IR46標準下智能電能表量值溯源的研究

林勇

（福建省計量科學研究院，福建福州，350003）

0 引言

IR46是針對有功電能表的一份國際建議，該文件作為國際計量組織（OIML）的一份法規文件，一經發布，要求所有成員國必須接受和執行。1976國際計量組織（OIML）起草《直接接入式2級有功電能表》IR46版本，并于1978年正式頒布實施。1997因不能適應新型電能表技術發展要求，1976年版IR46于1997年廢止。2002年：TC12工作組啟動IR46修訂工作，工作組多次召開國際法定計量會議，討論和參考眾成員國的意見，不斷規范和完善IR46的內容，中國作為其成員國參加了歷次討論工作會議，并且提出了修改意見。

2012年經過十年的討論和各方友好協商，發布了IR46-1《有功電能表計量計量和技術要求》和IR46-2《用功電能表計量控制和性能試驗》，次年發布IR46-3《試驗報告格式》。

2020年3月31號，參照國際建議OIML R 46-1/-2的新版《安裝式交流電能表型式評價大綱》開始執行，此次發布參照IR46的新版《安裝式交流電能表型式評價大綱》與原版參照IEC標準（GB/T 17215）的主要變化差異在以下幾個方面。

1 術語及定義變化

在IR46的標準里面取消In(Ib)，代之最大電流Imax、最小電流Imin、轉折電流Itr、啟動電流Ist進行表述。具體應用中，表述一個電能表電流的規格以“Imin-Itr(Imax)A”表示，例如如0.25-0.5(60)A，其中最小電流Imin為0.25A、轉折電流Itr為0.5A、最大電流Imax為60A。而如果是按照IEC標準上述電能表電流的規格就表述為5(60)A，其中In為5A、Imax為60A。同時在IR46標準里面，標稱電壓用Unom代替Un來表示額定電壓。

IR46的標準里面，電能表的等級指數用A級 、B級、 C級、D級、E級進行表述，其分別對應的是原先IEC標準里面電能表的2級、1級、0.5S級、0.2S級和0.1級。其中IR46標準里面增加了準確度等級E級的要求，協調了國際建議與國家標準不一致的內容。

IR46的標準里面，無論是直接接入儀表或者是經互感器接入儀表，電能表的等級指數都有A級 、B級、 C級、D級、E級。而在原先IEC標準里面，0.5S級、0.2S級的電能表其接入方式只有一種經互感器接入。

在IR46的標準里面，轉折電流Itr和最小電流Imin與IEC標準里面Ib、In是存在一定的等價比例關系，具體等價關系如下：

當電能表是為直接接入儀表時，轉折電流Itr與Ib的對應關系為：

當電能表是為經互感器接入儀表，轉折電流It與In的對應關系為：

當電能表是為直接接入儀表時，且電能表為A級（2級）或者B級（1級）時候，最小電流Imin與Ib的對應關系為：

當電能表是為經互感器接入儀表時，且電能表為A級（2級）或者B級（1級）時候，最小電流Imin與In的對應關系為：

當電能表是為經互感器接入儀表時，且電能表為C級（0.5S級）或者D級（0.2級）時候，最小電流Imin與In的對應關系為：

2 諧波影響試驗

IR46的標準里面，電能表諧波試驗包含了方波、尖頂波試驗以及高次諧波掃頻試驗具體諧波試驗包含以下幾種：(1)電流和電壓電路中諧波-方頂波試驗；(2) 電流和電壓電路中諧波-尖頂波試驗；(3)電流和電壓電路中的諧間波-脈沖群觸發波形試驗；(4）電流電路中的奇次諧波-90度相位觸發波形試驗。而原先IEC標準里面僅要求對電能表進行5次諧波試驗。對比我們可以得出，現有的IR46標準對諧波要求高于 IEC 標準，這就要求電能表在制造生產中要充分去考慮諧波對電能表的影響。

3 起動電流試驗

IR46標準里面對啟動電流試驗是這樣表述的：電能表在起動電流Ist下起動并持續工作，且且誤差不大于規定的最大允許誤差，歸納為就是電能表在起動電流點正常啟動并準確計量，對比IEC標準里面對電能表起動電流只要求能夠在起動電流點正常啟動并沒有準確計量這一說法。

表1 不同準確度等級下的Ist 值

由上述公式（2）得出，電能表為D級、且為為經互感器接入時，此時起動電流Ist與In的對應關系為：

In為電能表經互感器接入時候的互感器二次電流值，互感器的二次電流有5A、1A兩種，可以得出起動電流試驗時，最低起動電流可以達到1mA，電能表要在1mA電流下面準確起動并且能夠準確計量，這個也對電能表檢定裝置提出了新的要求，要求新的電能表檢定裝置的在1mA時候功率源要能夠穩定穩定輸出、同時電能表檢定裝置所配備的標準表也能夠實現毫安級的電能準確測量。

IR46起動電流的試驗程序步驟如下：

(1)起動儀表；(2）在1.5t（t為輸出兩個脈沖之間的預期間隔時間）時間內觀察第一個脈沖是否輸出；(3)在第二個1.5t時間內觀察第二個脈沖是否輸出；(4)計算儀表輸出兩個脈沖之間所需要的實際消耗實際；(5)在實際消耗時間內觀察第三個脈沖是否輸出并計算誤差。

