探討計(jì)量和測試技術(shù)在電氣工程中應(yīng)用

肖華輝

【摘要】 隨著社會(huì)的電氣化和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，電力結(jié)合計(jì)量技術(shù)的應(yīng)用發(fā)揮著重要作用。其發(fā)展前景對(duì)我國的電氣工程的發(fā)展將會(huì)有直接影響。因此，電力企業(yè)在發(fā)展的過程中必須要重視對(duì)計(jì)量和測試技術(shù)的研發(fā)，使其更好地為電氣事業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步服務(wù)。文章從電氣工程用電特點(diǎn)出發(fā)，分析了影響電能計(jì)量與測試的因素，并探討了計(jì)量和測試技術(shù)在電氣工程中的具體應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】計(jì)量 電氣工程 測試技術(shù)

引言

在電氣化技術(shù)普及與廣泛應(yīng)用的新時(shí)代里，電氣工程遇到的難題也在逐漸增多，出現(xiàn)了諸多影響電能計(jì)量可靠性與準(zhǔn)確性的問題與因素。在電力事業(yè)中，電能計(jì)量發(fā)揮著杠桿的重要作用，其可靠準(zhǔn)確性直接關(guān)系到社會(huì)經(jīng)濟(jì)各生產(chǎn)部門的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。隨著社會(huì)各界用電的不斷增大，電能計(jì)量在其中發(fā)揮的作用也在日益凸顯，因此需要不斷發(fā)展與完善電能計(jì)量與測驗(yàn)技術(shù)，提升其穩(wěn)定性，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。

1電氣工程中計(jì)量和測試工作的內(nèi)容及特點(diǎn)

1.1計(jì)量和測試的內(nèi)容

電氣工程計(jì)量和測試，泛指的是所有利用計(jì)量和測試技術(shù)對(duì)電氣系統(tǒng)與設(shè)備（電機(jī)、電器等）所進(jìn)行的測量工作。其內(nèi)容主要包括了：

（1）對(duì)電參數(shù)的測量，例如測量電壓、電流、電阻、電量及電功率等。

（2）對(duì)磁參數(shù)的測量，例如測量磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁場強(qiáng)度、磁導(dǎo)率、渦流損耗等。

（3）對(duì)電路元件參數(shù)的測量，如對(duì)電感、電容、功率電子器件及介質(zhì)損耗等。

（4）信號(hào)和電源質(zhì)量的測試，如波形、頻率、相位、噪聲干擾等。

（5）有關(guān)電氣系統(tǒng)和設(shè)備常用非電參數(shù)的測試，如轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、壓力、溫度、振動(dòng)等等。

1.2電氣工程測量工作的特點(diǎn)

（1）電氣工程測量工作要求具有較高的準(zhǔn)確度和靈敏度，以便于實(shí)施連續(xù)測試，便于準(zhǔn)確記錄和及時(shí)的數(shù)據(jù)處理。

（2）應(yīng)能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測量，并便于將非電量經(jīng)過轉(zhuǎn)換器變換為電磁量進(jìn)行測量。隨著當(dāng)前計(jì)量測試技術(shù)的發(fā)展和多類數(shù)字化、智能化測量儀器的應(yīng)用，電氣工程測量工作也正逐步向著自動(dòng)化方向發(fā)展。

（3）電氣測量設(shè)備應(yīng)便于組成遙控遙測設(shè)備在惡劣環(huán)境條件下工作，而且測量設(shè)備應(yīng)便于和計(jì)算機(jī)接口，組成計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)測量數(shù)據(jù)的自動(dòng)分析、運(yùn)算和處理。

2電能計(jì)量的方法分析

2.1常規(guī)計(jì)量辦法

當(dāng)前，我國電氣工程中使用的電量計(jì)量方法一般為兩種，一種是利用電壓進(jìn)行測量，另一種是利用電流互感器來對(duì)電量進(jìn)行計(jì)量。以這兩種方法實(shí)現(xiàn)對(duì)弱點(diǎn)側(cè)與110kV側(cè)的電量計(jì)量。實(shí)際情況如下：（1）對(duì)110kV側(cè)進(jìn)行計(jì)量時(shí)，通常采用的是三相四線有功電能表來實(shí)現(xiàn)電量計(jì)量工作。由于電氣工程使用的110kV交直流供電，在依據(jù)電量計(jì)量設(shè)備的管理規(guī)章的規(guī)定，110kV側(cè)是中性點(diǎn)有效接地的系統(tǒng)。在這種設(shè)計(jì)情況下，能夠有效減少由于不均衡電荷而造成的電能表出現(xiàn)計(jì)量誤差。電量計(jì)量工作中某個(gè)時(shí)段使用的電量是依據(jù)抄表之差計(jì)算得來的。（2）弱點(diǎn)側(cè)的計(jì)量主要對(duì)變電器的弱點(diǎn)測進(jìn)行的電量計(jì)量，這也是針對(duì)電力用戶終端而進(jìn)行的電能計(jì)量。電氣工程中通常的終端分為電氣設(shè)備與電機(jī)，供電主要面對(duì)的是辦公、空調(diào)系統(tǒng)、電梯以及居民等。在這一電量計(jì)量中需要克服各電氣設(shè)備的干擾，比如設(shè)備出現(xiàn)的諧波。這種干擾會(huì)影響到電量計(jì)量與測試，需要電量計(jì)量計(jì)算時(shí)采取合適的辦法，這是因?yàn)椴还苁窃陔娏饔?jì)量方式還是電壓中，電量計(jì)量都是以電流的正弦波為依據(jù)，所以就會(huì)出現(xiàn)諧波，進(jìn)而對(duì)電量計(jì)量造成干擾。

