如何實現復雜動態條件下的電能精準計量及電能表的測試與評價

隨著新型電力系統建設的不斷推進，電網中供電與用電負荷呈現大波動、強隨機和快時變的復雜動態特性，一直沿用的電能計量測試方法無法保證電能準確計量，因此，研究動態條件下的電能計量問題刻不容緩，通過建立全場景測試信號、研發動態誤差專用系統等，能有效提高電能計量能力。

電能表作為電力貿易結算的關鍵設備，其計量準確性直接關系到千家萬戶的切身利益。面對這一重大技術挑戰，組建了專門的科研攻關團隊，開啟了一段充滿挑戰的科研探索之旅。

針對動態測試信號不全面問題，團隊建立了覆蓋全場景動態負荷特性的測試信號體系，首創三大類十三個小類電能表動態測試信號模型，這個模型包含了暫時性、短時性、長時確定性以及隨機性等多種工作模態，可以靈活輸出穩態功率測試信號、正弦OOK動態測試信號、正弦m序列偽隨機動態測試信號以及正弦CS序列偽隨機動態測試信號等，這些信號模型的設計充分考慮了電源側和負荷側的各種復雜工況，能夠全面模擬實際電網中的動態場景變化規律。

在測試方法上，我們實現了測試信號完整循環周期的同步控制，通過精確控制動態測試電流參比信號的歸零循環，使用完整循環周期的動態測試信號進行動態誤差測試，有效解決了測試信號隨機啟動、停止情況下每次測試信號導通、關斷時間不一致的問題，無需通過延長測試時間抵消隨機啟停的誤差來源，實現了短時間內動態誤差的精準測試。

為使檢測設備更先進，我們自主研發了國內外首套電能表動態誤差同步測試系統，包括雙電流回路和單電流回路兩種配置。雙電流回路系統由動態誤差同步測試裝置、標準表和標準功率源組成，更加便攜，可靈活搭配，溯源簡單；單電流回路系統采用一體化設計，由功率源直接輸出測試信號，自動化程度高，操作便捷，算法模型升級便利，更適合批量化檢測。兩套系統經中國計量科學研究院、湖南省計量科學研究院校準。

值得一提的是，為了填補國際標準空白，提升國際話語權，我們開展了大量基礎性工作，在長達數月的測試中，積累了海量數據，包括不同版本電能表在各種測試方案下的表現數據、現場校驗儀的動態誤差測試數據以及不同測試時間下的比對結果等，這些數據為我們參與國際標準制定提供了堅實支撐。我們積極建立國際溝通渠道，與IECTC13WG11工作組保持密切合作，與各國專家就負荷潮流快速變化對誤差的影響、測試設備準確性等關鍵問題進行了深入探討。經過兩年多的不懈努力，成功推動相關IEC國際標準的立項，為全球計量領域貢獻了中國方案。

技術人員正在使用動態誤差同步測試系統開展電能表動態誤差測試。圖/李琳

經過不斷耕耘，我們攻克了復雜動態條件下的電能表動態誤差測試技術，實現了從穩態計量到動態計量性能評價的歷史性突破。動態計量核心成果經院士鑒定達到國際領先水平。已授權發明專利4項、實用新型專利6項，出版專著2部，發布團體標準2項、企業標準1項。

研究成果得到了廣泛應用，依托本系統團隊累計安全開展國內外10余家主流電能表動態測試超2000小時，積累了寶貴的測試數據。目前，已與2家設備制造廠家簽訂專利實施許可合同，成果已在國產計量芯片、電能表、高端儀器制造企業、電力公司、中試機構全產業鏈應用，實現成果轉化，拉動全產業鏈創造經濟效益，以自主可控的原創技術帶動全行業新質生產力進步，有力推進現代先進測量體系建設。

電能計量看似屬于專業技術范疇，實則關系國計民生，精準計量不僅是技術問題，更是公平正義的體現。在加快構建新型電力系統的當下，我們將始終牢記“精準計量、服務民生”的使命，繼續深耕動態計量技術研究，為推動現代先進測量體系建設貢獻自己的力量。相信通過持續創新和不懈努力，一定能夠為電力行業的高質量發展提供更加強有力的技術支撐，讓每一度電都能得到準確的計量。■