電力計量誤差產生的原因與改進措施探討

李 超，呂 偉

(煙臺市光明電力服務有限責任公司，山東 煙臺 264000)

0 引 言

電力計量工作是所有電力企業在經濟市場發展與運營中的基礎性工作項目，主要是指通過對用戶用電收費標準的精準計量與統計，從而為企業制定電力行業發展政策、優化電力系統建設等工作提供更加充足的數據作為支撐[1]。為了落實此項工作，應從基礎的計量工作入手，認知電力計量工作的重要意義，明確在計量中出現誤差的原因，強化對計量結果的管理與優化，從而實現對電力企業在市場內發展的促進。

1 電力計量工作的重要性

目前，市場內大部分電力單位與供電企業在市場運營時，仍在采用消耗社會不可再生能源的方式，進行電力資源的供應，此種現象不僅造成了對社會資源的高速消耗，同時也對社會環境造成了一定的污染，十分不利于環境友好型社會的建設、可持續發展戰略的實施[2]。但在此過程中，供電公司或電力企業可通過標準化電力計量的方式進行電力數據的獲取，不僅可以通過對獲取數據的深度分析，掌握不同工作部門與供電各個環節的耗能與耗電程度，也可以通過對數據的集中分析，進行電力耗能的宏觀調控，以此種方式，降低電力領域中相關企業與有關工作單位在市場運營中能源消耗的控制，實現對社會環境的維護，減少由于不可再生能源消耗造成的環境污染問題。

除上述提出的內容，也可將此項工作作為記錄、匯總、統計與分析計量設備和儀表設備上的耗電數據過程，通過此項工作可以輸出一個精準度相對較高的電力計量結果數據，提取此部分數據可以為電力企業在市場內的可持續發展與決策提供進一步的支持[3]。隨著國家堅強電網建設工作的持續推進，越來越多的電力單位在市場運營中關注到了計量工作的重要性，并嘗試將自動化、人工智能等現代化技術與計量工作模式進行對接，通過引進現代化技術的方式，不僅可以減少一線工作人員的工作量與任務量，同時也降低了由于技術人員長期高強度工作導致的安全事故與安全隱患，保證了電力企業在市場發展中的安全生產與穩定運營。

綜上所述，優化電力計量工作，完善電力計量工作模式，有助于實現電力企業的規范化發展，實現對企業市場價值與社會地位的提升。

2 電力計量誤差產生的原因

2.1 計量裝置連線錯誤造成誤差產生

為了避免計量誤差對電力統計、分析、決策造成的影響，應在開展相關研究前，進行計量誤差原因的集中分析。

造成計量誤差的第一個原因為計量裝置連線錯誤[4]。當電能計量裝置的中線與相線呈現反接狀態時，對應裝置由中心零線引出，此時電能計量裝置處于開路運行狀態。通過對電能計量裝置常規工作原理的分析可知，裝置中電流線圈沒有對應電流流經或通過時，負載是位于火線與相線之間的，計量裝置在此種狀態下運行，是無法準確記錄或識別到此線路所消耗的電功率的。對于市場內常用的三相四線電能計量裝置而言，假設裝置中電壓回路按照正相序的方式接線連接，計量裝置也會出現電量統計終止的問題[5]。在具體工作中，要避免由于裝置接線問題造成的電力計量誤差，只需要工作人員與技術人員認真執行其工作任務即可。但在實際接線工作中，高配總表出現運行故障往往是被忽視的。當電能表的相位電壓出現失壓問題后，電能表便無法實現對電量或電能的精準統計，但此時終端的用戶用電行為卻可以不受到影響，在此種條件下進行電力計量，得到的計量數值與實際結果便是存在較大誤差的，嚴重情況時誤差甚至會達到總計量值的30%～50%。針對此種問題，倘若供電單位沒有及時發現，耽擱的時間越長，電力企業的損失也就越高[6]。因此，如果某供電企業在新增電力計量裝置或電能表后，發現通過裝置計量得到的用戶用電量呈現驟減趨勢，便可以通過檢測的方式發現裝置接線存在異常。較為常見的裝置接線異常示意圖如圖1所示。

圖1 計量裝置錯誤連線示意圖

圖1所示為計量裝置在使用中較為常見的錯誤接線方式，當出現此種接線問題時，需要及時采取措施解決問題，避免對電力企業發展造成經濟損失。

2.2 二次壓降造成誤差產生

在進行高壓電流值測量時，為了避免出現安全事故，通常會在零線與火線之間加裝一個降低變壓器。在一個完成的計量裝置中，為了感知電力值的變化，通常會加裝一個電力互感器，互感器往往被導線連接，并安裝在距離電能計量表較遠的位置，而導線在進行電力傳輸時，會產生阻抗，阻抗會導致電能表在計量中兩端產生一個壓降，從而使計量的數據出現較大的誤差[7]。圖2為電力企業中較為常見的互感器V形接線圖。

圖2 互感器二次壓降造成電力計量誤差的接線示意圖

由于互感器二次降壓引起的電力計量誤差是無法預測的，主要是由于導線接線端子元件中電阻的變化是存在隨機性的，因此針對此種誤差，只能通過電力補償或減少二次壓降的方式進行解決。

