單相智能電能表小電流下誤差試驗及數(shù)據(jù)分析

李慧

（內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司巴彥淖爾電業(yè)局電能計量中心,內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000）

引言

智能電能表作為電網(wǎng)最基本的單元，主要是對數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳遞與分析，提高了智能電網(wǎng)建設(shè)與運行的效率，也是民用電收費的憑據(jù)，因此，智能電能表準(zhǔn)確計量非常關(guān)鍵。智能電網(wǎng)及用電信息采集工作要求更換智能電表，從而達(dá)到智能電網(wǎng)的應(yīng)用要求。但是，不少居民用戶都在質(zhì)疑智能電能表的輪換操作，為解決這些問題，初步對單相智能電能表小電流下誤差試驗及數(shù)據(jù)開展分析。

一、單相智能電能表的工作原理

單相智能電能表以電子式電能表為基礎(chǔ)，表現(xiàn)出不同的功能，它的構(gòu)成、工作原理類似于電子式電能表與多功能模塊的融合。電子式電能表包含了眾多的電子元器件，首先對用戶的供電電壓與電流實時采集，再以電能表集成電路對電壓與電流信號科學(xué)處理，進(jìn)一步形成了脈沖輸出，與電能形成正比，借單片機達(dá)到了控制和顯示電量的目的。感應(yīng)式電能表涉及電流電壓線圈、永磁鐵、鋁盤等，當(dāng)電流線圈與可動鋁盤內(nèi)感應(yīng)渦流發(fā)揮作用時開展計量。電能表計量先對電壓、電流與相角數(shù)據(jù)實行采樣，再開展乘法計算，從而獲取功率，最終結(jié)合時間積分得出所需電量。

二、單相智能電能表的誤差來源

（一）電流采樣電路引起的誤差

為了對幾安培甚至十幾安培交流電流進(jìn)行測量，需將其轉(zhuǎn)變?yōu)樾⌒盘柦涣麟妷骸蜗嘀悄茈娔鼙黼娏饔缅i銅取樣電阻，把相線作參考點。錳銅片電流采樣有良好的線性，加之錳銅分流器材料的溫度系數(shù)較低，預(yù)防了精度變化。

（二）電壓采樣電路引起的誤差

上百伏被測電壓與被測電流一樣，需利用分壓器或電壓互感器轉(zhuǎn)換為等效小電壓信號，從而輸送至乘法器。電子式電能表用電阻網(wǎng)絡(luò)或電壓互感器作分壓器。電阻網(wǎng)絡(luò)節(jié)省了成本，有良好的線性，不足是無法實行電氣隔離。電壓采樣用電阻分壓，基于電阻功耗與耐壓，串聯(lián)若干相同精度的貼片電阻。加之分壓關(guān)系，取樣電壓關(guān)系式的分子和分母消除了電阻的溫度變化。

三、單相智能電能表小電流下誤差試驗

（一）選擇試驗樣表

試驗初步選擇了2015～2019 年不同廠家的7 只單相智能電能表。

（二）試驗方案與方法

1.試驗方案

根據(jù)5A 設(shè)定7 只樣表的參比電流，實行小電流下誤差試驗。

2.試驗方法

檢定裝置輸出100%的參比電壓，統(tǒng)一按照5A 的0.2%～5%選取樣表的22 個負(fù)載點，有功功率為2.2～5.5W。要想全面展示小電流誤差曲線，需對5A 的2%以下負(fù)載電流增加0.005A，從而確定一個測量點。在2%～5%之間的負(fù)載電流每增加0.025A 確定一個測量點，監(jiān)控負(fù)載電流由大到小開展試驗。

（三）試驗數(shù)據(jù)

1.小電流狀態(tài)下試驗數(shù)據(jù)

根據(jù)國家計量檢定規(guī)程《電子式交流電能表》要求，分析5A 的0.5%～5%誤差試驗數(shù)據(jù)。即在功率5.5W 電流0.025A 小電流情況下，全部電表正常運行，科學(xué)記錄電量。基于用戶的用電特點，僅用一只5W節(jié)能燈正常記錄電量，同時用戶增加用電負(fù)荷時準(zhǔn)確記錄電量。

由試驗數(shù)據(jù)分析可知：10（40）A、10（60）A 和1（80）A 的單相智能電能表，在0.025～0.25A 的電流范圍，最小誤差為-2.83%，電表1 在5A 的0.5%獲得；最大誤差為＋1.98%，電表4 在5A 的0.6%獲得。試驗樣表在5A 的0.7%～5%之間，計量誤差在±20%內(nèi)，分別滿足了不同類型單相智能電能表的精確度要求（電表1、2、3、4、5 精度等級為2.0級，電表6、7 精度等級為1.0 級）。根據(jù)小電流的情況，各種電流規(guī)格的單相智能電能表試驗誤差都在允許范圍。

2.誤差曲線

結(jié)合試驗數(shù)據(jù)，分別樣表的誤差曲線，見圖1。對其分析可知，7 只樣表的誤差從參比電流的0.5%～5%表現(xiàn)出誤差收斂特點，增大試驗電流，誤差減小；基本電流為5A 的樣表與10A 的樣表對比，前者誤差檢定結(jié)果更優(yōu)。在試驗電流區(qū)增大電流，7 只樣表的誤差值具有顯著收斂性，且在-1.0%～＋1.0%區(qū)間內(nèi)更穩(wěn)定。因此，由試驗結(jié)果分析，10A 或5A的表計都達(dá)到了使用要求，換表后也不存在電能多計的問題。

圖1 誤差曲線 (5A 參比電流的0.5%-5%)

3.標(biāo)準(zhǔn)偏差曲線

由表1 數(shù)據(jù)，繪制相同試驗電流下7 只樣表誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差曲線，見圖2。

圖2 相同電流下樣表誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差曲線

關(guān)于2 級單相智能電能表，在±2%內(nèi)樣表誤差基本合格。由圖2 可知，增大試驗電流，相應(yīng)增大了功率，減小了標(biāo)準(zhǔn)偏差，表明樣表的誤差正在加快收斂。在0.5%Ib～5%Ib 范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)偏差未超過2.14%，表明樣表1—5 的誤差范圍是±2.0%，與2 級電能表精確度相符，樣表6、7 的誤差范圍是±1.0%，與1 級電能表精確度相符；若電流達(dá)到3.5%Ib，則產(chǎn)生穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

結(jié)束語

經(jīng)上述分析可知，小電流下的試驗數(shù)據(jù)說明，不同規(guī)格的單相智能電能表計量誤差在允許范圍內(nèi)，不會多計電量。另外，更換單相智能電能表，滿足了用戶的用電需要，保證了優(yōu)化處理用電信息的質(zhì)量，提高了供電公司的服務(wù)水平。