4 負載電流快速變化試驗

IR46標準增加了一個負載電流快速變化試驗，試驗的要求是：電流電路應在開通和關斷狀態之間重復切換，按以下的試驗描述在ton期間施加電流并在toff期間中斷：

(1)ton=10s，toff=10s，總試驗持續時間4h；此時電能表共進行了720次啟停/通斷。

(2)ton=5s，toff=5s，總試驗持續時間4h；此時電能表共進行了1440次啟停/通斷。

(3)ton=5s，toff=0.5s，總試驗持續時間4h；此時電能表共進行了2618.2次啟停/通斷。

綜上述所述，在進行一個負載電流快速變化試驗時，電能表將進行4778.2次啟停/通斷試驗。在這樣要求下對電能表檢定裝置也提出了要求，(1)在測試過程中，電能表檢定裝置所配置的功率源能快速通斷，過渡時間相比20ms可忽略；(2)電能表檢定裝置的功率源上升沿和下降沿單調變化；(3)電能表檢定裝置每次通斷過程一致， 重復性優異；(4)電能表檢定裝置所配備的標準表反應速度要快，不能漏記或多記。

5 耐久性試驗

IR46標準增加了一個耐久性試驗，試驗的要求是：將儀表置于溫度試驗箱中，升溫至儀表規定的上限溫度，并保持穩定（一般為2h）。儀表電壓電路施加1.1倍標稱電壓（如有多個標稱電壓，取最高的標稱電壓），電流電路通最大電流Imax，功率因數為1，如儀表能同時測量有功電能和無功電能，則功率因數為0.866L，在此試驗條件下持續試驗1000h。

綜上述所述，在這樣要求下對電能表檢定裝置也提出了要求：(1)要求電能表檢定裝置的所配置的各個功耗器件要低功耗、元器件少、無需散熱、帶載能力強；(2)要求電能表檢定裝置能夠獨立輸出且不依賴外部標準表，并且實現反饋調節；(3)要求電能表檢定裝置能夠獨自動跟蹤負載變化。

6 初始固有誤差（基本誤差）試驗

IR46標準里面在進行儀表初始固定誤差（IEC里面稱為基本誤差）測試過程中，測試點的順序是從低電流到高電流，然后由高電流回到低電流。既每一個測試點的誤差值是測試數據的平均值，是由低電流到高電流得到一個測試點的誤差數據加上由高電流回到低電流時候一個測試點誤差數據的平均值。對比原先IEC標準在進行基本誤差測試時候，同樣進行一個測試點的誤差數據測量，IR46標準對一個測試點誤差數據的測量耗費時間將是IEC標準的1倍。

圖2是IR46標準里面，對電能表為A級、B級、C級、D級、E級時候的誤差限圖。以A級電能表為例，當誤差測試點介于Imin—Itr時，電能表所允許最大誤差不超過±2.5%；當誤差測試點介于Itr—Imax時，電能表所允許最大誤差不超過±2.0%。當誤差測試點介于Ist—Imin時,電能表所允許最大誤差不超過±2.5·Imin/I，說明在此區間段進行誤差測試時候，電能表所允許最大誤差是與當前測試點電流I值的大小成正比例關系的。

IR46標準里增加了一個組合最大允許誤差試驗，運用綜合誤差考察表計的綜合性能，而IEC標準里面暫無這塊項目。在進行組合最大允許誤差試驗評定時候，組合最大允許誤差按照下面公式（6）來進行計算。

式中：

ec(I,cos?)—組合的測量偏離；

e2(I,cos?)—計度器顯示值的測量偏離的平方，這個測量偏離與測試電流相關聯。這個測量偏離或者它的平方，必須在校準框架內，通過測量獲得。

δ2(T,I,cos?)—由于溫度波動，引起的誤差變化的平方。這個測量偏離或者它的平方，將從樣機檢測報告中查找得出，并作為表格數據使用。

δ2(U,I,cos?)— 由于電壓波動，引起的誤差變化的平方。這個測量偏離或者它的平方，將從樣機檢測報告中查找得出，并作為表格數據使用。

δ2(f,I,cos?)— 由于頻率波動，引起的誤差變化的平方。這個測量偏離或者它的平方，將從樣機檢測報告中查找得出，并作為表格數據使用。

7 結束語

文章解析IR46電能表標準和IEC標準，主要從術語定義變化、諧波影響試驗、起動試驗、耐久性試驗、負載電流快速變化試驗、初始固有誤差（基本誤差）等幾個方面分析了IR46標準和IEC標準的不同點，同時對照IR46標準對電能表檢定裝置的性能也提出了新的要求。IR46電能表標準具體實施后，最終將必然會對一系列相關標準（如IEC標準下的GB/T 17215標準、目前在用的電能表相關檢定規程規范）進行變更修訂，以便和國際接軌。同時相關標準變更修訂后，也必然對電能表的生產制造在工藝制造水平、電能表計量檢定機構的相關電能表檢定標準的計量檢定性能提出了更高的要求。