基于R46國際建議的電能表基本誤差試驗(yàn)方法研究

李 敏，謝文婧，王 瓊

0 引言

R46國際建議是有國際法制計(jì)量組織（OIML）的兩類出版物之一，針對電能表，主要規(guī)定了其計(jì)量要求、技術(shù)要求和管理要求，以及檢定方法、檢定用設(shè)備、誤差處理等[1-5]。我國作為OIML成員國之一，按照《國際法制計(jì)量組織公約》的規(guī)定，有義務(wù)執(zhí)行國際建議。現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)和IR46國際建議在校驗(yàn)方法、測試項(xiàng)目及要求等方面均有明顯的不同。

根據(jù)R46國際建議，在電能表進(jìn)行基本誤差測試過程中，測試點(diǎn)的順序應(yīng)該是從小電流到大電流，然后由大電流到小電流，每一個(gè)測試點(diǎn)的誤差值應(yīng)該是測試數(shù)據(jù)的平均值。同時(shí)對Ist-Imin有誤差要求，而IEC標(biāo)準(zhǔn)一般采取從大到小的測試順序，沒有明確規(guī)定測試順序。此外，在基本誤差檢測方面，缺少對在小電流輕負(fù)載點(diǎn)下電能表基本誤差檢測方法的研究。

1 傳統(tǒng)的電能表基本誤差試驗(yàn)方法

電能表基本誤差試驗(yàn)時(shí)，采用虛負(fù)荷的方法模擬被檢表的運(yùn)行工況，即電壓源輸出電壓信號給被檢表的電壓線路，電流源輸出電流信號給被檢表的電流線路，通過改變電壓信號的幅值以模擬接入到電表電壓端子的電壓，改變電流信號的幅值以模擬負(fù)載的大小，通過調(diào)節(jié)電壓和電流信號的相位以模擬不同的負(fù)載特性[6-10]。

具體試驗(yàn)方法分為2種，即標(biāo)準(zhǔn)表法和瓦秒法。

1.1 標(biāo)準(zhǔn)表法

圖1 標(biāo)準(zhǔn)表法工作原理圖

如圖1所示是標(biāo)準(zhǔn)表法的工作原理圖，將被檢電能表與標(biāo)準(zhǔn)電能表的電壓線路并聯(lián)，電流線路串聯(lián)；用被檢電能表輸出的脈沖（低頻或高頻）控制標(biāo)準(zhǔn)電能表計(jì)數(shù)來確定被檢電能表的相對誤差，相對誤差γ按公式（1）計(jì)算：

式中：m為標(biāo)準(zhǔn)電能表實(shí)測脈沖數(shù)；m0為算定脈沖數(shù)，按公式（2）計(jì)算：

式中：N為被檢電能表低頻或高頻脈沖數(shù)；C0為標(biāo)準(zhǔn)表的儀表常數(shù)，imp/kWh；CL為被檢電能表的儀表常數(shù)，imp/kWh；KI、KU分別為標(biāo)準(zhǔn)表外接的電流、電壓互感器的變比。

1.2 瓦秒法

如圖2所示是瓦秒法工作原理圖，用標(biāo)準(zhǔn)功率源確定功率，同時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)測時(shí)器測量電能表在恒定功率下輸出若干脈沖所需時(shí)間，該時(shí)間與恒定功率的乘積即為實(shí)際電能，將其與電能表測定的電能相比較可確定電能表的相對誤差。相對誤差按照公式（3）計(jì)算：

式中：m為實(shí)測脈沖數(shù)；m0為算定脈沖數(shù)，按公式（4）計(jì)算：

式中：Tn為選定的測量時(shí)間，s；P為調(diào)定的恒定功率值，W。

瓦秒法對標(biāo)準(zhǔn)功率源的要求較高，實(shí)際常采用標(biāo)準(zhǔn)表法進(jìn)行電能表基本誤差的檢定。

圖2 瓦秒法工作原理圖

2 基于R46國際建議的電能表基本誤差試驗(yàn)方法

對比R46國際建議和JJG596，二者在規(guī)定電能表基本誤差試驗(yàn)方法方面主要存在以下區(qū)別：

1）R46國際建議規(guī)定試驗(yàn)時(shí)負(fù)載點(diǎn)的順序應(yīng)從最小電流到最大電流，然后從最大電流到最小電流。每一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，誤差結(jié)果應(yīng)是兩次測量的平均值；而JJG596要求負(fù)載電流逐次減小的順序測量基本誤差。

