感應式電表計量誤差分析與對策研究

楊瓊

（涼山州計量監(jiān)督檢定測試所 四川涼山 615000）

感應式電表計量誤差分析與對策研究

楊瓊

（涼山州計量監(jiān)督檢定測試所 四川涼山 615000）

當前電能計量儀表多數(shù)還在沿用感應式儀表，尤其是在工業(yè)生產(chǎn)領域中，內(nèi)部計量還會用到感應式電能表，但是這種電能表可能會在計量上出現(xiàn)誤差，使電力部門出現(xiàn)經(jīng)濟上的損失。本文主要針對感應式電表的計量誤差展開分析，并在此基礎上提出了可行性的解決對策。

感應式；電表；計量誤差

隨著科學技術的快速發(fā)展，電力電子技術也得到了飛快的發(fā)展，這種情況下各種負載開始增多，沖擊性、非線性等都會對其造成影響，供電系統(tǒng)可能會出現(xiàn)電流畸變、電壓畸變等一系列問題。由于受到其制造原因的影響，感應式電能表電壓與電流都是正弦波，在附近非常窄的頻率范圍內(nèi)，電能表可以發(fā)揮其正常工作性能，因此，在諧波污染環(huán)境的作用下，感應式電能表準確性將會受到影響，這種情況下評估系統(tǒng)諧波感應，其結果是判斷電能管理作用是否可以繼續(xù)發(fā)揮的重要依據(jù)。

1 感應式電表工作原理

感應式電表中發(fā)生作用的主要部分為固定交流磁場與可動導體感應電流，感應式電表就是基于二者研制出的一種儀表。與感應式電表相比，三相表和單相表的功能基本上是相同的，所以分析諧波對感應式電能表的影響時，可以將單相表作為對象展開研究。

為了滿足使用上的要求，需要在感應式電能表本來的電壓電磁鐵中加入非工作磁通，適當對對相位調(diào)整線圈進行調(diào)節(jié)。通常情況下在交流電路中感應式電表是適用的，不管是電壓還是電流磁路中有直流分量出現(xiàn)，都會影響磁路的工作點，甚至會對驅(qū)動力矩或者制動力矩帶來不良影響，此外，這種影響還會因為直流分量幅度、級性磁性材料磁導率的位置的不同而發(fā)生變化。因此，只能通過實驗得到定性結果。一般來說畸變電壓中的直流分量將會嚴重影響感應式電能表計量的準確度，而直流電流分量帶來的影響則非常小。如果供電系統(tǒng)的工作處于穩(wěn)定狀態(tài)中，不管是直流電壓還是電壓分量都是比較小的，向量圖在多數(shù)情況下需要進行感應式電能表特性數(shù)學建模，不需要綜合考慮直流電流與電壓分量帶來的影響。

模型的建立主要以主磁通和工作磁通二者間的非線性關系式為基礎，該模型在建立過程中應該對圓盤電感、電線圈電阻、相位調(diào)整圈、磁路非線性等多方面因素進行綜合考慮。但是，在實際工作中往往會遇到以下幾方面問題：要想通過模型的建立獲得信息是非常困難的，必須對現(xiàn)有的電能表進行優(yōu)化設計，這樣才能對計量誤差進行補償；因為在測量過程中會遇到很難困難，因此生產(chǎn)廠家通常不會提供滯后線圈影響及磁路非線性等參數(shù)；在建立模型過程中忽視了圓盤去磁作用等。

2 感應式電表誤差分析

2.1 基本誤差

合格電能表其基本誤差經(jīng)過檢定機構校驗以后都會滿足規(guī)程要求，但是現(xiàn)實情況往往非常復雜，可能會受到摩擦力矩、寄生力矩以及抑制力矩等因素的影響，電能表可能會在達到規(guī)定值的情況下，也不會和負載功率保持線性正比變化關系，這種情況下會對電能表的基本誤差帶來影響。

2.2 附加誤差

在確定電能表基本誤差時，通常情況下只有負荷電流與功率因數(shù)會發(fā)生改變，其他方面因數(shù)只會在較小范圍內(nèi)發(fā)生變化，在發(fā)生變化的這一范圍中，針對其技術條件提出了明確的規(guī)定，確定了電能表基本誤差發(fā)生的外部條件，這些條件一旦發(fā)生改變，電能表誤差將會隨之改變，附加誤差就是最直接的體現(xiàn)。

2.2.1 電壓、頻率及溫度變化

如果電壓線圈加載電壓和額定電壓存在差異，這時電壓工作磁通和相關力矩就會隨著電壓變化出現(xiàn)不同的變化比例，這時電能度數(shù)將會出現(xiàn)電壓附加誤差。如果電交流電頻率和額定頻率之間出現(xiàn)了偏差，不同磁通及其相位將會出現(xiàn)變化，電能表示數(shù)和cos相關頻率出現(xiàn)附加誤差。一旦環(huán)境溫度發(fā)生了變化，制動磁通、電壓工作磁通等將會隨之改變，與cos相關的溫度附加誤差也會隨之產(chǎn)生。

2.2.2 波形畸變

非線性負載在電網(wǎng)中廣泛存在，一旦某電網(wǎng)中出現(xiàn)非線性負載，負載電流波形直播能夠?qū)霈F(xiàn)畸變現(xiàn)象，非正弦負載電流將會引起非正弦阻抗壓降，這時電源電壓將會顯示為正弦波，同時負載端電壓也會顯示為非正弦。

