分時(shí)計(jì)量電能表的調(diào)校與誤差分析

【摘要】隨著電力生產(chǎn)對(duì)經(jīng)濟(jì)調(diào)度要求的提高，將用電時(shí)間的概念引入到電費(fèi)計(jì)算成為必然。基于甘肅省實(shí)施的高峰和低谷時(shí)間分段計(jì)量電能的收費(fèi)制度為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)分時(shí)計(jì)量電能表從原理、特性進(jìn)行闡述，并詳細(xì)分析了機(jī)電一體式分時(shí)計(jì)量電能表調(diào)校誤差，可保證該表的準(zhǔn)確計(jì)量，有利于解決供用電的矛盾。

【關(guān)鍵詞】分時(shí)計(jì)量電能表；誤差；調(diào)整

分時(shí)計(jì)量電能表又稱復(fù)費(fèi)率電能表，它通過(guò)把每天劃分為若干時(shí)段，并對(duì)各個(gè)時(shí)段的電能進(jìn)行分別計(jì)量，然后再根據(jù)不同時(shí)段不同的電價(jià)分別累積電費(fèi)。其較充分地運(yùn)用了經(jīng)濟(jì)杠桿促使用戶主動(dòng)采取削峰填谷，促進(jìn)電力平衡生產(chǎn)，均衡用電；能降低高峰負(fù)荷時(shí)系統(tǒng)壓力，提高負(fù)荷系數(shù)，充分利用電網(wǎng)低谷電量，發(fā)揮發(fā)、供電設(shè)備的能力，提高電力資源的合理配置和使用，并取得顯著經(jīng)濟(jì)效益，有利于落實(shí)計(jì)劃用電，節(jié)約用電工作。

1、分時(shí)計(jì)量電能表的結(jié)構(gòu)及類型

分時(shí)計(jì)量電能表從結(jié)構(gòu)上分為三種類型：一種是感應(yīng)式電能表的計(jì)數(shù)器本身是復(fù)費(fèi)率計(jì)數(shù)器，其中某一計(jì)數(shù)器的投入或退出計(jì)數(shù)由時(shí)鐘機(jī)構(gòu)及繼電器操作，近似全機(jī)械式。第二種是感應(yīng)式電能表加裝電子式脈沖電路，電脈沖驅(qū)動(dòng)加裝的計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，稱為機(jī)電一體式。第三種是電子式分時(shí)計(jì)量電能表。本論文將對(duì)第二種機(jī)電一體式分時(shí)計(jì)量電能表進(jìn)行分析。機(jī)電一體式分時(shí)計(jì)量電能表分為三個(gè)發(fā)展階段：

1）用無(wú)觸點(diǎn)接近開(kāi)關(guān)取樣，用石英鐘切割時(shí)段，峰電度、谷電度、總電度用計(jì)數(shù)器顯示（有的還加平電度計(jì)數(shù)器），并加了固定分頻電路。

2）用光電傳感器取樣，用可編程時(shí)鐘集成電路切割時(shí)段并數(shù)顯，固定分頻電路和逆向判別器，峰電度、谷電度、總電度用計(jì)數(shù)器顯示。

3）用光電傳感器取樣，用專用單片機(jī)里的功能切割時(shí)段并分頻、寄存、譯碼、時(shí)間數(shù)顯、峰電度、谷電度隨時(shí)可讀，有逆向判別器，有拉閘報(bào)警功能，可任意編制分頻，任意編制時(shí)段，總電度用計(jì)數(shù)器顯示（有的保留峰谷計(jì)數(shù)器）。

2、分時(shí)計(jì)量電能表的工作原理

感應(yīng)式電能表隨負(fù)荷的變化，其轉(zhuǎn)盤或快或慢不停轉(zhuǎn)動(dòng)。裝在表內(nèi)的光電傳感器不停地采樣，經(jīng)逆向判別裝置的選通，發(fā)出一系列和轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速成正比的脈沖，這些脈沖和所消耗的電能成正比，但還不能完善有效地去觸發(fā)峰、谷門，必須在此之前對(duì)脈沖進(jìn)行整形、放大。整形電路通常是采用施密特整形電路或者用TTL與非門組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，或者用“555”集成塊搭成整形、放大電路。若此時(shí)的時(shí)控裝置切換在峰段，峰門就打開(kāi)，谷門關(guān)閉，上述的一系列和電能成正比的符合電路要求的脈沖就通過(guò)峰門。

由于分時(shí)電能表的計(jì)數(shù)器最小分格是0.01kWh，為適合不同常數(shù)的電能表，那些和電能成正比的脈沖必須分頻。分頻器有固定分頻和任意分頻器兩種。經(jīng)過(guò)分頻的脈沖分成兩路，一路進(jìn)行存貯，并保證隨時(shí)可讀；另一路送進(jìn)脈沖電機(jī)進(jìn)行峰電度計(jì)數(shù)，防止掉電致使存貯器失去記憶功能。

3、電能表調(diào)校及誤差分析

根據(jù)目前用戶所需的分時(shí)計(jì)量電能表的種類來(lái)說(shuō)，以前關(guān)口表、大用戶表都采用的是三相兩元件感應(yīng)式電能表，在我國(guó)110kV及以上電網(wǎng)系統(tǒng)中均采用中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行方式。在系統(tǒng)不對(duì)稱時(shí)用三相兩元件感應(yīng)式電能表計(jì)量就會(huì)引起線路附加誤差。也就是說(shuō)分時(shí)采樣不可靠。就目前來(lái)講則大都采用三相四線制感應(yīng)式分時(shí)計(jì)量電能表，以補(bǔ)償以上缺陷。

