探討計量和測試技術在電氣工程中應用

肖華輝

【摘要】 隨著社會的電氣化和自動化技術的發展，電力結合計量技術的應用發揮著重要作用。其發展前景對我國的電氣工程的發展將會有直接影響。因此，電力企業在發展的過程中必須要重視對計量和測試技術的研發，使其更好地為電氣事業的發展與進步服務。文章從電氣工程用電特點出發，分析了影響電能計量與測試的因素，并探討了計量和測試技術在電氣工程中的具體應用。

【關鍵詞】計量 電氣工程 測試技術

引言

在電氣化技術普及與廣泛應用的新時代里，電氣工程遇到的難題也在逐漸增多，出現了諸多影響電能計量可靠性與準確性的問題與因素。在電力事業中，電能計量發揮著杠桿的重要作用，其可靠準確性直接關系到社會經濟各生產部門的經濟與社會效益。隨著社會各界用電的不斷增大，電能計量在其中發揮的作用也在日益凸顯，因此需要不斷發展與完善電能計量與測驗技術，提升其穩定性，為社會經濟的發展打下良好的基礎。

1電氣工程中計量和測試工作的內容及特點

1.1計量和測試的內容

電氣工程計量和測試，泛指的是所有利用計量和測試技術對電氣系統與設備（電機、電器等）所進行的測量工作。其內容主要包括了：

（1）對電參數的測量，例如測量電壓、電流、電阻、電量及電功率等。

（2）對磁參數的測量，例如測量磁感應強度、磁場強度、磁導率、渦流損耗等。

（3）對電路元件參數的測量，如對電感、電容、功率電子器件及介質損耗等。

（4）信號和電源質量的測試，如波形、頻率、相位、噪聲干擾等。

（5）有關電氣系統和設備常用非電參數的測試，如轉速、轉矩、壓力、溫度、振動等等。

1.2電氣工程測量工作的特點

（1）電氣工程測量工作要求具有較高的準確度和靈敏度，以便于實施連續測試，便于準確記錄和及時的數據處理。

（2）應能實現遠距離測量，并便于將非電量經過轉換器變換為電磁量進行測量。隨著當前計量測試技術的發展和多類數字化、智能化測量儀器的應用，電氣工程測量工作也正逐步向著自動化方向發展。

（3）電氣測量設備應便于組成遙控遙測設備在惡劣環境條件下工作，而且測量設備應便于和計算機接口，組成計算機測試系統，以實現對測量數據的自動分析、運算和處理。

2電能計量的方法分析

2.1常規計量辦法

當前，我國電氣工程中使用的電量計量方法一般為兩種，一種是利用電壓進行測量，另一種是利用電流互感器來對電量進行計量。以這兩種方法實現對弱點側與110kV側的電量計量。實際情況如下：（1）對110kV側進行計量時，通常采用的是三相四線有功電能表來實現電量計量工作。由于電氣工程使用的110kV交直流供電，在依據電量計量設備的管理規章的規定，110kV側是中性點有效接地的系統。在這種設計情況下，能夠有效減少由于不均衡電荷而造成的電能表出現計量誤差。電量計量工作中某個時段使用的電量是依據抄表之差計算得來的。（2）弱點側的計量主要對變電器的弱點測進行的電量計量，這也是針對電力用戶終端而進行的電能計量。電氣工程中通常的終端分為電氣設備與電機，供電主要面對的是辦公、空調系統、電梯以及居民等。在這一電量計量中需要克服各電氣設備的干擾，比如設備出現的諧波。這種干擾會影響到電量計量與測試，需要電量計量計算時采取合適的辦法，這是因為不管是在電流計量方式還是電壓中，電量計量都是以電流的正弦波為依據，所以就會出現諧波，進而對電量計量造成干擾。

2.2計量表在運行中受到的影響

首先，電能表造成的影響。電能表主要是由電磁結構構成，其計量誤差主要是由于線圈產生的力矩，其力矩大小會影響到電能表計量能力，而線圈功率決定了力矩的大小與起到的作用。電能表受到諧波功率的影響主要是由于電表盤力矩因諧波而改變了方向與大小，這也就是造成電能表出現誤差的主要因素。根據相關研究顯示，由于受到高次諧波影響，電能表的運轉速度會偏慢，這也就出現了不同程度的計量偏差。

其次，對電子式計量表的影響。電氣設備產生的諧波會影響到全電子式電能表的計量。該類型的電能表主要是通過交流采樣來讀取相位角度與電壓電流信號，然后通過計算機芯片將讀取的信號數據進行處理，這樣就可以得到對電量的計量，然后再將測試的數據轉化成具體的顯示單元或儲存單元。在這種情況下，電量計量出現誤差的因素不是計算機芯片，而是受到采集與讀取信息的準確性的影響。與機械式電能表相比，諧波對全電子式電能表造成的影響相對較小。換句話說，在相同的條件下，使用電子式電能表進行電量計量的精度較高，且還能通過利用芯片的處理能力來對計量誤差進行修正，所以在利用這一電能表進行電量計量時。可以通過合理設計電子電路來提升計量的抗干擾性能與精確度。在電氣工程中使用電子式電表進行計量，而測試使用的電表通常采用的是A/D采樣原理，而且其操作功能也較容易實現，但其抗諧波干擾的能力較弱，因此在具體應用中還需要利用計量測試調試，提升其抗干擾效果。

3計量與測試技術在電氣工程中的應用

在電氣工程使用電子式計量表時，需要利用計量測試技術對其調試，解決諧波干擾造成的計量誤差。該技術通過人為方式對電子式計量表進行試驗測試，并對其進行經濟性等綜合評價，逐漸形成一個科學合理的電量計量系統，其滿足電力用戶的需求。在其設計中通常運用A/D形式采樣。A表進行采樣得到的數據，可以通過單片機進行計算處理得到電能量。而A/D電能表是分時間、分段對電能量進行計量。該方法比較適用于靜態功率環境下，但對電氣設備的諧波的抗干擾能力相對較低。而在實際生活中，設備出現諧波的量較大，對諧波抵抗能力的強弱直接關系到電量計量的精確程度。很顯然，簡單A/D模式根本無法適用于上述情況，于是出現了改進型的T型表。這種電能表采用了A/D采樣與“時分隔乘法器”相結合的方式，對功率采用時分隔方式進行連續測試，克服功率不平衡與諧波干擾造成的計量失誤情況的出現，實現電量計量的可靠性與精準性。之后利用A/D采樣，記錄無功電能與其他電力參數數據，保障有功電能測試的準確性，并且實現了多功能的擴展，但相應的計量測試成本也會相應增加。

在對電能計量表改進完成并使用后，對其進行的經濟性評價，得到的評級結果更加完善與準確，實際值與理論值之間的差值也更??；在使用全電子式計量表后，實際上降低了成本，提升了智能化水平；利用最終測試技術充分體現出改進型T型表的計量測試精準性遠高于A表，所以應在電氣工程中進行大范圍推廣與應用。從控制與調整電能的角度來看，使用高性能的計量表雖然會提升成本，但卻能獲得更大的經濟與社會效益。

4 結束語

計量和測試技術作為電氣工程的基礎和保障技術，只有不斷向著智能化、數字化、高可靠性、高靈敏性以及實用性等方面發展，才能滿足電氣工程對高精度測量的需要，并以此帶動我國電氣化水平的提升。

參考文獻

[1]張志濤.計量與測試技術在電氣工程中的應用[J].電子科技，2010，23（12）

[2] 趙楊.電氣工程智能化控制在電量計量和測設中的應用[J].數字技術與應用，2010（3）：56-59.