電能計量誤差與電能計費問題分析

黃書懷

摘 要：隨著社會主義經(jīng)濟制度的改革，我國的社會經(jīng)濟和國民生活水平都得到了很大的提高。經(jīng)濟的迅速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，促進了我國電力的發(fā)展。電量需求的逐漸增加，需要加強對電能的計量誤差和電能計費的管理。通過簡述有功電能的計量，分析電能計量的誤差，探討電能計量誤差和計費之間的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：電能計量；誤差分析；電能計費；問題分析

中圖分類號：TM930.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）01-0023-02

電力的經(jīng)濟效益主要通過電能計費實施。在電力企業(yè)的經(jīng)營管理過程中，提高電能計量的準(zhǔn)確性和電能計費的公正性、合理性，是提高電力企業(yè)經(jīng)濟效益的有效途徑。要想做好電力系統(tǒng)中電能計量和電能計費工作，需要提高電力企業(yè)的經(jīng)營管理水平，加大資金投入，應(yīng)用科學(xué)的技術(shù)和方法，從而避免電力企業(yè)的損失，促進電力企業(yè)的發(fā)展。

1 有功電能的計量

我國電力系統(tǒng)的發(fā)展，促進了電子技術(shù)的提高。隨著各種用電設(shè)備的增加，電網(wǎng)中的非線性負(fù)荷也日益增多。這些非線性負(fù)荷，會在電網(wǎng)中產(chǎn)生諧波電流，導(dǎo)致電壓和電流發(fā)生畸形變化。電網(wǎng)的諧波污染，會對附加的諧波電能造成一定的損耗。計算諧波電能，需要進行有功電能的計量。

有功電能在一定的時間內(nèi)，可以用W=P×t表示，P代表平均的有功功率，t代表的是有功功率的計量時間。求這段時間內(nèi)的有功電能，可以利用這個公式，通過對這段時間內(nèi)的有功功率平均值的計算來實現(xiàn)。在三相四線制對稱的電力系統(tǒng)中，如果電路中存在諧波，那么電路中平均功率和功率交流量的總和就是電力的瞬時功率。電力瞬時功率中一周期的平均值，被稱為電力的有功功率。因此，可以用上述方法求出電力的瞬時功率，再求電力的有功功率。保證電力直流分量的無衰減通過，可以利用低通濾波器消除瞬時功率中的諧波。

2 電能計量誤差的分析

全數(shù)字式的電能表功能檢測，一般情況下，對前置低通濾波器的使用都是在電力的檢測通道中，根據(jù)實際的電能計量需要進行截止頻率的設(shè)置。雖然在電力中使用前置低通濾波器可以有效的消除電力諧波，但是，在進行電能計量的時候會產(chǎn)生一定的影響，出現(xiàn)計量誤差。電能計量中出現(xiàn)誤差的原因，主要有以下幾方面。

2.1 具有不可估計性

有功電能的產(chǎn)生，需要一定的條件。例如，電壓和電流必須保證相同的頻率。因為這個特定的條件，在有功電能的計量過程中，使用前置低通濾波器濾除高頻分量的時候，可能會造成部分有用信息的損失。但是，在不同的電路中，存在不同的高頻分量，所以，高頻分量是不確定的。在進行電能的計量過程中，產(chǎn)生的計量誤差，具有不可估計性。

2.2 功率因素角的改變

在電路中使用前置濾波器雖然消除了電能中的諧波，但是會對電力系統(tǒng)中不同的頻率信號造成一定的影響，致使不同相移的產(chǎn)生，進而導(dǎo)致功率因素角的改變，造成電能的計量出現(xiàn)誤差。綜合這些觀點可知，電能中產(chǎn)生計量誤差的主要原因就是前置濾波器。下面分析前置濾波器對電能計量造成的影響。

2.2.1 理想狀態(tài)下的影響

當(dāng)電路中的前置濾波器處于理想工作狀態(tài)時，通常情況下，電壓的有效值是1，電流的有效值和電壓的有效值相同，存在阻性負(fù)載。這個時候，需要用到前置濾波器，屬于兩階的巴特沃思模擬濾波器，擁有1 000 Hz的截止頻率。當(dāng)實際的電能有功功率值達(dá)到3的時候，計量會出現(xiàn)誤差。電能的計量積分，因為濾波器的動態(tài)響應(yīng)，在一定的時間內(nèi)，會出現(xiàn)相位延時的問題。如果要對電能計量的實時性進行考慮，需要在數(shù)據(jù)處理模塊中進行延時誤差的補償。不同的相移由不同的諧波造成，可以直接利用基波下的方法處理。