2）R46國際建議用轉(zhuǎn)折電流Itr、起動(dòng)電流Ist、最小電流Imin和最大電流Imax取代IEC標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的基本電流Ib和最大電流Imax，并給出了電能表在時(shí)的基本誤差限。

3 基于R46國際建議的電能表基本誤差試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析

根據(jù)R46國際建議要求，選取4塊樣表，其中樣表1和樣表2是準(zhǔn)確度等級為B級的三相四線電能表，規(guī)格為：最大電流Imax=60 A，轉(zhuǎn)折電流Itr=1 A，最小電流Imin=0.3 A，視在分辨率R=10 Wh，Un=220 V，有功常數(shù)C=400 imp/kWh；負(fù)載點(diǎn)選擇Imin、Itr、10Itr、25Itr、Imax；試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1、2所示，表中γ1為電流從小到大測量的誤差，γ2為電流從大到小測試的誤差（JJG596規(guī)定），γ為二者取平均值得到的誤差。

表1 樣表1基本誤差

表2 樣表2基本誤差

由此可知，樣表均滿足R46國際建議的要求。

研究電能表在時(shí)的基本誤差情況，選取Ist、2Ist、3Ist、5Ist、7.5Ist、10Ist、Imin負(fù)載點(diǎn)，對樣表1和樣表2進(jìn)行基本誤差試驗(yàn)，選取IQ、2IQ、3IQ、5IQ、7.5IQ、10IQ、0.05Ib負(fù)載點(diǎn)，對樣表3和樣表4進(jìn)行基本誤差試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)功率因數(shù)均為1，結(jié)果如表3所示。

表3 樣表在小電流下的基本誤差

R46國際建議規(guī)定在時(shí)的基本誤差限如表4所示。

表4 小電流下的基本誤差限

準(zhǔn)確度為B級的電能表其基本誤差限為（誤差限的絕對值），由表3-4可知，樣表在小電流下均滿足R46國際建議要求。

4 結(jié)論

檢測時(shí)負(fù)載點(diǎn)發(fā)生變化時(shí)，臺(tái)體的電流都是在某一負(fù)載點(diǎn)下先將電流的有效值降至零后再重新升流到新的設(shè)定負(fù)載點(diǎn)，這種電流變化過程實(shí)際是一種穩(wěn)態(tài)的變化過程，因此負(fù)載點(diǎn)順序的變化對電能表基本誤差的影響不大。與此不同，電流幅值寬范圍快速波動(dòng)對電能計(jì)量的影響較為明顯。在小電流下被檢表的基本誤差均滿足R46國際建議要求。在起動(dòng)電流和最小電流之間開展試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)保證標(biāo)準(zhǔn)電能表在此電流范圍內(nèi)的誤差滿足相應(yīng)準(zhǔn)確度等級的要求。

[1]王秋艷，王磊.電能表國際建議IR46文件專家討論會(huì)在中國計(jì)量院召開 [J].中國計(jì)量，2011（8）∶14-14.

[2]吳瀛，呂家圣，陳禾，王磊.OIML IR46電能表型式評價(jià)中軟件型評的要求與方法 [J].計(jì)量技術(shù)，2013（12）∶33-36.

[3]朱中文，王磊，黃洪濤，周韶園，鄭薦中.OIML IR46電能表國際建議修訂中的新動(dòng)向[J].計(jì)量技術(shù)，2011（12）∶14-17.

[4]中國計(jì)量測試學(xué)會(huì).一級注冊計(jì)量師基礎(chǔ)知識及專業(yè)實(shí)務(wù)[M].北京：中國質(zhì)檢出版社，2013.

[5]GB/T 17215.321-2008交流電測量設(shè)備特殊要求第21部分：靜止式有功電能表（1級和2級）[S].

[6]GB/T 17215.211-2006交流電測量設(shè)備通用要求、試驗(yàn)和試驗(yàn)條件第11部分：測量設(shè)[S].

[7]JJG 596-2012電子式交流電能表檢定規(guī)程[S].

[8]JJG597-2005交流電能表檢定裝置[S].

[9]Q/GDW 1364-2013單相智能電能表技術(shù)規(guī)范[S].

[10]Q/GDW 1827-2013三相智能電能表技術(shù)規(guī)范[S].