單相電子式電能表誤差測量值的不確定度評定

李晶鑫

【摘 ?要】隨著社會經濟和科學技術的發展，電力在我國人民群眾的工作生活中所占比重越來越大，基本上現在各行各業的發展都離不開電力。單相電子式電能表是眾多電表中的一種，其在日常的使用中會有一定的誤差值，全文結合過往經驗及實際情況，對單相電子式電能表誤差測量值的不確定度進行評定，以供參考。

【關鍵詞】電子式電能表;誤差測量;不確定度評定

電力是我國經濟發展的命脈，離開了電力各行各業都無法生存，隨著近年來經濟增速加快，全國每年的用電量也在大幅度提升，因此就產生了很多關于電能計量的問題。因此就需要在實驗室認可的常規條件下，對電能計量表的誤差值進行評定，為供電方和用電方提供一個相對公平電力交易環境。

一、單相電子式電能表簡介

單相電子式電能表的優點是比普通的感應式電子表精準度高、功耗低、啟動電流小、負載范圍寬，且沒有機械磨損，近年來受到諸多企業及家庭用戶的青睞。單相電子式電能表適用于計量額定頻率在50hz-60hz之間的單相交流有功電能，固定安裝在室內使用，適用環境溫度在-20℃-+55℃之間，相對溫度不超過85%，并且空氣中不能有腐蝕性氣體、灰塵及凝露等雜物。

二、單相電子式電能表誤差檢定操作過程

本次測量使用的電表為某廠家提供的2.0級、10（60）A寬量程單相電子式交流表，測量工具為0.05級單相電能表測量裝置，型號為YC-1893D，測量依據為JJG596-2012《電子式交流電能表》檢定規程及JJG597-2005《交流電能表檢定裝置》檢定規程。

首先對電表的外觀進行檢查，確定外觀無明顯破損，液晶屏顯示正常，無燒毀的焦糊氣味，搖晃電表沒有元器件脫落碰撞的聲音;其次把需要測量的電能表安裝在指定的檢測位置，在電腦上正確選擇測量流程，輸入被檢電表的型號、精度等級及測量范圍等，然后使用上述測量工具進行自動檢測;最后在測量完成時，打印測量結果報告和原始記錄。

三、誤差測量值的不確定評定過程及結果

1、誤差測量值的不確定評定過程

本次測量選擇在兩種情況下進行，首先對被檢測的電表施加220V電壓、10A電流，在cos =1.0負載條件下，重復測量10次，得到最終的誤差數據列;其次對被檢測的電表施加220V電壓、10A電流，將cos 數值變為0.5L并在感性負載條件下，重復10次測量，得到最終的檢測數據（見表1）。

2、誤差測量值的不確定評定結果

在220V電壓、10A電流和cos =1.0時，對2.0級單相交流電能表的測量結果如下：示值誤差測量值的平均值為`yx=-0.067%;示值誤差測量值的不確定度為U=0.13%，k=2。

在220V電壓、10A電流和cos =0.5L時，對2.0級單相交流電能表的測量結果如下：示值誤差測量值的平均值為`yx=+0.028%;示值誤差測量值的不確定度為U=0.14%，k=2[1]。

四、單相電子式電能表產生誤差的原因及處理方法

1、諧波

通常情況下供電方給用電方提供的交流電為50HZ，但在實際使用的過程中因為有非線性用戶的存在，導致諧波的出現。諧波對電力系統的危害比較大，其主要體現在以下幾個方面，第一，會產生串、并聯諧振，出現過電流、過電壓;第二，會增加設備損耗，使設備發熱嚴重，縮短使用壽命;第三，誤觸發繼電保護裝置，長此以往降低設備的可靠性和靈敏度。

諧波的產生究其原因是因為非線性用戶造成的，因此想要解決諧波的問題，只有對非線性用戶加以控制才可以。從理論上來講，可以對非線性用戶向系統反饋的諧波電能進行計量，然后根據計量進行合理的收費，但在實際使用過程中，因為諧波對電能表所造成的危害導致其計量出現誤差，使得線性用戶的電能表計量的是基波電能與諧波電能之和，計量誤差是正的;非線性用戶的電能表計量的是基波電能與諧波電能之差，計量誤差是正的。這樣一來，對于供電方及線性用戶都是非常不公平的。

因此想要正確解決諧波導致的電能表計量誤差，應當使用濾波器將基波與諧波分開，分別計算出基波電能與諧波電能，在對兩種用戶的電能使用情況進行計量時，線性用戶只統計基波電能，非線性用戶統計基波與諧波電能之和。

2、輕載

當電流在運行標準的5%-10%以下時，稱之為輕載。輕載對電能表計量的影響主要體現在兩個方面，首先是潛動性。對于電能表的工作狀態來講，潛動和啟動是兩個相互矛盾卻又相互關聯的性能，電能表的靈敏程度在很大一部分程度上取決于其抗干擾程度，而抗干擾性是所有電子設備都會具備的一項基本功能。任何電子設備因外界因素的影響及自身元器件的質量因素等等，都會有一定的誤差值，只能將這個誤差值無限縮小而做不到根除。單相電子式電能表因為內部沒有機械電能表所用的機械測量部件，因此不會因為裝配位置的問題產生潛動，但有其它原因如輕載導致的無規律脈沖，就會引起潛動。

其次是對電流互感器的影響，因為電流互感器本身在工作時就會有一定的激磁損耗和鐵損耗，當負載為正常時，這一部分損耗對電流互感器的影響不大，當損耗增加時，電流互感器的誤差也會越來越大，即便是在這種情況下，只要電能表能采取分段補償的方式，且補償系數設置合理，就能將誤差值控制在合理范圍內。但在輕載的狀態下，電流互感器的誤差特性會受到影響，導致誤差與負載存在不對應關系，就很難再進行補償。

針對上述狀況，首先可以更換轉換器，比如采用高分辨率的A/D轉換器。電子式電能表的工作原理是將電流、電壓等信號轉換成數字信號，傳輸至CPU進行處理，而高分辨率的轉換器能夠對輕載時較小的信號進行準確的分辨和處理，這樣既不影響電表的靈敏度，又提高了準確度。其次也可以對電流互感器進行更換，質量較好的互感器，性能損耗較低，可以在輕載時將誤差特性控制在限行范圍內，進而減少對電表計量準確度的影響。

3、電壓閃變

電壓閃變指的是電壓大小變化過快，最常見的判斷標準就是電壓波動造成的燈泡閃爍。在日常生活中，有很多電動工具在使用過程中都會產生電壓閃變，如電弧爐等。電壓閃變對電力系統的危害也比較大，比如導致燈泡閃爍、電視屏幕明暗變化等，進而對工作和生活在成嚴重的影響。

對于這部分因為電壓閃變而造成的損耗，電力部門應當對其進行正確計量并收費。但因為目前電能表本身的問題，是無法實現對這部分損耗進行正確計量的。對于這個問題，可采用小波分解與同步檢波法，將閃變后的信號分解為高頻與低頻，并對其進行分解，得到畸變的功率。

結束語

根據國家相關政策，供電方應每隔一段時間就對電能表的準確性進行評測，如果發現誤差測量值不在可控范圍內，應立即進行調整，保證供電方與用電方的利益，全文通過對電能表誤差測量值的評定及對電能表產生誤差原因的分析，希望為廣大同行提供參考，共同促進電力行業的可持續發展。

參考文獻：

[1]高紅.電子式電能表比對點三相四線平衡負載I_b（1.0）不確定度評定報告[J].品牌與標準化，2017（1）：90-91.

（作者單位：國網鄂倫春自治旗供電分公司）