分析電能計量誤差產生的原因及改進措施

王慧敏

摘要：電能計量裝置在使用過程中難免會出現誤差，這些誤差的產生不僅與電能計量裝置本身有關，外界條件及環境變化，如溫度、磁場及運行電壓的高低等都會引起電能計量誤差，從而影響電能計量的準確性。

關鍵詞：電能計量;誤差;控制措施

引言

如今各個行業的發展中對電量的需求持續增長，為將其消耗的定量可以準確的記錄加來，有必要安裝電能表來測量電路總使用電量，而其計量的準確性跟供電雙方的直接利益有關，是結算時的主要憑據。但在現實使用中，電能表在運轉時會受到很多因素影響，使得其計量出現偏差，造成電量計量準確，給供電與用電方都帶來了巨大經濟損失。并且經過長期使用后會有部件老化、缺少修理和保養不當等問題都讓設備工作效率下降，另外在電能表的內部電路出現了問題后也會使得計量產生誤差。

1電能表測量系統結構

目前我國單相智能電能表的硬件方案基本類似，首先用電壓/電流采樣電路將電網電壓和負荷電流轉換成弱電信號，再使用集成芯片實現電參數測量和電能計量。以國內某廠家生產的單相電能表為例，詳細闡述電能表測量系統結構。

2智能表測量誤差的來源

2.1電流采樣電路引起的誤差

在測量幾安培或是幾十安培的交流電流，需要將表轉變為等效的小信號交流電壓，不然則無法進行測量。在直接接到電子式智能電表時，通常使用猛銅分流片和經互感器接入。若是用猛銅片當做是分流的電阻R，那么大電流i在流經（t）時會產生相應的成正比的微弱電壓U。

2.2電壓采樣電路引發的誤差

由于被測量的電流都相同，100V或是220V電壓一定要經過分壓器或是電壓互感器的轉變，成為了小電壓信號之后，才能送到乘法器中。電子式智能電能表內部使用的分壓器通常是電阻網絡和電壓互感器。其優勢在于線性良好、低成本，不足是不能實現電氣隔離。另外，在電壓采樣時電阻風壓，需要注意到電阻的功耗和耐壓性，一般要使用多個工藝，將精度同樣的貼片電阻進行串聯。因為風壓會使得電阻的溫度產生變化，取樣的電壓關系式中的分子和分母會相互抵消。所以可以使用低成本的精度是1%的電阻。

3電能計量裝置誤差產生的原因分析

3.1互感器誤差

（1）電流互感器二次容量選用不當引起的誤差。接入電流互感器的二次負荷包括接線電阻、電能表電流線圈阻抗和外接導線電阻，在選擇電流互感器時，應當對接入的二次負荷電阻進行計算，選擇適當的二次容量大小的互感器。如果電流互感器二次容量選擇不當時，過高或過低的負載都會對電能計量的準確性產生影響。

（2）二次繞組勵磁引起的互感器誤差。當一次電流通過電流互感器一次繞組時，則會消耗一定量的電流來勵磁，才能促使二次繞組產生感應電動勢，使鐵芯產生磁通，此時如果材料選擇不當，則會產生一定的誤差。

3.2電壓、電流、溫度的變化。溫度、電壓、電流的變化

是會誘導電能表產誤差的主要因素。因表中所加載的電壓與外內線路的電壓不一致，而導致轉動速度不均勻，從而產生誤差。一是表中加載的電流和外內線路的電流也同樣不相同，有一定偏差會致使其度數和實際的用電量不相符，從而出現誤差。二是表內電流通過時的外部環境溫度也有在不斷變化，會影響誤差的產生。三是電能表加載的電流與外內線路的電流不同，有很大的偏差，會使得變得度數和實際電量不一致。

3.3電能表位置傾斜

電表在正常運轉過程中，容易受到各種因素干擾而發生偏移，若發生了這樣的情況則會使得計量發生誤差。其原因是因為電能表在發生傾斜時內部的元件發生了位移，使得轉動滑輪力距發生的變化進而產生了偏差。而傾斜角度越大側壓力和傾斜誤讀指數同樣會增加，只有保持電流小于標準電流的40%，這時的計量的誤差才可忽略不計。所以，為保證電表讀數的正常，需要把有關元件和轉動滑輪安防在電表的中央部位，以便讓滑輪在軸承中的位移降低規避誤差的出現。

4智能電能表計量誤差改正方法

4.1改變控制繼電器的節點方式

為了解決智能電表跳閘問題，需要將跳閘控制的繼電器使用常閉合觸電的方式。根據最新單項智能表的技術規范要求：電能表跳閘控制端子為5，需直接輸出一個交流電壓，進而讓控制信號會引發電表供電線路的相線，同時驅動力不能比20mA小，控制信號非激勵態的輸出電壓要是供電電壓的90%～110%。若是控制信號處在非激勵態時，外置負荷開關處于閉合狀態。其整體邏輯是智能電表通電后，因為表內的跳閘控制繼電器要用閉控制節點電源電壓接入外置負荷開關，以保持外負荷開關合閘，電表在工作后可以評斷用戶應滿足需求的電費余額時，要保持表內閉觸電正常供電。但用戶沒有滿足時，會自動中斷供電。

4.2電能表誤差調整

實際的計量裝置，儀表的誤差能夠在負荷點之下，將其調到最小，而互感器合成誤差與電壓互感器的二次導線壓漿引發是誤差和平均二次回路的運行參數有關，可通過調整有關參數來減少偏差。電流或電壓互感器的合成誤差在額定二次導線壓降而造成的偏差，在綜合中占有相當的比例，需用電表、互感器的合理選用加以補償，還要在設備選型的過程中判斷其計量的有關參數進行檢查，同時又要依據負荷所需，對儀表在何種計量精準度下加以考慮，在正式投入使用時要提前做好各項測試準備，使用中，加大對儀表的檢驗和運作管理。

4.3電壓互感器二次回路誤差控制與管理

（1）選擇適宜的二次回路導線截面與導線長度。一般情況下，可以通過增大導線截面或者縮短導線長度兩種方式來縮小二次回路電壓降。因此，在確保滿足導線負荷的基礎上，選擇適合的導線截面和導線長度，可以有效減少二次回路電壓降，進而減少電能計量裝置誤差。

（2）減少二次回路阻抗。在選用電能表時，應盡量選取全電子多功能電能表，一表多用途，可以達到減少二次負荷阻抗的目的，降低二次回路電壓降。

（3）裝設熔斷器。在電能計量裝置投入使用前，應提前測量互感器的二次負荷，當負荷低于35kV時，可以不必裝設隔離開關和熔斷器;當負荷大于35kV時，則需要安裝熔斷器，在實際運用中，應將熔斷器兩端的電壓控制在一定范圍內。

4.4提高載波功效和電源容量

但電能表的載波功效提升后，Vcc電壓值會相應隨載波發射電流的變化而變動，這是由于載波的電流與電網的阻抗有關聯。又與電阻隨機性與用戶負荷相關。當電網用戶接上電后，所產生的載波信號很小，但卻會產生極高的電流，信號大幅度減少。如果按照這一模式來設計載波的放電壓值，所需的Vcc值更大，而當電網抗大時相應的Vcc電壓值也會變大，進而讓載波信號超過限定的134dBuV。所以需要把Vcc電壓值維持在穩定輸出的狀態下，才能讓載波信號副值，不跟隨電阻的變動而變化，確保穩定的信號。

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