計(jì)量檢定中電子式交流電能表的誤差及處理分析

馬晨亮

（蘇州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督綜合檢驗(yàn)檢測(cè)中心，江蘇蘇州，215005）

1 電子式交流電能表原理及檢測(cè)方法

1.1 電子式交流電能表原理

電子式交流電能表通常由電流變換電路、電壓變換電路、計(jì)算芯片、微控制單元、顯示部分、接口部分、電源部分、外殼幾部分組成，電流和電壓作用于固態(tài)元件上，在一定時(shí)間內(nèi)與產(chǎn)生的電能成正比,其作用原理按照《JJG596-2012電子式交流電能表》給出[1]，如圖1所示。

圖1 電子式單相電能表的原理結(jié)構(gòu)圖

當(dāng)把電能表接入被測(cè)電路時(shí)，電流采用線圈和電壓采用線圈中就有交變電流流過(guò)，這兩個(gè)交變電流分別在它們的鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通；交變磁通穿過(guò)鋁盤(pán)，在鋁盤(pán)中感應(yīng)出渦流；渦流又在磁場(chǎng)中受到力的作用，從而使鋁盤(pán)得到轉(zhuǎn)矩（主動(dòng)力矩）而轉(zhuǎn)動(dòng)。負(fù)載消耗的功率越大，通過(guò)電流線圈的電流越大，鋁盤(pán)中感應(yīng)出的渦流也越大，使鋁盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩就越大[2]。即轉(zhuǎn)矩的大小跟負(fù)載消耗的功率成正比。功率越大，轉(zhuǎn)矩也越大，鋁盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)也就越快。鋁盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，又受到永久磁鐵產(chǎn)生的制動(dòng)力矩的作用，制動(dòng)力矩與主動(dòng)力矩方向相反；制動(dòng)力矩的大小與鋁盤(pán)的轉(zhuǎn)速成正比，鋁盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)得越快，制動(dòng)力矩也越大。當(dāng)主動(dòng)力矩與制動(dòng)力矩達(dá)到暫時(shí)平衡時(shí)，鋁盤(pán)將勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。負(fù)載所消耗的電能與鋁盤(pán)的轉(zhuǎn)數(shù)成正比[3]。鋁盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)計(jì)數(shù)器，把所消耗的電能指示出來(lái)。

1.2 電子式交流電能表檢測(cè)方法

電子式交流電能表檢測(cè)方法常用的有標(biāo)準(zhǔn)表檢測(cè)法和瓦秒法。標(biāo)準(zhǔn)表檢測(cè)法要求標(biāo)準(zhǔn)電能表和被檢電能表在相同條件下連續(xù)工作，用被檢電能表輸出的脈沖控制標(biāo)準(zhǔn)電能表技術(shù)來(lái)確定被檢測(cè)電能表的相對(duì)誤差；瓦秒法是采用標(biāo)準(zhǔn)功率表測(cè)定凋定的恒定功率，或用標(biāo)準(zhǔn)功率源確定功率，同事用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)時(shí)器測(cè)量電能表在恒定功率下輸出若干脈沖所需時(shí)間，該時(shí)間與恒定功率的乘機(jī)功率的乘積所得實(shí)際電能，與電能測(cè)定的電能相比從而確定電能表的相對(duì)誤差[4]。

2 計(jì)量檢定中電子式交流電能表誤差因素及處理辦法

2.1 測(cè)量工具失準(zhǔn)。

無(wú)論使用標(biāo)準(zhǔn)表檢測(cè)法和瓦秒法哪種方法進(jìn)行電子式交流電能表的檢測(cè)，都需要標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量工具，如第一種檢測(cè)方法中的標(biāo)準(zhǔn)電能表。如果標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量工具失準(zhǔn)，測(cè)量數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果就會(huì)出現(xiàn)偏差。在實(shí)際檢定中，標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量工具在使用過(guò)程中易出現(xiàn)磨損或損壞，準(zhǔn)確定受到影響。因此計(jì)量工具使用一定時(shí)間或次數(shù)后，要進(jìn)行檢測(cè)和校準(zhǔn)，確保其準(zhǔn)確性。如果計(jì)量工具檢定誤差已經(jīng)超過(guò)規(guī)定范圍，應(yīng)更換計(jì)量器，避免造成測(cè)量誤差。

