裝置是DZ603-40型三相電能表檢定裝置（以下簡稱DZ603-40型裝置）。為了對該裝置的試驗結(jié)果作對比，使用CL3001D-16型三相電能表檢定裝置，設(shè)置相同試驗參數(shù)，隨機抽取50只該型號電能表做需量示值誤差試驗，結(jié)果得出50只被測電能表在負載點0.1Ib的需量示值誤差結(jié)果全部為+1.0%，且最大需量都為0.666 7 kW，與DZ603-40型裝置的檢定結(jié)果一樣。以上試驗所使用的檢定裝置的周期檢定經(jīng)山東省計量科學研究院檢定各項輸出指標滿足要求，可以確認檢定裝置在負載電流0.1Ib的輸出準確［3］。

2.2 三相電能表需量計量方法分析

該型號三相電能表需量計量方法采用脈沖計量法［4］。即電能表內(nèi)部計算需量的原理是采用計量芯片輸出電量脈沖到微處理器進行計算，計算時將每個需量周期內(nèi)累計的脈沖數(shù)根據(jù)計量芯片輸出的脈沖常數(shù)和需量周期算出需量，同時通過分頻按照電能表的脈沖常數(shù)輸出脈沖信號。三相電能表內(nèi)部計算需量原理如圖1所示。

圖1 需量計算原理

該型號三相電能表計量芯片的脈沖常數(shù)出廠設(shè)置是300 imp/kWh，與三相電能表的脈沖常數(shù)相同。以下根據(jù)脈沖計量法對電能表需量進行計算，并據(jù)此分析對需量示值誤差結(jié)果的影響。

首先計算三相電能表計量芯片輸出的脈沖間隔TP

式中：TP為計量芯片輸出的脈沖間隔，s；P為當前功率，W；C為電能表計量芯片的脈沖常數(shù)，imp/kWh。

即電壓220 V，電流1 A，電能表計量芯片的脈沖常數(shù)為300 imp/kWh，計算得出脈沖間隔TP為18.181 8 s。電能表需量周期為15 min，則需量區(qū)間為T＝15×60＝900 s，折算脈沖個數(shù)為 900/18.181 8＝49.5個。因為采用電量脈沖計算需量，只能取整數(shù)個脈沖，理論上計算需量的脈沖個數(shù)可能49個，可能50個。由于最大需量指規(guī)定的周期或結(jié)算周期內(nèi)所記錄的需量的最大值，因此計算需量的脈沖個數(shù)最可能取50個，即多計0.5個脈沖。

采用脈沖計量法計算需量［5］

式中：P為電能表需量示值，kW；m為累計脈沖數(shù)，imp；C為電能表計量芯片的脈沖常數(shù)，imp/kWh；T為最大需量測量周期，15 min。

按照式（4），當最大需量的脈沖個數(shù)取50個時，得到的電能表最大需量示值為P=0.666 7 kW，與電能表在檢定裝置上做需量示值誤差試驗時實際測得的最大需量示值一致。當電能表在參比電壓220 V、電流0.1Ib運行，當負載穩(wěn)定時，理論功率值P=3UI=0.66 kW。

也就是說，當電能表計量芯片的脈沖常數(shù)為300 imp/kWh時候，采用脈沖計量法計算需量，根據(jù)式（1）計算得到理論需量示值誤差為（0.666 7-0.66）/0.66×100%=+1.0%，與電能表在檢定裝置上做需量示值誤差試驗時的誤差結(jié)果吻合。

分析發(fā)現(xiàn)，由于該型號三相電能表計量芯片的脈沖常數(shù)為300 imp/kWh，在負載電流0.1Ib時，根據(jù)式（3）折算的脈沖個數(shù)較少，導致使用式（4）計算需量時，由于分母固定不變，造成多計0.5個脈沖，就會影響需量示值誤差結(jié)果1.0%（此時默認電量誤差為0），對需量示值誤差的計算產(chǎn)生較大影響。

