安裝型電子式電能表檢定技術(shù)的分析與思考

1、安裝型電子式電能表檢定技術(shù)的分析與思考周飛龍 冰近幾年，隨著技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)品換代，功能強(qiáng)大、性能 優(yōu)越的電子式電能表大量進(jìn)入電網(wǎng)，在很多地區(qū)已基本取代了 感應(yīng)式電能表。安裝型電子式電能表也逐漸成為廣大電能計量 檢定人員的主要檢定對象。筆者作為一名基層技術(shù)人員，在工 作中發(fā)現(xiàn)安裝型電子式電能表的檢定還存在一些問題以及模糊 不清之處。現(xiàn)具體分析如下，與大家共同探討。1. 在對檢定過程中的安裝型電子式電能表通電預(yù)熱時，應(yīng)注意采用正確的預(yù)熱方法和合理的預(yù)熱時間按照J(rèn)JG596-1999電子式電能表檢定規(guī)程和相關(guān)制造標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，在確定表計電能測量基本誤差之前應(yīng)對表計進(jìn) 行充分的通電預(yù)熱，預(yù)熱時間應(yīng)滿足表計

2、生產(chǎn)廠家的規(guī)定。而 恰恰生產(chǎn)廠家大都沒有在產(chǎn)品說明書中具體注明通電預(yù)熱的時 間要求，使得計量檢定人員無法明確執(zhí)行，以致預(yù)熱時間長短 不一、檢定結(jié)果產(chǎn)生偏差。雖然由于結(jié)構(gòu)原理上的區(qū)別，電子 式電能表遠(yuǎn)比感應(yīng)式電能表的自熱特性要好，在檢定時對預(yù)熱 時間的要求也相應(yīng)要低，但也不能完全忽視預(yù)熱對測量誤差的 影響。特別是對準(zhǔn)確度高、計量電能多、用于計量重要對象以 及計量仲裁的表計，一定要在檢定前進(jìn)行充分預(yù)熱。筆者在檢 定中就曾發(fā)現(xiàn)，少數(shù)表計在不進(jìn)行預(yù)熱時，基本誤差超過允許 限值，而充分預(yù)熱后基本誤差僅為 1/5 允許限值的情況。筆者通過對幾種類型電子式電能表在不同預(yù)熱時間下 的誤差情況進(jìn)行了試驗，收集了

3、大量數(shù)據(jù)，并選取了其中較為 典型的一組數(shù)據(jù)，如表 1 所示。廠家釀號電探與 禪方式-M_J mm)小丘戾載點下的電舵疙最墓本溟羞40-5ft0-0,2000,205-0.012-0,088DD5LS8)00.0500.070*Q.04S“036丁謳二壁22QY2000470.064a.0520.038XO-236&485O0)A/ firt ifK30-0-0S-0+<Ml600.045-0.0780-0.0SI-0.063-Q.C54-Q.C26DTS21F10+ 0. W50,0072.0040.0?；孑 x22O¥/3Bn20* 0. Q34*0.037*0 06

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5、行充分預(yù)熱的必要性。另外，還可發(fā)現(xiàn)不同類型電子式電能表達(dá)到熱穩(wěn)定的時間也有所不同，而且與電能表電流采樣方式相關(guān)。如：采用錳銅分流器采樣的電能表，因錳銅材料電阻溫度系數(shù)很?。s為0.2 x10-4/C），電阻值幾乎不隨溫度變化，且錳銅片電阻阻值很小（僅幾百微歐），所以熱穩(wěn)定所需的時間很短；采用電流互感器采樣的電能表，因電流互感器為電磁元件，功率消耗較錳銅分流器大，且線圈所用銅材料的電阻溫度系數(shù)為 0.0043/ C,電阻隨溫度的變化比錳銅材料大得多，其特性受溫度影響也較 大，所以達(dá)到熱穩(wěn)定所需的時間相對較長。而霍爾傳感器型電 能表，因霍爾元件受溫度影響較大的特性，達(dá)到熱穩(wěn)定所需的 時間也較長。筆

6、者認(rèn)為，一般來講，在確定電能測量基本誤差之前， 普通安裝型電子式單相表應(yīng)在最大功率下通電預(yù)熱不少于10min；采用電流互感器采樣的電子式三相表預(yù)熱不少于 20min； 采用霍爾傳感器采樣的三相表預(yù)熱不少于 30min； 0.5 級及以上 安裝型電子式電能表預(yù)熱不少于 30min。為了更科學(xué)合理地確定通電預(yù)熱時間，除零散表計外， 對批量的表計應(yīng)抽取一定數(shù)量進(jìn)行自熱試驗，按照電能表從通 電預(yù)熱到使表達(dá)到熱平衡時的誤差與未達(dá)到熱平衡時的誤差之 差值不超過 1/5 基本誤差限的要求，來確定該批表計電能測量 基本誤差前的通電預(yù)熱時間。另外，由于通電預(yù)熱直接影響電子式電能表的電能測 量基本誤差，與電能表的

