浅析电能计量装置误差原因及控制方法

何 丽 徐 卉 黑龙江省电力有限公司计量中心黑龙江哈尔滨 150000

【文章摘要】

电能计量装置主要作用是对电力能源的计量，是电力企业使用的重要工具。电能计量装置的准确性影响着电力运营的效益，因此电力企业注重对电能计量装置的误差分析。本文作者通过阐述电能计量装置发展现状，分析当前电能计量装置误差产生的原因及控制方法。

【关键词】

电能计量；误差原因；控制方法

电能计量装置作为电力企业运营的主要工具参与电量统计、电费回收、电网线受损统计等工作，电能计量装置的管理工作成为电力企业的工作重点，必须保证装置的稳定、精准。目前我国电能计量装置发展虽有所进步，但仍存在许多不足。

1 电能计量装置发展现状

随着我国电力行业的迅速发展，电力行业向着网络化的方向发展。我国的电力系统逐渐向着高电压、大容量的方向迈进，自动化发展系统也逐渐得到全国普及，在当前电力高速发展的形式下，电能计量装置也面临着巨大的挑战。电能计量装置作为电力统计、电力经济核算及性能考虑的主要工具，其准确性至关重要。目前，电能表是通用的电能计量装置，如今存在一定的问题。首先，部分高压线关口电量难以计量。由于传统的电能计量方式是将电机出口电量与厂用电量做差，因此电量计量点设在发电机的出口，而高压线侧不能进行电能测量，这也就影响着关口处电量计量的准确性。其次，当前的电表具有三相口，由两个国产元件实现电能感应，这种结构在一定程度上严重影响了电能表的实际应用，其功能上也存在着一定的缺陷。最后，电压互感器二次压降对电表计量来说存在的误差相对较大。

2 电能计量装置产生误差的主要原因

2.1 电能表产品误差

电能表导致的误差主要分为三方面： 首先，电能表负载特性误差。当电能表有电流通过时，功率因数会随着通过电流的大小而有所波动，波动规律呈线性关系，也就成为电能表的负载特性。通过线性曲线分析可知，负载电流越小产生的误差越大。原因是负载电流较小时，转矩就会很小，当摩擦力矩大于补偿力矩时误差为负。负载电流增大时，工作转矩加大，摩擦误差与非线性误差呈减少趋势，所以综合误差相对较小。其次，电能表产品生产存在误差。电能表在生产过程中使用五类磁钢，这类磁钢锁磁性能强，不容易消磁而且基础性能稳定性高，是控制电能表误差在允许范围内的重要结构部件，是其误差稳定性的可靠保证。一些电能表生产厂家为降低成本，提高利润，对电能表进行不科学的改良设计，使用三类磁钢代替五类磁钢，虽然节约10% 的生产成本，但同时也带来了安全隐患和不稳定因素。即使能够控制电能表误差在允许范围内，当电能表投入使用时也会磁性不稳定，发生消磁现象，导致电能表的阻尼力矩越来越小，导致误差过大。最后，电能表误差过大的原因还和转动装置有关，转动装置中的轴承内的润滑油会随时间而消耗或挥发，机械磨损越来越严重，机械加工件应力不断释放，转动轴杆同心度的误差逐渐增大，电能表的综合误差就会加大。

2.2 电能表使用误差

电能表使用不当的误差是不容忽视的，最常见的使用不当是电能表接线错误，电能表类型不同，其接线方式也不同，下面介绍几种常见电能表接线错误的情况。第一，单相电能表。这类电能表有两相用电和三相用电两种，电能表的实际用电量是累计电量与相数的乘积。[3] 此时，电能表接线错误的话会导致电能误差成倍增加，在实际应用中的单相电能表在A 相与B 相之间存在负载，若电能表接于A 相， 计量负载时会产生正误差，也就是测量电量比实际电量多。若电能表接于B 相，计量负载时产生负误差，也就是测量电量比实际电量少。当使用三相用电时会由于负载电流分布不均匀导致计量不准确，引起误差较大。第二，三相三线电能表。这种电表是一种配电不平衡电系统，接线失误时易导致电流分配不均，中性点会产生零序电流，该电表无法对零序电流消耗的功率进行统计，就会造成电量计数偏小的误差。第三，三相四线电能表。该电表常出现的接线错误一般分为N 线未接、反相序接线、2 个互感器V 形接线、3 个互感器Y 形接法。首先，当N 线未接通或解除不良时，该电能表的电流负载会不均匀，产生电压偏差导致力矩缩小，每个元件上的电压均会出现电压不平的现象，元件累计电压偏差较大，累计电流偏差更大，最终将引起2% 左右的正负计量误差。其次，三相四线电能表反相序接线存在一定的计量误差。因为电能表内部第 1 个元件组装都是按电源正相序排列, 各元件间的力矩误差也在最小范围。所以，反相序接线时会因缩小了容许元件力矩误差的范围，加大力矩控制的难度，进而增大了误差，该类型接线错误造成的误差在2%-5% 正负荷载左右。再次，2 个互感器 V 形接线。该种接线错误是由2 个电流互感器V 形接线计量三相四线配电系统构成的，A、C 两相电流组合替换B 相电流的方法虽然能够减少电流互感器的使用，但是会造成三相负载偏差的现象，引起约15% 左右的计量误差。最后，3 个互感器Y 形接法是由3 个电流互感器以及一个三相四线电能表构成的，通过电流互感器的公用连接，改变不平衡电流状况。但是这种接法会导致电流相位的改变，产生分流现象，进而引起一定的误差，误差大小视一次负载电流大小与不平衡电流大小而定。

2.3 电能表互感器产生误差

互感器产生误差主要包括以下几方面：第一，准确度等级低。电能表互感器是控制误差的重要装置，其准确度直接影响电能表的准确指标。符合规格的电能表互感器的准确度等级应大于0.2 级，如果小于这个级别则该产品不符合规格。第二， 缺少专用互感器二次绕组。专用于贸易结算的电能表其配置要求有所不同，需要配置专用的互感器二次绕组，该配置的主要作用是适应任何情况下对电量的计量，避免贸易结算出现状况。该配置还能保护电能计量装置，保持其稳定性与精准性。由于我国自主研发力量有限，这种专业配置还不能投入生产，即使生产出来也不符合规格，所以一般的电能表没有此类配置，那么在遇到电压较低，负载不均衡等情况下会影响电能表的精准性。第三，互感器超负荷载压。电能表的互感器的负荷应大于额定负荷的25%，小于额定负荷的100%，如果互感器负载过高或过低都会引起电能计量的准确性。

3 控制电能计量装置误差的有效方法

3.1 保证电能表产品质量

电能表的质量是控制误差的基础，因此要保证电能表质量过关。首先，电能表的负载特性误差是不可避免的，我们能控制的就是根据特性曲线掌握波动频率，控制负载电流和力矩，使其在误差允许范围内。其次，保证电能表各个构件符合标准，磁钢的选择上尽量使用五类磁钢，若有新型磁钢材料更适合电能表的使用，必须经过科学的验证和实践应用方可施行，既要019

实验研究

Experimental Research

电子制作