電能表動態誤差測量系統設計

高磊

摘要：本文分析動態激勵信號的數學模型，以及動態誤差的計算方法?；诖?，開發動態誤差測試裝置，最終構建了動態誤差測試系統。

關鍵詞：電能表；誤差測量；系統設計

中圖分類號：TM933 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）05-0180-02

1 引起電能表動態計量偏差的原因

在電能計量方面有很大誤差，包括以下方面：其一，電能計量裝置是在以往正弦穩態功率理論的基礎上形成的，這樣無法實現準確計量電能，即在動態負荷條件下。特別電網中的耗電大戶，電能計量的準確度不是很高，諸如：電弧爐、電氣化鐵路、軋鋼機、礦井提升機等，因此，電力供需雙方均想準確計量動態的負荷耗能；其二，電能表積極用于實際，其真實運行情況與標準信號條件差距太大，即與實驗室常規檢定所要求的，電能表在實際的電能計量的偏差遠離常規檢定指標，基于動態負荷條件，量值溯源設備與技術不夠先進，其電能計量的溯源問題無法解決。基于動態負荷，采取何種方法來準確獲得電能表的實際計量偏差，以及提高電能計量的正確性，從定性的角度進行分析對每一種擾動因素對電能計量的影響。

2 動態誤差測試裝置

為了更好地評估電能表動態誤差，可以采取測試的方法以及動態負荷模型需等，具體特點包括：（1）動態負荷的變化區域以及變化模式等被充分體現出來；（2）控制與產生比較容易；（3）按周期來進行；（4）電能量值的溯源易于實現。本文借助ASK進行調制，最終實現周期性電流的導通或關斷，即在任何一個整數周期上，這樣做的目的是為了轉換周期性電流信號，使其變為轉換電流信號，即依據實際所需的動態變化，真正模擬動態負荷的變化。與此同時，基于周期正弦條件，可以用穩態電能值來表示對應的動態負荷所耗用的電能量，作為一個理論值。

2.1 動態激勵信號數學模型

動態激勵電壓和電流信號的數學模型的構建，如下式所示：

2.2 動態誤差計算方法

以電能量的計算、累積等過程為依據，接著，在計算、分析的基礎上發現，動態電能的理論值，即通過使用檢電能表完成計量，公式為：

其中，TA代表周期數，即電流正向導通的；TB代表周期數，即電流關斷的；ESO（N）代表從標準電能表計量到穩態電能量值，即使用檢電能表輸出脈沖期間的；K等于0，即代表對應單向功率的模式）或 等于-1，即代表對應正、反雙向功率的模式。這就說明，動態電能量值到穩態電能量值的溯源可以從理論上獲得。

2.3 動態誤差測試裝置的硬件實現

依動態電能量的數學模型，研發電能表動態誤差測試裝置，原理結構如圖1所示。通過使用信號調理電路，可以轉換三相正弦穩態電壓與電流信號，使其變為方波信號，即與之同步。對于可編程邏輯控制器件，其時鐘就是通過信號調理電路輸出的方波信號，以電流正向導通或關斷的周期個數為依據，確定對應的控制信號，即基于動態負荷測試用激勵信號。另外，電力電子開關器件能夠形成單、雙向動態負荷耗用的動態電能信號，即以可編程邏輯控制器件發出的控制信號為依據。通過使用單片機系統，來控制全局情況，并收集有關脈沖，包括：標準電能表的、被測電能表輸出的，求出被測電能表的動態偏差。

3 動態誤差測試系統

對于電能表的動態誤差，需要采取合理的方法去測試，使用電能表動態誤差測試系統，如圖2所示。包括：程控功率源、標準電能表、動態誤差測試裝置、被測電能表等。系統的主控計算機發送控制命令向程控功率源，即借助RS-232C接口，同時實施對應的控制程序來實現，在這個過程中，需要對程控功率源的電壓、電流量程等方面進行設置，還要設置電壓、電流和功率，即針對控制程控功率源輸出正弦穩態的。而標準電能表和動態誤差測試裝置能夠接收電壓和信號，即從程控功率源那里獲得。對于動態誤差測試裝置，能夠控制正弦穩態三相電壓與三相電流，進而形成測試用三相電流以及雙向的動態功率激勵信號，即具有動態變化的特點，并被作為輸入成分，即被測電能表所接收到的信息。利用動態誤差測試裝置可以對被測電能表動態誤差的性能進行測試，以及對被測電能表的電能計量誤差進行評估，即以測量標準電能表輸出的電能脈沖數與被測電能表輸出的電能脈沖數為依據。

參考文獻

[1]鄭薦中，陸祖良，李敏.電能表動態特性實驗研究[J].電測與儀表，2011，（03）：98-100.

[2]陸祖良，王磊，李敏.對電能表動態測量功能評價的討論[J].電測與儀表，2010，（04）：74-76.