計量在暫態電能質量應用探究

劉靜

佛山市質量計量監督檢測中心 廣東佛山 528225

當代，非線性設備的廣泛使用，電網電能的質量日益變差，導致電壓電流波形發生很大的畸形變化，對原有電能計量裝置電能計量出現不精確的情況。電氣設備在進行工作過程中，不僅僅會促使簡諧波變化，甚至會引起暫態電能質量出現問題，進而威脅到電網的正常運行。本文是針對電子式電能表的工作原理與誤差分析、逆變焊機的工作原理、逆變焊機的仿真分析、暫態電能質量中逆變焊機工作對電能計量的影響進行簡單概括，僅作參考。

1 電子式電能表的工作原理與誤差分析

1.1 電子式電能表工作原理

電子式電能表開始被相關電子企業廣泛應用，電子式電能表的重要特征是計量精度高、負荷特性較好、功能消耗較低，電能表的電能加計單元原理如圖1示：

圖1 電能表的電能計量單元原理

1.2 電子電能表的誤差分析

電子式電能表運行時，相關人員可以將電流通過的信號與電壓通過的信號，將這兩者通過乘法器，相乘之后產生的功率就將有兩種不同信號，主要目的就是為了提出即時實功率信號，所要加入的濾波器頻率處于很低的狀態，可以運用濾波器過濾掉已經失去作用的頻率信號，減少由于無用頻率信號對于整個運行過程中信號的影響，保證了計量的準確性[1]。濾波器的功能就是電網運行中已經去除部分可能會產生的直流分量。因為電子電能表的計量原理主要是利用乘法器去計算而得到的直流分量，積累相加所得到的信息，如果出現電流信號，電壓中含有直流分量，就會直接導致相關人員在進行測量出現誤差[2]。

2 逆變焊機的工作原理

正常狀態下，暫態電能質量對于電子電能表的運行會產生如何影響，這就需要專業人員對其進行深入研究、分析。專業人員可以將逆變焊機作為研究的目標。圖2是逆變焊機的工作原理。

圖2 逆變焊機的工作原理

逆變焊機的工作原理，主要是對交流、直流進行整合，進而達到逆變裝置變換的目標，逆變焊機的逆變部分通常會選擇使用全橋逆變電路[3]。

3 逆變焊機的仿真分析

在計算逆變焊機運行消耗的電能時，專業人員可以利用電能表的模型和理想電能計量的模型進行綜合計算。空載階段時，通常情況下，電壓、電流是不會發生變化的，當然就不存在計量問題，由此可知，建立負載模型時，專業人員僅僅需要對拉弧階段與短路進行考慮。電弧負載通常是非線性負載，當遇到溶滴超常進行時，電路就會出現短路，當電路處于燃弧階段，點和負載則變為非線性負載，在逆變焊機電路運行中，短路。燃弧階段會出現交替運行的情況、由于這兩種電路運行階段，負載不同，當當電弧長度y＞0時，電路處于燃弧階段，氣負載電壓時U=k+yp+。

在此公式中，k，p，kr時常數，相關人員可以將k設置為20V，p設置為2V/mm，kr為25A/V，y在已經固定的中心數值范圍之內變化，對于使用的運條不同，施工人員的技術與身體情況，這兩者都會對電焊長度的變化幅度產生很大影響，同時也對變化頻率、變化規律有部分影響，專業人員可以從工程學理論開始分析進而創建焊機負載模型。一般而言，施工人員使用運條通常的動作頻率為1秒3到5次。，而技術熟練的情況下，一般不會出現太大波動，根據這些可以研究相關人員在進行工作時，焊接操作波動對電壓、電流的影響，我們可以使：

y=2+1．5sin（6πt）

當出現短路情況，負載電阻就會變得非常小，相關人員在運用一般的焊條時候，可以將焊條電阻設置為0．01Ω，根據公式可以推導出在拉弧階段，電流與電壓的關系為：

I=25×［U-20-4-3sin（6πt）]

短路時候，電壓與電流關系是：

I=100U

通過理論分析相關人員可以建立在模型。根據相關資料可知，通常情況短路時間約占拉弧時間的3%，相關人員可以通過控制開關滿足相關焊接要求。相關人員可以從電源端輸入交流電壓，線電壓設置為380V，經過整流、濾波裝置，電壓已經開始從三相交流電變成直流電流，再經過濾波作用獲得表較小的直流電壓，將直流電壓通過變壓裝置。

4 暫態電能質量中逆變焊機工作對電能計量的影響

一般來說，焊機工作周期大約是10分鐘左右，在施工過程中，焊接人員可以優先焊接6分鐘，相關人員可以將焊接過程中一個時間段作為參考標準去研究，通過改變占空比來對焊機的功率進行適當調節，進而去研究暫態質量對電能計量的影響[4]。

4.1 占空比32%

專業人員可以根據對逆變電路的分析來明確逆變焊機仿真模型的大概框架，從而獲得電壓短的輸出波形圖。當占空比時32%，經過10秒之后電能功率20380J，而電能消耗理論值20797J，得到計量誤差2．005%。

4.2 占空比22%

在逆變電路中，相關人員可以通過運行該仿真電路模型，獲得逆變焊機輸出端電壓波形，占空比處于22%時，大概經過10s秒相電能表計量得到的電能是1220J，單相電能消耗的數值為10426J，通過電能量比較少計量了618J，計量誤差達1．976%，減少了誤差，保證計量的準確性。

4.3 占空比12%

相關人員可以能提供過仿真分析得到仿真電路的大概模型，進而得到電壓輸出端的波形圖，占空比為12%，10秒過后單項電能表的點能為3310J，單相電能S所消耗理論值為3374J，電能表相比理論值少計量192J，計量誤差達到1．897%，功率差是19．2W。

4.4 電能誤差分析

逆變電路占空比不同，也會出現不同的計量誤，對電能計量的影響也會不斷變化，逆變焊機電路占空比不斷增加，誤差就會越大。

5 結語

電力系統運行過程中，相關人員需要對逆變焊機的暫態電能質量進行整體的分析與研究，利用相關科技軟件來建立出逆變焊機的仿真模型，根據模型分析暫態電能質量的影響，相關人員可以通過調節占空比控制逆變焊機的電流與電壓，提高電能計量的精確性。