2.2計(jì)量表在運(yùn)行中受到的影響

首先，電能表造成的影響。電能表主要是由電磁結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其計(jì)量誤差主要是由于線圈產(chǎn)生的力矩，其力矩大小會(huì)影響到電能表計(jì)量能力，而線圈功率決定了力矩的大小與起到的作用。電能表受到諧波功率的影響主要是由于電表盤力矩因諧波而改變了方向與大小，這也就是造成電能表出現(xiàn)誤差的主要因素。根據(jù)相關(guān)研究顯示，由于受到高次諧波影響，電能表的運(yùn)轉(zhuǎn)速度會(huì)偏慢，這也就出現(xiàn)了不同程度的計(jì)量偏差。

其次，對(duì)電子式計(jì)量表的影響。電氣設(shè)備產(chǎn)生的諧波會(huì)影響到全電子式電能表的計(jì)量。該類型的電能表主要是通過交流采樣來讀取相位角度與電壓電流信號(hào)，然后通過計(jì)算機(jī)芯片將讀取的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，這樣就可以得到對(duì)電量的計(jì)量，然后再將測試的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成具體的顯示單元或儲(chǔ)存單元。在這種情況下，電量計(jì)量出現(xiàn)誤差的因素不是計(jì)算機(jī)芯片，而是受到采集與讀取信息的準(zhǔn)確性的影響。與機(jī)械式電能表相比，諧波對(duì)全電子式電能表造成的影響相對(duì)較小。換句話說，在相同的條件下，使用電子式電能表進(jìn)行電量計(jì)量的精度較高，且還能通過利用芯片的處理能力來對(duì)計(jì)量誤差進(jìn)行修正，所以在利用這一電能表進(jìn)行電量計(jì)量時(shí)。可以通過合理設(shè)計(jì)電子電路來提升計(jì)量的抗干擾性能與精確度。在電氣工程中使用電子式電表進(jìn)行計(jì)量，而測試使用的電表通常采用的是A/D采樣原理，而且其操作功能也較容易實(shí)現(xiàn)，但其抗諧波干擾的能力較弱，因此在具體應(yīng)用中還需要利用計(jì)量測試調(diào)試，提升其抗干擾效果。

3計(jì)量與測試技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用

在電氣工程使用電子式計(jì)量表時(shí)，需要利用計(jì)量測試技術(shù)對(duì)其調(diào)試，解決諧波干擾造成的計(jì)量誤差。該技術(shù)通過人為方式對(duì)電子式計(jì)量表進(jìn)行試驗(yàn)測試，并對(duì)其進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性等綜合評(píng)價(jià)，逐漸形成一個(gè)科學(xué)合理的電量計(jì)量系統(tǒng)，其滿足電力用戶的需求。在其設(shè)計(jì)中通常運(yùn)用A/D形式采樣。A表進(jìn)行采樣得到的數(shù)據(jù)，可以通過單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算處理得到電能量。而A/D電能表是分時(shí)間、分段對(duì)電能量進(jìn)行計(jì)量。該方法比較適用于靜態(tài)功率環(huán)境下，但對(duì)電氣設(shè)備的諧波的抗干擾能力相對(duì)較低。而在實(shí)際生活中，設(shè)備出現(xiàn)諧波的量較大，對(duì)諧波抵抗能力的強(qiáng)弱直接關(guān)系到電量計(jì)量的精確程度。很顯然，簡單A/D模式根本無法適用于上述情況，于是出現(xiàn)了改進(jìn)型的T型表。這種電能表采用了A/D采樣與“時(shí)分隔乘法器”相結(jié)合的方式，對(duì)功率采用時(shí)分隔方式進(jìn)行連續(xù)測試，克服功率不平衡與諧波干擾造成的計(jì)量失誤情況的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)電量計(jì)量的可靠性與精準(zhǔn)性。之后利用A/D采樣，記錄無功電能與其他電力參數(shù)數(shù)據(jù)，保障有功電能測試的準(zhǔn)確性，并且實(shí)現(xiàn)了多功能的擴(kuò)展，但相應(yīng)的計(jì)量測試成本也會(huì)相應(yīng)增加。

在對(duì)電能計(jì)量表改進(jìn)完成并使用后，對(duì)其進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)，得到的評(píng)級(jí)結(jié)果更加完善與準(zhǔn)確，實(shí)際值與理論值之間的差值也更小；在使用全電子式計(jì)量表后，實(shí)際上降低了成本，提升了智能化水平；利用最終測試技術(shù)充分體現(xiàn)出改進(jìn)型T型表的計(jì)量測試精準(zhǔn)性遠(yuǎn)高于A表，所以應(yīng)在電氣工程中進(jìn)行大范圍推廣與應(yīng)用。從控制與調(diào)整電能的角度來看，使用高性能的計(jì)量表雖然會(huì)提升成本，但卻能獲得更大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

4 結(jié)束語

計(jì)量和測試技術(shù)作為電氣工程的基礎(chǔ)和保障技術(shù)，只有不斷向著智能化、數(shù)字化、高可靠性、高靈敏性以及實(shí)用性等方面發(fā)展，才能滿足電氣工程對(duì)高精度測量的需要，并以此帶動(dòng)我國電氣化水平的提升。

參考文獻(xiàn)

[1]張志濤.計(jì)量與測試技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用[J].電子科技，2010，23（12）

[2] 趙楊.電氣工程智能化控制在電量計(jì)量和測設(shè)中的應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2010（3）：56-59.