探析数字式电能计量装置电量比对试验及误差分析谭任军

探析数字式电能计量装置电量比对试验及误差分析谭任军

谭任军

（国网成都供电公司客户服务中心计量部四川成都610000）

摘要：数字式电能计量装置是由两部分组成的，一部分是电子式互感器，一部分是数字量输入电能表。由于用于贸易结算的工作计量器具必须要经过检定，所以需要对数字式电能计量装置电量进行对比试验，以确保计量器具计量的准确性。本文通过试验的方式对数字式电能计量装置电量的对比，并就其中存在的误差进行探讨。

关键词：数字式电能计量装置；电能比对试验；误差分析

目前，数字式电能计量装置的检定还没有统一的标准，对其与传统的电能计量装置进行对比试验，能够确定出其是否能够用于电能计量，从而保障电能计量的准确性。在计量检定的过程中，需要以国家计量检定系统表为依据，并严格执行计量检定规程。

1对比试验

1.1试验原理

在对比试验中，需要设置一个对比系统，通过建立一路10kV供电线路，对电能计量装置电量对比系统进行模拟。在本装置中，测量用负荷是通过虚负荷法提供的，三相四线的10kV电压由升压器提供，其供电对象有两个，一个是与每相并联的电子式电压互感器，一个是传统的电磁式电压互感器。升流器所提供的电流为三相电流，且没有零序电流，两者所需的电流都由升流器提供。由数字量输入电能表、传统电子式电能表分别将模拟电线路中的电能量计量出来，再将其进行对比，得出对比结果。

1.2设备和条件

在本次对比试验中，数字式电能计量装置中的电子式电压电流互感器，输出的信号为模拟的交流电压信号。将三相电压互感器的交流电压信号输入到电压互感器合并器，并对其进行采样，然后再通过光纤，将其进行传输，使其到达电子式互感器的合并单元中。在合并单元中，既能够完成三相电流互感器的交流采样，又能够对三相电压电流数据进行规约转换，数字量输入电能表从中获取相关的数据，对电能量进行计算和处理。在模拟系统中，一次电压和电流分别为kV和300A，电子式互感器和数字量输入电能表的精度等级均为0.2级。试验中用到的装置有三相电压互感器、3个单相电流互感器，二次电压为V，二次电流为5A。其中，电压互感器、电流互感器、电能表的等级分别为0.2级、0.5S级、0.5S级。标准设备有单相标准电压互感器和电流互感器，等级为0.05级，一次电压和二次电压分别为10kV和100V，一次电流和二次电流分别为300A和5A，标准电能表为0.05级的电能表现场校验仪。

1.3试验

对模拟装置通电，使其保持连续运行状态，数字式计量装置和传统计量装置的表底读数在4月4日分别为37.029kWh和39kWh；在5月6日分别为104.511kWh和107.36kWh；运行电量值分别为67.482kWh和68.36kWh。

2误差分析

电能计量装置是由两部分组成的，一部分是电压电流互感器，一部分是电能表。在计量的过程中，都会存在一定程度的误差。因此，在将电能进行对比分析时，应分析不同计量装置的综合误差。对传统的电能计量装置进行综合误差分析，可采用电能量值传递系统，对计量装置进行检定，并对综合误差进行计算。光电数字式计量装置的测试原理，与电能量值传递系统存在差异，所以不用其进行检定和分析。所以，两种将装置的误差不能直接进行对比。

根据试验中的模拟系统，虽然两种装置的工作原理不同，但都采用相同的三相电压和电流。同时，利用标准电压互感器、电流互感器、电能表现场校验仪，对每相供电电量进行测量，再将所测得的电能量作为标准电能量，分别与两种计量装置所测得的电能量进行对比，就能够确定出两种计量装置的综合误差。

在本次试验中，所使用的标准电压互感器、标准电流互感器等级均为0.02级，电能表现场校验仪的等级为0.05级，标准电能表的综合误差在0.1%以内。在试验过程中，将标准电压互感器与供电的U相进行并接，标准电流互感器则与U相电流回路进行串联，并对其进行升压升流处理。然后，在标准电能表校验仪中分别接入两种装置的电能表，就能够确定出两种计量装置的综合误差。最后，测得数字式电能计量装置的误差比传统计量装置更低，原因就在于两种装置之间存在综合误差。

根据相关研究和数据资料来看，分别在运行状态下，对传统的电压互感器、电流互感器、电子式电能表进行测试，并对互感器二次负荷只带电子式电能表状态下的误差进行测试。测试结果表明，电压互感器的综合误差为-0.147%，电流互感器的综合误差为+0.29%，电能表的误差为+0.208%，计算得到的电能计量装置综合误差为+0.421%。实际用标准装置测试的综合误差为+0.371%，所以两者之间的误差为0.05%。这就说明传统电能计量装置的测试误差，可通过量值传递检验的方法进行，也说明两种电能计量装置的综合误差是正确的。

从实践操作的情况来看，在运行状态下，分别测试电子式电压互感器、电流互感器和数字量输入电能表的误差，得到的结果为：电压互感器的综合误差为+0.02%，电流互感器的综合误差为+0.013%，电能表的误差为-0.033%，计算的总误差为+0.000%。根据对实际用标准装置合成误差的测试，测得的误差值为-0.241%，两者的差值为0.241%。由此来看，这就说明电子式互感器、数字量输入电能表所测得的实验数据，都具有明显的不确定性，在实际应用中应结合其具体情况来判定。

结束语：

综上所述，本文以试验的形式，对数字式电能计量装置和传统的电能计量装置综合误差进行分析，说明前者能够对电能进行正确的计量，但实验所测得的数据存在一定的不确定度。同时，分别对元件的误差进行试验，从而得到综合误差，其与实际用标准装置测试的综合误差存在一定的差距，所以对于其标准量值的传递问题，还需要进行进一步的研究。

参考文献：

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[4]杨学斌.数字化变电站电能计量新技术的应用探析[J].硅谷,2014,(20):134-134,140.

作者简介：谭任军（1985—），男，广西河池市人，本科，毕业于华北电力大学，工程师，研究方向：电能计量。