7、“快慢”相關(guān)。因此，筆者認(rèn)為啟動 試驗也應(yīng)該在通電預(yù)熱之后進(jìn)行，這樣才能更準(zhǔn)確地反映電能 表實際運(yùn)行時的靈敏度情況，而這一點在 JJG596- 1 999中并未 明確。對于多功能電能表以及復(fù)費(fèi)率電能表而言，在進(jìn)行日 計時誤差、時段投切誤差、需量周期誤差的檢測之前，也應(yīng)對 電能表進(jìn)行充分的通電預(yù)熱。有的計量人員認(rèn)為，這時的通電 預(yù)熱因主要針對晶振電路，所以只需對電能表電壓回路施以參 比電壓，讓表計有工作電源， 晶振電路有外供電源 （非備用電源 ） 即可。而筆者認(rèn)為，此時的通電預(yù)熱應(yīng)在額定最大功率或額定 基本功率下進(jìn)行。因為晶控時間開關(guān)具有隨溫度變化而產(chǎn)生計 時誤差的特性，而電流采樣回路又是表的主

8、要產(chǎn)熱源，所以，只有在施以參比電流、電壓的情況下，才能真正使表溫度快速 達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)。2. 在現(xiàn)行的檢定規(guī)程、制造標(biāo)準(zhǔn)中，對安裝型電子 式電能表啟動試驗的結(jié)果判定依據(jù)模糊不清，需進(jìn) 一步完善、明確計量檢定人員都知道，啟動試驗是電能表檢定中的重 要項目之一。這項試驗?zāi)軌驒z驗表計靈敏度的高低，考核電能 表在規(guī)定的啟動電流下是否具備開始連續(xù)記錄電量的能力，這 對供用電雙方都十分重要。很多電能表在檢定中，都是因為啟 動試驗沒通過而被判定為不合格的。因此，電能表生產(chǎn)廠家以 及計量檢定人員都非常重視電能表的啟動性能。電子式電能表因其結(jié)構(gòu)、原理上的先進(jìn)性，杜絕了感 應(yīng)式電能表因摩擦力矩、防潛裝置、止逆裝置

9、、電流鐵芯非線 性等因素引起的靈敏度偏低的現(xiàn)象，有很好的啟動性能。在現(xiàn) 行的電能表檢定規(guī)程中，對電子式電能表啟動電流值的要求也 比感應(yīng)式電能表相對要高。但是，對照這兩種不同原理電能表 的檢定規(guī)程和制造標(biāo)準(zhǔn)后，筆者卻發(fā)現(xiàn)，感應(yīng)式電能表的啟動 試驗有具體的時限要求，非常明確、直觀；而對于電子式電能 表，在 GB/T17215-20021 級和 2 級靜止式交流有功電能表、 GB/T17883-19990.2S 和 0.5S 級靜止式交流有功電度表、 JJG596-1999等一系列的規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)中，均沒有對其啟動時限作 任何規(guī)定。這就會導(dǎo)致因?qū)z定規(guī)程中啟動試驗結(jié)果判定方法 的理解不同而產(chǎn)生不同的檢定

10、結(jié)論。據(jù)筆者所知，目前業(yè)正在使用的電能表檢定裝置，在 進(jìn)行電子式電能表的啟動試驗時，都是以如下公式來確定啟動 時限的，如在試驗中超過啟動時限則判定為不合格 :t c=60X 1000/( PqX C式中：t輸出1個電能脈沖的啟動時限，min；Pq JJG596-1999規(guī)定的最小啟動功率， W C一電能表脈沖 常數(shù)，imp/kWh。筆者認(rèn)為，這也有不妥之處。該時限是以表計在電能 測量誤差為零的前提下，據(jù)啟動功率、脈沖常數(shù)及此條件下輸 出 1 個電能脈沖的時間之間的關(guān)系計算得來的，這沒對電能表 在啟動狀態(tài)下的測量誤差予以充分考慮。此時在啟動功率下， 電能表只要是正誤差就可以通過試驗，且不管是多大

