電能計量的主要問題及對策探析

葉云方

（臺州路橋供電局，浙江 臺州318050）

1 電能計量的基本概念及意義

電能計量主要是指在電網經營中通過相應的計量裝置計算出電能的數量。根據計量結果可制定電能生產計劃，同時也能為經濟核算、計收電量提供有力依據。可以說，電能計量是電力生產、銷售以及電網安全運行的重要環節。

我們的生活與電能密不可分，因此電能計量不僅關系著電力企業的經濟效益和安全運行，同時還影響著整個國家的經濟效益和社會效益。隨著我國國民經濟的快速增長以及人民生活水平的不斷提高，人均用電量與日俱增，再加上能源危機日益嚴重，這些都使得人們對電能計量的關注度越來越高。精確有效的電能計量結果不僅能幫助我們控制耗電量，提高電能利用率，還可使我們通過制定電能消耗定額的方式節約電力資源。

2 電能計量中的主要問題

電能計量是電力企業進行經濟核算的重要依據，因此對計量結果的精確度有著非常高的要求。但在實際操作中，計量裝置的誤差或工作人員的失誤等原因會降低電能計量的精確度和有效性。以下對電能計量中的常見問題進行具體分析：

2.1 電能計量裝置運行中出現的問題

在發電、供電以及用電環節中裝設有大量電能計量裝置，這些裝置包括各種類型的電能表、計量使用的電壓表、電流互感器以及二次回路、電能計量箱等。它們的使用對電能計量結果有十分重要的影響，因此一旦電能計量裝置在運行過程中出現問題，必將會影響到計量結果的精確度和有效性。現階段電能計量裝置運行中常見的問題是忽略了一次回路和二次回路對電能計量產生的影響。在電力系統中，一次設備是指直接用于生產、輸送、分配電能的電氣設備，包括發電機、電力變壓器、斷路器、隔離開關、母線、電力電纜和輸電線路等，其是構成電力系統的主體；二次設備是指用于對電力系統及一次設備的工況進行監測、控制、測量、調節和保護的低壓電氣設備，包括測量儀表、繼電保護和安全自動裝置、通信設備等。其中，由一次設備相互連接構成發電、輸電、配電或進行其他生產的電氣回路，稱為一次回路；由二次設備互相連接，構成對一次設備進行監測、控制、調節和保護的電氣回路稱為二次回路。如果在電能計量過程中不重視對一次回路和二次回路的電能控制，就會進一步增加偷電、漏電的幾率，給電力企業造成巨大的經濟損失。

2.2 諧波對電能計量的影響

諧波是指一個周期電氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數倍。諧波的產生是由電力系統中的某些設備和負荷的非線性特性造成的，而諧波不僅會使電能質量下降，還會影響計量儀器、測量裝置以及繼電保護裝置等電氣設備。

本文主要研究諧波對電能計量表造成的影響，按照電能計量表的工作原理可以將其分為感應式計量表和電子式計量表2種。感應式計量表是通過電壓回路和電流回路各自產生的磁場力的作用來進行電能計量的，這種計量表的工頻范圍很窄，容易造成計量誤差。對于線性用戶而言，感應式計量表的計量結果不僅包括基波電能，而且還涉及部分諧波電能，給消費者帶來一定量的經濟損失；對于非線性用戶而言，用戶在消耗諧波的同時還會把剩余諧波輸送給電網，此時基波潮流方向與輸入電網的諧波潮流方向正好相反，因此會抵消用戶的實際使用量，降低電力企業的經濟利益。電子式計量表主要是通過模擬乘法器來計算電能的，具有寬頻帶響應功能，而且相對于感應式計量表而言，它能夠更為準確地計量諧波電能和基波電能。

2.3 電能計量裝置產生的誤差

對于任何一個計量設備而言，計量過程必將伴有誤差的產生。而電能計量裝置產生的誤差主要分為電能表誤差和二次導線降壓誤差2種。其中，電能表由于功率因數和負載電流的變化給電能計量造成一定的影響，從而降低了計量精度，這種誤差被稱為負載特性誤差。此外，電能計量表在使用過程中產生的誤差或使用不當引起的誤差，對于電能計量結果的影響也是不容忽視的。二次導線降壓誤差主要是指電流通過熔斷器、開關以及導線阻抗等設備的接觸電阻，會造成二次電流在線路上發生壓降以及角度變化，引起電壓互感器產生誤差，從而降低電能計量的精確度和有效性。