2.2 檢測(cè)過(guò)程不規(guī)范

電子式交流電能表檢測(cè)有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和步驟，其過(guò)程出現(xiàn)操作失誤會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果。電子電能表是由很多電器元件組成的，很多電器元件運(yùn)行時(shí)要求穩(wěn)定的溫度環(huán)境，換而言之，在標(biāo)準(zhǔn)溫度下工作其誤差才能在允許范圍內(nèi)。因此測(cè)量時(shí)應(yīng)對(duì)電子電能表進(jìn)行適當(dāng)預(yù)熱，以降低溫度變化對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。《JJG596-2012電子式交流電能表》中對(duì)詳細(xì)規(guī)定了電能表檢定工具和被檢電能表預(yù)熱時(shí)間。檢測(cè)過(guò)程中，無(wú)預(yù)熱操作或預(yù)熱時(shí)間沒(méi)有按照要求執(zhí)行，檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性就可能下降[5]。

隨著檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在很多機(jī)構(gòu)采用的自動(dòng)化電子式交流電能表檢測(cè)裝置，檢測(cè)裝置會(huì)根據(jù)電能表的規(guī)格參數(shù)設(shè)計(jì)最合適的校驗(yàn)方案。檢測(cè)裝置自動(dòng)完全檢定的前提是檢定人員準(zhǔn)確輸入電子式交流電能表的各項(xiàng)參數(shù)、脈沖常數(shù)、準(zhǔn)確度等級(jí)等數(shù)據(jù)，如果輸入有錯(cuò)誤，檢測(cè)裝置會(huì)按照錯(cuò)誤數(shù)據(jù)計(jì)算，檢測(cè)結(jié)果是不準(zhǔn)確的[6]。電子式交流電能表檢測(cè)是專業(yè)性較強(qiáng)的操作，需要專業(yè)的檢定人員進(jìn)行操作，而且檢定人員的操作水平、檢定技術(shù)水平、職業(yè)素質(zhì)、工作態(tài)度都必須達(dá)標(biāo)。檢定過(guò)程規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn)，檢定結(jié)果才能準(zhǔn)確，電子式交流電能表的誤差才不會(huì)受檢定過(guò)程的影響。

2.3 檢測(cè)條件不合格

電子式交流電能表檢定標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有檢測(cè)空間地點(diǎn)做規(guī)定，但周邊的環(huán)境確實(shí)會(huì)影響檢測(cè)工具的準(zhǔn)確性。磁場(chǎng)對(duì)電的作用是很大的，檢測(cè)時(shí)一定要注意周邊的磁場(chǎng)環(huán)境。在強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境用進(jìn)行檢定，測(cè)量數(shù)據(jù)將出現(xiàn)嚴(yán)重偏差?？諝庵袎m土、顆粒雜質(zhì)等對(duì)計(jì)量工具也會(huì)有影響，尤其是對(duì)精度有特殊要求電子式交流電能表，微小灰塵也可能讓檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)生變化。因此電子式交流電能表檢定時(shí)周?chē)h(huán)境要潔凈，無(wú)灰塵和雜物，無(wú)明顯磁場(chǎng)干擾。

3 總結(jié)

電子式交流電能表與傳統(tǒng)機(jī)械表相比，有性能穩(wěn)定、準(zhǔn)確等級(jí)高、輕巧便于安裝使用等優(yōu)點(diǎn)，而且功能強(qiáng)大、易擴(kuò)展，能實(shí)現(xiàn)分時(shí)計(jì)量、數(shù)據(jù)自動(dòng)抄讀、電壓合格率統(tǒng)計(jì)、串行數(shù)據(jù)通信等功能。因此電子式交流電能表廣泛應(yīng)用于電能計(jì)度數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程抄表、自動(dòng)計(jì)費(fèi)等電力相關(guān)系統(tǒng)。電子式交流電能表強(qiáng)大的功能及廣泛的用途全都基于其高精度計(jì)量功能，因此定期檢定電子式交流電能表誤差范圍，保證其準(zhǔn)確登記很重要。除了上文所述的處理辦法，還應(yīng)加強(qiáng)電子式交流電能表檢定隊(duì)伍建設(shè)，規(guī)范檢定流程，提高檢定人員專業(yè)水平，從而保證電子式交流電能表誤差合格率。

參考文獻(xiàn)

[1]毛斌.電子式交流電能表原理及檢定[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù),2017,8:34-35.

[2]彭華偉.電子式交流電能表檢定工作中的體會(huì)[J].江蘇現(xiàn)代計(jì)量,2014,5:52-53.

[3]錢(qián)璐.電子式交流電能表測(cè)量不確定度分析[J].工業(yè)計(jì)量,2016,S1:44-46.

[4]陳偉,韓福英,蘇榮.單相電子式電能表測(cè)量結(jié)果不確定度的簡(jiǎn)化評(píng)定[J].中國(guó)計(jì)量,2017,1:88-89.

[5]電子式交流電能表檢定中注意事項(xiàng)及常見(jiàn)問(wèn)題[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù),2017,1:85-85.

[6]郭俊廷,牛恒山.機(jī)電式交流電能表測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定分析[J].重工與起重技術(shù),2016,3：29-30.