電能表運行工況評估的國際標準對比分析

姚燕

內蒙古自治區呼倫貝爾市產品質量計量檢測所 內蒙古呼倫貝爾 021008

隨著國家電力企業的發展，在城市電網轉型以及農村電網的改造工作中都取得較大的發展，同時也積極地對電能計量自動化系統技術進行了推廣，隨著電網的整體自動化發展，電能計量自動化系統不但是電力企業的售點監視工具，同時也是電力營銷部門計費的主要依據。因此探究電能計量自動化系統運行工況監控管理技術的研究及應用具有重要的意義，以下是具體內容。

1 系統基本原理

工程應用證明數字化電能表在現場非標準工況條件下運行時，其運行性能主要受到負荷條件的影響，因此，從負荷波動（包含電壓/電流幅值變動、波形失真度變動、電網頻率偏差變動、噪聲含量變動）對數字化電能表運行性能進行分析與評估。為了達到分析與評估的效果，找出數字化電能表現場非標準工況下運行不穩定及計量失準的原因，研發了非標準工況下數字化電能表運行性能分析與評估系統。系統采用了數字功率源模擬現場非標準工況條件下電子式互感器輸出的IEC60044協議數據包，數據包經過合并單元（準確度等級為0.2級）協議轉換為IEC61850協議數據包，并輸出給光纖交換機，光纖交換機將接收到的數據進行組網，分別轉發到不同廠家生產的被測數字化電能表（為了保證分析結果的可靠性，選擇了三塊不同廠家的0.2S級數字電能表）及工控機。系統內部數字功率源上位機程序采用的VI（virtualinstrument）軟件編程，可設置電流/電壓幅值、相位、頻率以及添加諧波、白噪聲信噪比等參數，可輸出諧波、頻率偏差及含噪聲的波形數據。工控機一方面通過以太網口接收IEC61850數據包；另一方面利用內嵌的PCI轉RS-485串口卡及脈沖采集模塊與數字化電能表的RS-485接口及脈沖輸出接口連接，讀取數字化電能表電參量信息及采集輸出脈沖。當工控機上位機算法發現負荷出現波動時，能自動讀取數字化電能表中電壓/電流、波形失真度及電網頻率等數據，并采集電能表輸出的脈沖信號，評估數字化電能表的運行性能。

2 特殊波形測試條件對比

眾所周知，諧波不但影響電能計量的公平性，還會造成電能計量裝置的誤差增大、計量失準。在諧波對電能計量誤差的影響研究中，大部分標準均將諧波視為穩態信號，而實際電網中的諧波往往具有持續時間短、發生隨機性強等非平穩特點，這使得在對電能表進行諧波影響量測試時得出的誤差允許偏差往往會在規定允許范圍，但是卻不能反映出在實際電網的運行狀態下，電能表對諧波是否準確計量，是否滿足相關規定。IEC62053系列標準對于諧波影響的測試主要針對5次諧波，而OIML國際建議R46取消了5次諧波的測試，采用具有相同電流電壓失真度的方頂波和尖頂波代替。方頂波和尖頂波的諧波成分更豐富，包含3、5、7、11、13次電壓電流諧波，和電網實際運行狀態更貼近，更能體現電能表計量抗干擾的性能。根據OIML國際建議R46，開展諧波對電能表計量誤差影響試驗時，將諧波信號同時接入至電壓、電流輸入端，規定單個電壓諧波幅度不應超過0.12U1/h，單個電流諧波幅度不應超過I1/h，U1和I1是電壓和電流的基波幅度，h表示諧波次數。諧波條件下的誤差與標準正弦波形條件下表計的初始固有誤差相比，驗證諧波波形條件對表計誤差影響偏差是否符合OIML國際建議R46的要求[1]。

3 準確度等級與誤差評定對比

OIML國際建議R46從保護消費者的利益及立法需求的角度出發，使得在同一個準確度指標下，不同原理的電能表計量要求相同；而IEC系列標準從生產制造角度出發，根據電能表的工作原理制定不同標準。由于兩種標準的出發點不同，所以在電能表的試驗測試和誤差評定以及準確度等級上均存在差異[18]。OIML國際建議R46把電能表的準確度等級分為A、B、C和D4個等級，分別對應IEC62053系列標準中的4個等級：2、1、0.5s、0.2s級。OIML國際建議R46推薦年用電量大于5000kWh或特定用戶需使用B級或B級以上準確度等級電能表[19-20]。依次要求，則5（20）A以內的單相表可以采用A級，其余均要采用B級或更高等級電能表，我國目前5（60）A的規格按此建議應該采用B級。影響電能表計量誤差的因素包括電氣因素、氣候環境因素、電磁干擾因素等，評價電能表的綜合誤差即是考核電能表在各種影響因素的共同作用下的計量性能。

4 結語

（1）諧波波形測試條件：IEC62053系列標準針對電能表的諧波測試試驗采用了5次諧波，而OIML國際建議R46則選取了更符合實際工況的方頂波和尖頂波進行諧波試驗，更能體現電能表在實際工況條件下的計量性能。

（2）電磁兼容性測試條件：OIML國際建議R46與IEC61000-4系列標準針對電磁兼容性測試各類檢測項目基本一致，不同的是OIML國際建議R46在外部恒定磁場測試、由外部交流電源頻率引起的磁場測試以及電磁場測試3個方面對測試磁場頻率范圍或磁場強度指標進行了提高。

（3）誤差評定方法和準確度等級：OIML國際建議R46根據準確度結果將電能表分為A，B，C，D4個等級，分別對應IEC62053系列標準的2，1，0.5s，0.2s4個等級。OIML國際建議R46提出了電能表的綜合誤差評定模型，以提高電能表在實際運行工況下的性能測試要求。文中可為我國推廣OIML國際建議R46全面實施工作奠定基礎，也為一系列電能表的檢定規程或標準的修訂提供參考價值。