2.2.3 三相電壓不對稱影響基本誤差

因為不同驅(qū)動元件本身是不平衡的，也就是說即使在相同電壓、電流及功率的前提下，不同元件驅(qū)動力矩、電壓、電流的抑制力矩是不相等的，如果一相電壓升高另一相電壓降低，這時轉(zhuǎn)動元件的總力矩會相應的發(fā)生變化，此外，筆筒驅(qū)動元件平衡的情況下，因為磁通FU和電壓U不是非線性關系，這時電壓升高或降低的元件，驅(qū)動力矩變化絕對值也會表現(xiàn)出一定的差異。

2.2.4 電表位置傾斜

在正常運行情況下，電能表也可能會出現(xiàn)偏離垂直位置，進而出現(xiàn)傾斜誤差，這主要是由于轉(zhuǎn)動元件與軸承之間的連接不緊密，尤其是下軸承連接不精密，這種情況下在軸承中轉(zhuǎn)動元件出現(xiàn)位移，制動力矩與驅(qū)動力矩以及相應的轉(zhuǎn)速都會出現(xiàn)變化。

2.2.5 負載不平衡與負載波動

三相負載不平衡的情況下可能會使三相電能表誤差出現(xiàn)改變。因為轉(zhuǎn)速下降需要的時間比較長，在負載降低的情況下電能表多記的電能會比電能表負載增加情況下少記的電能多，這種情況下極易引發(fā)正的附加誤差。

3 電能表計量誤差的解決對策

3.1 畸變模型下的計量誤差

在電壓和電流畸變的情況下，即使電壓誤差再小，都有可能會出現(xiàn)非常大的電能計量誤差，之所以會出現(xiàn)這種現(xiàn)象，主要原因在于感應式電能表磁路具有下降的特征，從理論及實踐上的分析和研究可以看出，與基波電能量相比，電能表計量的電能量要大得多，但是與所有電能量的和相比又小一些，誤差是因為多方面因素造成的。

3.2 抑制計量誤差的策略

實際上電能表是不能將諧波分量功率完全反映出來的，它只能將基波分量功率反映出來，充分利用單頻諧濾波等可以進入到電能表的高次諧波，將基波電能表準確反映出來。因為電能表是按照基波計費的，電力部門及用戶可能會受到諧波的影響，但是從付費的角度上來看，這種因為諧波造成的損失是完全可以避免的。從非線性負荷用戶的角度上來看，雖然他們可以承擔基波電能產(chǎn)生的費用，但是因為諧波的產(chǎn)生必然會受到一些損失，所以從電能計量上來看該解決方式具有一定的合理性。

在實際工作中通常應利用寬頻帶功率與工頻基波電能表聯(lián)合使用，進行諧波功率、基波功率的計量，這樣不僅可以保證基波功率值的準確性，同時還能準確測量出諧波功率潮流的值。從非線性用戶的角度上來看，應結合產(chǎn)生的諧波大小給與其經(jīng)濟上的懲罰，為電力部門及用戶提供有效補償。從計費方面上來看這種解決對策是比較合理的，用戶還應該承擔諧波公害的責任，但是落實到實際上比較困難，其成本也比較高。

對于一般用戶來說，因為接受諧波功率量比較少，選擇第一種方案比較好，可以有效降低成本，但是對于一些大中型非線性用戶，他們應該選擇第二種解決方案，充分利用懲罰性的方式來保證電網(wǎng)運行的可靠性。

3.3 保證計量準確性

供電企業(yè)和用戶之間的溝通和交易是以電能表為標準展開的，電能表準確與否直接影響著大家的利益，因此為了充分保證電能表的準確性，并有效保證國家及用戶的利益不受到損壞，應該在電能表的采購及校驗等方面將工作做好：①選購電能表時，應該將重點放在生產(chǎn)時間及相關條件上，生產(chǎn)時間、生產(chǎn)條件及質(zhì)量保證體系等因素進行綜合考慮；②把好電能表的檢測檢驗關，必須保證待裝電能表首次檢驗的合格率；③將優(yōu)質(zhì)服務工作搞好，對用戶進行定期走訪，充分結合大家的意見，這樣工作才能越做越好；④由于電子式電能表對周圍環(huán)境的要求非常高，因此在安裝電能表時最好可以集中安裝于表箱中，避免陽光直射，或者也可以大批量的將其安裝在城鎮(zhèn)集中的小區(qū)中。

4 結語

綜上所述，非線性負載是造成供電系統(tǒng)諧波污染的主要源頭，同時也是感應式電能表在計量過程中失準的主要原因之一。雖然當前電子式電表的發(fā)展速度非?？?，但是感應式電表在價格及穩(wěn)定性等方面的優(yōu)勢始終非常明顯?？傊?，隨著近年來我國對供電系統(tǒng)諧波問題治理力度的不斷加大，各種以感應式電能表作為基表的機電式電能表必然會在現(xiàn)代電能管理工作中存在非常大的應用空間。

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TM933.4

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1004-7344（2016）07-0051-02

2016-2-18

楊瓊（1969-），女，大學本科，主要從事電能計量工作21年。