3 改進措施

3.1 選擇合適精度計量裝置

根據上述內容，在完成對產生誤差原因的具體分析后，為實現對這一問題的改進，從對相關計量裝置的選擇上入手，提出以下改進措施。從電力計量裝置自身的準確度角度分析，選擇準確度對應等級越高的計量裝置，在使用過程中其自身產生的誤差越小，但往往準確性等級越高，計量裝置的價格越高。因此，在綜合電力企業運營成本因素的影響后，確保計量準確的前提條件下，降低其成本，需要對計量裝置的準確度等級和計量規程進行合理選擇。表1為計量裝置準確度等級劃分表。

表1 計量裝置準確度等級劃分表

對于電力計量裝置而言，應逐漸淘汰低精度的計量裝置才能夠滿足電力企業負荷精度的要求，并且針對當前電力計量需要，精度低于0.2 s的計量裝置，對于改善電力計量誤差而言不具備積極作用[8]。因此，綜合上述分析得出，在對計量裝置進行選擇時應當盡可能選擇準確度等級在Ⅲ及Ⅲ以上類型的計量裝置。同時，在上述分析基礎上，針對電力企業用戶端的計量裝置進行重新梳理，并結合二次回路結構，方便對計量裝置的統一管理。

由于互感器對于計量裝置會造成一定的誤差影響，在完成對計量裝置的選擇后，針對與其連接的互感器裝置也需要進行重新選型。若互感器與計量裝置選擇搭配合理，則能夠成倍提升計量精度。在對互感器裝置進行選擇時，需要對其誤差進行分析。表2為電力計量規程當中互感器裝置的誤差要求。

表2 電力計量規程規定互感器誤差要求表

根據表2中規定要求，為了確保最終計量結果的誤差得到有效改進，在對互感器裝置進行選擇時，應當確保電力系統實際運行過程中的負荷電流保持在額定數值的55%左右，并且該數值最低不得小于25%。除此之外，在完成對合適的互感器裝置型號選擇后，還需要對二次負載情況進行嚴格控制，確保互感器運行過程中的負載始終處于額定負載數值的25%～50%，以此進一步提高電力計量的精度。

3.2 減少電壓互感器二次壓降

在完成對計量裝置和互感器裝置的選型優化后，為了進一步提高電力計量的精度，還需要盡可能降低電壓互感器的二次壓降，并從這一角度針對其誤差問題進行優化。通過本文上述論述得出，在電力計量過程中，二次壓降產生的誤差均為負誤差，誤差越大，電力企業的電費損失量越多；反之，誤差越小，電力企業的電費損失量越少。因此，綜合上述特點在改進過程中，應當綜合考慮上述因素，從以下兩方面實現對其改進。首先，在電力計量裝置當中，安裝對二次壓降補償的裝置。在使用該裝置進行補償時，可通過電壓補償、定值補償等方式，提升回路末端位置上的電壓數值。其次，從二次壓降產生原因的角度出發，直接對其進行改進，可通過降低回路上電阻阻值的方式，實現對負載電壓的降低，進而使電壓損耗量得到減小。針對當前部分電力企業由于存在技術落后、設計水平低等問題，大部分采用規格為1.5 mm2的單股銅芯線。根據導線電阻計算公式對其進行分析，公式為：

(1)

式中：R為導線電阻阻值；ρ為導線電阻率；L為導線實際長度；s為導線橫截面面積。根據公式(1)可以看出，當s值不斷減小時，R值會逐漸增加。因此，為了達到降低導線總阻抗的效果，在對電纜進行選擇時，應當選擇銅芯線數量增多的電纜。

在電壓互感器裝置的二次回路結構當中，包含的電氣元件有保險絲、電壓端子等。圖3 為電壓互感器裝置二次回路結構示意圖。

圖3 電壓互感器裝置二次回路結構示意圖

圖3中UA為能夠反映一次電壓的二次電壓；UB為電壓降落；UAB為電壓降；Zi為回路電阻；Zl為負荷阻抗。在電力系統運行過程中，由于其周圍環境復雜，且影響因素較多，因此二次回路極易出現元器件腐蝕或松動的問題。這一問題的存在，會在一定程度上增加回路上的電阻阻值。因此，就這一問題，還應當從減小二次回路阻抗方面，實現對電力計量誤差的改善。為了能夠在元器件發生腐蝕或松動現象時及時發現，需要對其進行定期檢測，并對回路上的電阻阻值進行實時測定，以此防止腐蝕和松動現象造成接觸不良，引起電阻阻值增加，進而影響到電力計量的精度。同時，在整個二次回路當中，應當盡可能選擇符合標準規定的電壓端子，并且在使用過程中需要確保端子接觸面始終保持潔凈狀態，且與其他元器件緊密連接。除此之外，在二次回路結構當中，不得將其他專業的元器件連接到該回路結構當中，在繼電保護專業回路、電力測量專業回路和電力計量專業回路當中，都應當分別使用與其相對應的專用裝置，以減小電力計量回路上的負載電流，從而達到降低二次壓降的目的和效果。通過上述論述，從多個方面提出針對降低二次壓降的改進措施，在嚴格按照本文上述內容完成改進后，電力計量精度將得到有效提升。

4 結束語

針對電力計量中常見的問題，本文提出了選擇合適精度計量裝置、減少電壓互感器二次壓降等改進措施。盡管提出的對策可在實施中實現對誤差問題的解決與處理，但要明確的是，電力計量誤差產生的原因不是單一的，很有可能是多種因素共同引發導致的，因此，還需要在后續的相關工作中，加大對此方面問題的研究，并完善電力企業中的電力計量標準制度，優化計量流程，以實現將計量中的誤差降至最低。