關(guān)于分時(shí)電能表的調(diào)校，從原理和結(jié)構(gòu)上講相當(dāng)于兩只或三只單相電能表的組合。所以在調(diào)校過(guò)程中必須考慮元件間的相互影響，否則就會(huì)帶來(lái)較大的附加誤差。

（1）分元件調(diào)整時(shí)，在額定電壓、額定頻率、cosΦ=1時(shí)，分別給其中某一組元件通入標(biāo)定電流，其它兩組不通電流，此時(shí)利用通入標(biāo)定電流這組元件的平衡調(diào)整裝置調(diào)整電能表的誤差，按照三相電能表不平衡負(fù)載的誤差特性應(yīng)調(diào)整偏正一些。并且這三組元件的誤差應(yīng)盡可能相近一些，否則電能表的相位特性將變壞。由于兩組元件轉(zhuǎn)矩不平衡引起的誤差按以下公式計(jì)算[1]

（1）

其中，Γ1，Γ2分別表示元器件1、2。在這個(gè)公式中有兩項(xiàng)，前一項(xiàng)與cosΦ無(wú)關(guān)，后一項(xiàng)與tgΦ成正比?？衫斫鉃椋寒?dāng)兩組元件誤差的差值為2%時(shí)，當(dāng)cosΦ值由1變?yōu)?.5時(shí)，其附加相位誤差可到1%。一般來(lái)講，兩組元件之間的誤差之差值以不超過(guò)電能表等級(jí)所允許的誤差限值的1/2為好[2]。

（2）分時(shí)計(jì)量電能表分時(shí)計(jì)量轉(zhuǎn)換誤差。在額定電壓和cosΦ=1的條件下，通以1%標(biāo)定電流，分時(shí)計(jì)量部分應(yīng)正常工作，不應(yīng)產(chǎn)生新的轉(zhuǎn)換誤差。

（3）峰、谷電量記錄誤差。在額定電壓、額定頻率和cosΦ=1的條件下，分時(shí)計(jì)量電能表電流回路通以額定最大電流，在時(shí)間為峰控時(shí)段或谷控時(shí)段時(shí)，分別讀取峰段和谷段電量，與同時(shí)積算總電量的總計(jì)數(shù)器上的記錄相比，計(jì)算其兩者誤差[1]。例如：峰段電量記錄誤差

（3）

其中，F(xiàn)f為峰段電量記錄誤差絕對(duì)值；Wf2為開(kāi)始計(jì)數(shù)時(shí)峰段電量的讀數(shù)；Wf1為計(jì)數(shù)終止時(shí)峰段電量的讀數(shù)；W2為開(kāi)始計(jì)數(shù)時(shí)總電量的讀數(shù)；W1為計(jì)數(shù)終止時(shí)總電量的讀數(shù)；峰谷電量記錄誤差允許值為±1kWh。

（4）時(shí)控部分誤差的檢驗(yàn)。時(shí)控裝置是組成分時(shí)計(jì)量的一個(gè)關(guān)鍵部件。要求計(jì)時(shí)準(zhǔn)確，每天的走時(shí)誤差小，峰、谷時(shí)段的投入和切除準(zhǔn)確。

1）石英鐘計(jì)時(shí)：利用標(biāo)準(zhǔn)鐘與石英鐘同時(shí)計(jì)時(shí)，計(jì)算其相對(duì)誤差[1]。計(jì)算公式如

（4）

2）時(shí)段誤差：控制時(shí)段由投入時(shí)間開(kāi)始到控制時(shí)段切除為止。這段時(shí)間應(yīng)該是電量記錄受時(shí)控電路控制的時(shí)間，其長(zhǎng)短與理論值之差為時(shí)段誤差。

4、小結(jié)

分時(shí)計(jì)量電能表的誤差調(diào)整應(yīng)把重點(diǎn)放在分組元件的調(diào)整上。三相分組元件調(diào)整平衡，則合組誤差也就基本合適。要根據(jù)基本誤差曲線進(jìn)行調(diào)整，了解不同負(fù)載下各點(diǎn)誤差間的相互關(guān)系。熟悉分時(shí)計(jì)量電能表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以便在調(diào)整過(guò)程中能夠準(zhǔn)確運(yùn)用相應(yīng)調(diào)整裝置。分時(shí)計(jì)量電能表的誤差大，往往不單純是調(diào)整所要解決的問(wèn)題。在很多情況下，它是由于檢修和裝配的質(zhì)量造成的。所以調(diào)整之前和調(diào)整過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)誤差調(diào)整裝置的位置進(jìn)行分析、檢查，作出正確判斷。否則即使利用調(diào)整裝置把誤差調(diào)整過(guò)來(lái)了，但這只分時(shí)計(jì)量電能表運(yùn)行不久其缺陷會(huì)變得更嚴(yán)重，以至使誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出允許值，對(duì)企業(yè)或用戶造成不同程度的經(jīng)濟(jì)損失。為此，分時(shí)計(jì)量電能表的誤差調(diào)整具有十分重要的意義。