2.2.2 含有高次諧波情況下的影響

在電力系統(tǒng)運行過程中，存在高次諧波的時候，電壓和電流包含相同的50 Hz和2 800 Hz的頻率成分。50 Hz和2 800 Hz的有效值不同，分別為1和0.1。在計算的過程中，應(yīng)用同樣的取向位進行。在含有高次諧波的電能計量過程中，同樣應(yīng)用1 000 Hz截止頻率的兩階巴特沃思模擬濾波器。電能計量的誤差隨著高次諧波的頻率會發(fā)生一定的變化。例如，高次諧波的頻率和前置濾波器的截止頻率值的差異越小，計量的誤差就越大，而且高次諧波的占有率也會影響到電能計量的誤差值，兩者成正比關(guān)系。所以，在進行電能計量的過程中，應(yīng)該重視高次諧波的影響，保證截止頻率的合理設(shè)置。

2.3 濾波器的選擇

可以在電力系統(tǒng)中運行的濾波器有很多種，選擇合適的濾波器消除電力中的諧波，可以有效地避免前置濾波器造成的計量誤差問題。瞬時功率包括電力系統(tǒng)中的直流分量，在理想的電力運行狀態(tài)中，直流分量的值為0。直流分量，從某種特定的程度上說，也是電力系統(tǒng)的有功功率。通常情況下，求電力的有功功率，有以下方法：①通過低通濾波器，進行電能有功功率的計量。一般情況下，電能的交流分量，150 Hz是最小頻率，所以在進行低通濾波器的選擇時，要保證低通濾波器的截止頻率不超過150 Hz。②利用平均濾波器，保證電力諧波的濾除。根據(jù)低通濾波器和平均濾波器之間的比較，發(fā)現(xiàn)平均濾波器中的瞬時功率相對來說比較穩(wěn)定，所以在電能的計量過程中，可以應(yīng)用平均濾波器減少計量誤差。

3 電能計量誤差和計費的探討

目前，我國的電量計費是電力經(jīng)濟效益提高的主要問題。在電力企業(yè)的經(jīng)濟管理過程中，電量的計費應(yīng)該包括基波有功功率的計量和諧波有功功率的計量。但是，目前我國的電量計費，缺少統(tǒng)一的諧波功率收費標(biāo)準(zhǔn)。所以，電量計費的主要設(shè)備——電表，它的計量功能很重要。在我國的供電系統(tǒng)中，目前主要應(yīng)用感應(yīng)式和電子式電能表兩種計量裝置。工作原理和工作結(jié)構(gòu)的不同，對感應(yīng)式電能表有較大的影響，限制了感應(yīng)電能表發(fā)揮良好的工作性能。例如，在感應(yīng)式電能表的運行過程中，必須保證電壓和電流處于理想的運行狀態(tài)。如果電力系統(tǒng)的非線性電氣性能致使諧波產(chǎn)生，電能的計量總和就會產(chǎn)生誤差。

保證電能計量的真實性和準(zhǔn)確性，需要用科學(xué)的計量方法，選擇合適的電能表種類記錄用戶實際的用電情況，進行統(tǒng)計和計量。在進行電量計費的過程中，應(yīng)該選擇合理的計費方法，保證電力企業(yè)的經(jīng)濟效益，保護用戶的用電權(quán)益。例如，計費的時候，分開計算基波有功功率的電量和諧波有功功率的電量，結(jié)合電力企業(yè)的發(fā)展情況和用戶實際的用電情況，制訂不同的收費標(biāo)準(zhǔn)，保證電量計費的合理性。

電力企業(yè)的迅速發(fā)展，需要我們提高電力安全意識。在進行電能計量的過程中，對于電力系統(tǒng)中產(chǎn)生的諧波可以通過安全的濾波器進行消除，不能盲目地進行諧波抑制，妨礙電能計量工作的進行，影響電力系統(tǒng)的安全運行。在電量計費的過程中，計費人員要規(guī)范操作，防止電力安全事故的發(fā)生，保證電量的真實性和準(zhǔn)確性。

4 結(jié)束語

電能的計量和電量的計費，是我國電力企業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的一個重要考核標(biāo)準(zhǔn)。實現(xiàn)對電能的準(zhǔn)確計量，才能保證電量計費的真實性。通過科學(xué)的方法，提高電能計量和電量計費的技術(shù)水平，有利于提高電力企業(yè)的經(jīng)濟效益，促進電力企業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：吳珍〕