11、的正誤差 都會通過，而只要是負(fù)誤差則不能通過。這將會使表計生產(chǎn)廠 家有意識地將表計在微小負(fù)荷下調(diào)整、制造成為正誤差，以使 表計順利通過驗收。這從公正計量的角度來說，對用戶不公平。因此，筆者建議應(yīng)在 JJG596-1999 的啟動試驗這一項 目中，對啟動時限作出明確規(guī)定，以此來判斷電能表啟動試驗 的合格與否，以統(tǒng)一啟動試驗的檢定方法，便于檢定人員開展 檢定工作。另外，啟動時限應(yīng)充分考慮電能表在啟動功率下允 許的電能測量誤差圍，且既要考慮正誤差，也要考慮負(fù)誤差； 啟動時限應(yīng)是一個時間區(qū)間，區(qū)間的最小值以啟動功率下允許 的電能測量最大誤差來確定，最大值則以啟動功率下允許的最 大負(fù)誤差來確定。電能表應(yīng)

12、同時滿足 ： 在時限區(qū)間的最大值，輸 出不少于 1 個電能脈沖；在時限區(qū)間的最小值，電能表應(yīng)輸出 不多于 1 個電能脈沖，才能判定啟動試驗合格。順便指出，JJG307-1988感應(yīng)式電能表檢定規(guī)程雖然在啟動試驗中明確地規(guī)定了啟動時限的要求，而且還在啟動 時限的計算中加入了計算系數(shù) (1.4) ，即考慮了感應(yīng)式電能表在 輕負(fù)荷下有較大負(fù)誤差的原理性特性。但是，也存在未考慮啟 動功率下允許的電能測量正誤差的因素。因此，筆者認(rèn)為也存 在不妥之處。3. 在驗收試驗中確定電能表日計時誤差時，應(yīng)考慮實際運(yùn)行中的環(huán)境溫度對計時準(zhǔn)確度的影響眾所周知，復(fù)費(fèi)率電能表的時鐘是準(zhǔn)確控制計量各種 不同費(fèi)率時段電量的關(guān)鍵

13、，時鐘的準(zhǔn)確與否會影響到計量各種 不同費(fèi)率電量的準(zhǔn)確性。另外，多功能電能表的事件記錄、最 大需量等功能都與時鐘的準(zhǔn)確性直接相關(guān)。而在確定了時間預(yù) 置誤差基本為零后，其日計時誤差的大小 （ 即晶振頻率的準(zhǔn)確 性） 就直接決定了上述功能運(yùn)行正常與否。由于多功能電能表的晶控時間開關(guān)具有隨溫度的變化 而產(chǎn)生計時誤差的特性，電能表生產(chǎn)廠家都對其采取了溫度補(bǔ) 償措施。但各個廠家采取的補(bǔ)償方法并不完全一致，補(bǔ)償效果 也不盡相同。所以，檢定時在規(guī)程規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度下測試的日 計時誤差，并不能完全代表電能表在實際運(yùn)行中的誤差。筆者 認(rèn)為，確定日計時誤差時，除了在標(biāo)準(zhǔn)溫度下對晶振頻率進(jìn)行 測量外，還應(yīng)對表計在允許的

14、運(yùn)行極限溫度下進(jìn)行測量，以得 到多功能表在不同運(yùn)行狀況下的計時誤差。當(dāng)然，由于試驗條 件的限制及出于檢定工作效率的考慮，對每一塊電能表都進(jìn)行 這樣的試驗不太現(xiàn)實，因此建議在驗收試驗中采取抽樣的方式 進(jìn)行檢測。4. 具有雙回路計量功能的單相電子式電能表，應(yīng)對零線回路的計量準(zhǔn)確性進(jìn)行檢測目前，由于防竊電的需要，具有雙回路計量功能的單 相電子表越來越受到供電部門的青睞。其防竊電性能，特別是 防止“零火反接，一線一地”的竊電方式，效果十分明顯。所 謂雙回路計量，即表火線和零線回路各有一套電流采樣裝置， 表計取電流采樣信號較大的那一路進(jìn)行計量。當(dāng)正常用電時， 兩個回路的電流一致；而采用“零火反接，一線一地”的方式 竊電時，火線回路的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于零線回路的電流。這種計量 特性有效防止了“零火反接，一線一地”這一常見的竊電方式。 從原理可知，雙回路計量單相電子表主、副回路的準(zhǔn) 確性同等重要，必須都進(jìn)行檢定。其主、副回路的檢定連線方 式如圖 1、圖 2 所示。圖 1主回路的檢定連線方式圖 2 副回路的檢定連線方式由圖 2 可知，要實現(xiàn)副回路的檢定，必須改變試驗電 流、電壓的施加位置，而這對于目前普遍采用固定插柱式的單 相電能表檢定裝置根本無法實現(xiàn)。筆者建議，今后應(yīng)開發(fā)出能 實現(xiàn)主、副回路檢定工作的單相電能表檢定裝置，以開展雙回 路計量單相電子表的雙回路