3 對策

通過試驗分析，該批三相電能表需量示值誤差在負載電流0.1Ib出現(xiàn)結(jié)果一致為+1.0%，原因是電能表內(nèi)計量芯片輸出的脈沖常數(shù)設(shè)置較低。當功率較小時，相應折算的脈沖個數(shù)較少，導致即使一個脈沖的增減所計算出的需量與理論值相差較大，表現(xiàn)為該負載點的需量示值誤差結(jié)果較大。因此，要求電能表廠家對該批三相電能表內(nèi)計量芯片輸出的脈沖常數(shù)進行修改。修改為計量芯片輸出的脈沖常數(shù)設(shè)置為 1 500 imp/kWh， 即為原 300 imp/kWh的整數(shù)倍。計量芯片輸出的脈沖被微處理器接收，通過整數(shù)分頻后按照300 imp/kWh的脈沖常數(shù)輸出，即電能表微處理器接收到5個計量芯片的脈沖，則向電能表外部輸出一個脈沖。原常數(shù)300 imp/kW時會對需量示值誤差結(jié)果造成1.0%的影響，常數(shù)設(shè)置為1 500 imp/kWh后，理論上對需量示值誤差結(jié)果的影響縮小為1.0%/5＝0.2%，該設(shè)置可以降低電能表在小功率時，采用脈沖計量法計算需量對需量示值誤差結(jié)果的影響。

經(jīng)試驗驗證，該批三相電能表經(jīng)修改計量芯片輸出的脈沖常數(shù)后，需量示值誤差試驗檢定合格的電能表，其在負載電流0.1Ib的最大需量不再統(tǒng)一顯示0.666 7 kW，并且批量抽檢結(jié)果顯示，在負載電流0.1Ib時的需量示值誤差均在±0.2%范圍內(nèi)。

4 結(jié)語

該批三相電能表全部返廠，經(jīng)過修改計量芯片輸出脈沖常數(shù)后返回實驗室繼續(xù)檢定，其需量示值誤差試驗全部合格且負載電流0.1Ib時的誤差保持在±0.2%范圍內(nèi)。在相繼到貨的該三相電能表檢定中，未發(fā)現(xiàn)此類問題，結(jié)果驗證對計量芯片輸出脈沖常數(shù)的修改正確有效，提高了三相電能表需量示值誤差試驗的準確性，確保省計量中心對電能表質(zhì)量管控到位。

［1］劉沛，姜鵬飛.最大需量電能表檢定規(guī)程［M］.北京：中國質(zhì)檢出版社，2014.

［2］唐虹，楊曉西.電子式交流電能表檢定規(guī)程［M］.北京：中國質(zhì)檢出版社，2012.

［3］周航，羅威，鄭天.小電流智能電能表需量示值誤差測試技術(shù)研究［J］.陜西電力，2012，40（2）：74－76.

［4］馮小英，儲昭碧.基于能量脈沖的變參數(shù)多時段最大需量算法［J］.計量技術(shù)，2008 （1）：7－9.

［5］陳萍，周善超.多功能電能表需量計量方法的分析和研究［J］.計量與測試技術(shù)，2008，35（9）：6－7，10.

Cause Analysis and Countermeasures of the Abnormal Demand Indication Error of Three-phase Electric Energy Meters

LIU Mi，LIU Meiming，ZHENG Jiatao，CAI Junyuan，WANG Shiying
（State grid Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250003，China）

Coming along with the centralized management of the measuring assets and the implementation of the electric energy meter verification，Shandong Electric Power Metering Center takes on the tasks verification of the electric energy meters，bided and procured by the State Grid and distribute them to the province’s power supply company.Facing the large demand for electric energy meter，the verification standard is of great importance to the interests of both the supply and demand sides.Enhancing the sampling and test as well as dealing with the quality problems are important quality control tasks involved.By reviewing the investigation of an error of indicated small current demand found in the sampling inspection of a batch of one type of three-phase electric energy meter，the test method of the indicated demand error of the three-phase energy meter is introduced.The cause of the error is analyzed and the solution to the problem is proposed.

electric energy meter；sampling test；maximum demand；demand indication error

TM933

A

1007－9904（2017）10－0022－03

2017－06－09

劉 蜜（1985），女，工程師，從事電能計量技術(shù)工作。