3 電能計量主要問題的解決對策

（1）改進計量裝置。通過對電能計量裝置運行中出現的問題進行分析可知，由于計量箱的一次線和二次線入線口經常暴露在外，不僅給電能使用埋下巨大的安全隱患，而且還增加了偷電幾率，再加上工作人員的接線失誤也會影響到電能計量的結果，因此有必要對電能計量箱進行改進。具體包括將電流互感器、各種類型的電能表、計量使用的電壓表以及計量箱鑄成一個整體，并且對一次線和二次線的入線口進行密封處理，將接線端子隱藏起來。這樣不僅能提高電能使用的安全性，而且還能徹底杜絕偷電、漏電的發生。

（2）減少諧波對電能計量的影響。針對諧波對電能計量的影響，具體可采取以下措施：1）對電能計量表進行技術革新，使其不對諧波的功率做出任何反映，只反映基波的功率。例如通過高階低通濾波器對高次諧波進行過濾，從而得到基波的有效功率。對于感應式電能計量表而言，可以通過交流濾波器進行濾波；而對于電子式電能計量表，則可通過低通濾波器幫助濾波。這種方法不僅操作簡單，而且計量方式也比較合理，因此具有廣闊的應用前景。2）可以通過區分基波與諧波的潮流方向，然后分別對諧波功率和基波功率進行計量。例如將工頻基波電能表和寬頻帶功率電能表進行合理搭配，不僅可對諧波和基波的潮流方向進行有效測量，還能計量出諧波功率和基波功率。這種方法對成本要求較高，而且技術難度大，因此有待進一步研究。

（3）降低電能計量裝置誤差。雖然誤差是無法絕對避免的，但是我們可通過有效的途徑降低誤差對電能計量結果產生的影響。通過計算電流回路的負荷，選擇合適的電流互感器，避免由于電流互感器選擇不當對計量結果造成的影響。為了有效降低二次導線降壓產生的誤差，可根據DLT448—2000《電能計量裝置技術管理規程》中的有關規定，在35 kV及以下的電壓互感器二次回路中禁止裝設熔斷器或隔離開關輔助接點，避免由于熔斷器故障以及隔離開關輔助接點接觸不良對電能計量結果造成的影響。此外，還應注意人為因素造成的誤差。加強對電能計量從業人員的技能考核和管理，最大限度地降低接線和操作失誤對電能計量的影響。具體可以通過完善員工的技能培訓機制，定期、定量對電力企業員工進行技能指導和業務提升。同時還應注意對員工個人素質的培養，提高電能計量工作人員的職業道德以及專業技能水平，使其在電能計量中能按規程操作，從而提高計量精度。

（4）提高計量裝置選擇的精度。現階段電能計量裝置使用的是精度為±0.5%的電能表，如果將精度提高到±0.2%，每年就可以減少40億×0.3%＝1 200萬kW·h的用電量。目前，使用電子式互感器以及數字化計量裝置可有效解決傳統計量設備精度低的問題。電子式互感器主要運用電磁、光電轉換原理，包括傳感器、傳輸系統以及二次轉換器，具有模擬量輸出或者數字量輸出功能，能夠很好地適應大電流以及高壓工作環境。此外，使用數字化計量裝置通過光學和電子學原理進行電能計量，并且擁有獨立的工作電源，有效避免了由于存取電帶來的計量誤差，而且數字化計量裝置還具備通信數據分析功能，不會受到溫度、濕度以及磁場等外界因素的影響，對由于通信傳輸而導致遺漏的數據可以進行容錯處理，最大限度地提升了計量結果的精確度和穩定性。

4 結語

綜上所述，電能計量不僅是電網經濟核算的重要依據，而且對我們的日常工作和學習也有非常重要的影響。目前我國正處于經濟建設的快速發展期，對能源的需求量不斷加大，因此必須提高能源的利用率，節約能源，同時對電能計量也應有更為嚴格的要求。本文就現階段電能計量中常見的問題進行了剖析，并結合筆者多年的經驗總結出一些防范對策和改進意見，以期為相關單位提供借鑒。

［1］羅松濤.諧波背景下電子式電能計量誤差量化分析［D］.鄭州大學，2012

［2］羅志坤.電能計量在線監測與遠程校準系統的研制［D］.湖南大學，2011

［3］熊學海.電能計量實時仿真系統研究［D］.重慶大學，2011

［4］張旭.電能計量現場分析和專家化管理［D］.浙江大學，2011