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(jì)量 檢定人員的主要檢定對(duì)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?，F(xiàn)具體分析如下，與大家共同探討。1. 在對(duì)檢定過程中的安裝型電子式電能表通電預(yù)熱時(shí)，應(yīng)注意采用正確的預(yù)熱方法和合理的預(yù)熱時(shí)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(jì)電能測(cè)量基本誤差之前應(yīng)對(duì)表計(jì)進(jìn) 行充分的通電預(yù)熱，預(yù)熱時(shí)間應(yīng)滿足表計(jì)

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(shí) 間要求，使得計(jì)量檢定人員無(wú)法明確執(zhí)行，以致預(yù)熱時(shí)間長(zhǎng)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(shí)對(duì)預(yù)熱 時(shí)間的要求也相應(yīng)要低，但也不能完全忽視預(yù)熱對(duì)測(cè)量誤差的 影響。特別是對(duì)準(zhǔn)確度高、計(jì)量電能多、用于計(jì)量重要對(duì)象以 及計(jì)量仲裁的表計(jì)，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(jì)在不進(jìn)行預(yù)熱時(shí)，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(duì)幾種類型電子式電能表在不同預(yù)熱時(shí)間下 的誤差情況進(jìn)行了試驗(yàn)，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(hào)電探與 禪方式-M_J mm)小丘戾載點(diǎn)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(shí)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?。▋H幾百微歐），所以熱穩(wěn)定所需的時(shí)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(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。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(shí)間也較長(zhǎng)。筆

6、者認(rèn)為，一般來講，在確定電能測(cè)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(jí)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(shí)間，除零散表計(jì)外， 對(duì)批量的表計(jì)應(yīng)抽取一定數(shù)量進(jìn)行自熱試驗(yàn)，按照電能表從通 電預(yù)熱到使表達(dá)到熱平衡時(shí)的誤差與未達(dá)到熱平衡時(shí)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(jì)電能測(cè)量 基本誤差前的通電預(yù)熱時(shí)間。另外，由于通電預(yù)熱直接影響電子式電能表的電能測(cè) 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(dòng) 試驗(yàn)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(shí)際運(yùn)行時(shí)的靈敏度情況，而這一點(diǎn)在 JJG596- 1 999中并未 明確。對(duì)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(jì)時(shí)誤差、時(shí)段投切誤差、需量周期誤差的檢測(cè)之前，也應(yīng)對(duì) 電能表進(jìn)行充分的通電預(yù)熱。有的計(jì)量人員認(rèn)為，這時(shí)的通電 預(yù)熱因主要針對(duì)晶振電路，所以只需對(duì)電能表電壓回路施以參 比電壓，讓表計(jì)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(shí)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?yàn)榫Э貢r(shí)間開關(guān)具有隨溫度變化而產(chǎn)生計(jì) 時(shí)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(duì)安裝型電子 式電能表啟動(dòng)試驗(yàn)的結(jié)果判定依據(jù)模糊不清，需進(jìn) 一步完善、明確計(jì)量檢定人員都知道，啟動(dòng)試驗(yàn)是電能表檢定中的重 要項(xiàng)目之一。這項(xiàng)試驗(yàn)?zāi)軌驒z驗(yàn)表計(jì)靈敏度的高低，考核電能 表在規(guī)定的啟動(dòng)電流下是否具備開始連續(xù)記錄電量的能力，這 對(duì)供用電雙方都十分重要。很多電能表在檢定中，都是因?yàn)閱?動(dòng)試驗(yàn)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(jì)量檢定人員都非常重視電能表的啟動(dòng)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(dòng)性能。在現(xiàn) 行的電能表檢定規(guī)程中，對(duì)電子式電能表啟動(dòng)電流值的要求也 比感應(yīng)式電能表相對(duì)要高。但是，對(duì)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(dòng) 試驗(yàn)有具體的時(shí)限要求，非常明確、直觀；而對(duì)于電子式電能 表，在 GB/T17215-20021 級(jí)和 2 級(jí)靜止式交流有功電能表、 GB/T17883-19990.2S 和 0.5S 級(jí)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(duì)其啟動(dòng)時(shí)限作 任何規(guī)定。這就會(huì)導(dǎo)致因?qū)z定規(guī)程中啟動(dòng)試驗(yàn)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(dòng)試驗(yàn)時(shí)，都是以如下公式來確定啟動(dòng) 時(shí)限的，如在試驗(yàn)中超過啟動(dòng)時(shí)限則判定為不合格 :t c=60X 1000/( PqX C式中：t輸出1個(gè)電能脈沖的啟動(dòng)時(shí)限，min；Pq JJG596-1999規(guī)定的最小啟動(dòng)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(shí)限是以表計(jì)在電能 測(cè)量誤差為零的前提下，據(jù)啟動(dòng)功率、脈沖常數(shù)及此條件下輸 出 1 個(gè)電能脈沖的時(shí)間之間的關(guān)系計(jì)算得來的，這沒對(duì)電能表 在啟動(dòng)狀態(tài)下的測(cè)量誤差予以充分考慮。此時(shí)在啟動(dòng)功率下， 電能表只要是正誤差就可以通過試驗(yàn)，且不管是多大

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

12、同時(shí)滿足 ： 在時(shí)限區(qū)間的最大值，輸 出不少于 1 個(gè)電能脈沖；在時(shí)限區(qū)間的最小值，電能表應(yīng)輸出 不多于 1 個(gè)電能脈沖，才能判定啟動(dòng)試驗(yàn)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(dòng)試驗(yàn)中明確地規(guī)定了啟動(dòng)時(shí)限的要求，而且還在啟動(dòng) 時(shí)限的計(jì)算中加入了計(jì)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(dòng)功率下允許的電能測(cè)量正誤差的因素。因此，筆者認(rèn)為也存 在不妥之處。3. 在驗(yàn)收試驗(yàn)中確定電能表日計(jì)時(shí)誤差時(shí)，應(yīng)考慮實(shí)際運(yùn)行中的環(huán)境溫度對(duì)計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度的影響眾所周知，復(fù)費(fèi)率電能表的時(shí)鐘是準(zhǔn)確控制計(jì)量各種 不同費(fèi)率時(shí)段電量的關(guān)鍵

13、，時(shí)鐘的準(zhǔn)確與否會(huì)影響到計(jì)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(shí)鐘的準(zhǔn)確性直接相關(guān)。而在確定了時(shí)間預(yù) 置誤差基本為零后，其日計(jì)時(shí)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(shí)間開關(guān)具有隨溫度的變化 而產(chǎn)生計(jì)時(shí)誤差的特性，電能表生產(chǎn)廠家都對(duì)其采取了溫度補(bǔ) 償措施。但各個(gè)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(shí)在規(guī)程規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度下測(cè)試的日 計(jì)時(shí)誤差，并不能完全代表電能表在實(shí)際運(yùn)行中的誤差。筆者 認(rèn)為，確定日計(jì)時(shí)誤差時(shí)，除了在標(biāo)準(zhǔn)溫度下對(duì)晶振頻率進(jìn)行 測(cè)量外，還應(yīng)對(duì)表計(jì)在允許的

14、運(yùn)行極限溫度下進(jìn)行測(cè)量，以得 到多功能表在不同運(yùn)行狀況下的計(jì)時(shí)誤差。當(dāng)然，由于試驗(yàn)條 件的限制及出于檢定工作效率的考慮，對(duì)每一塊電能表都進(jìn)行 這樣的試驗(yàn)不太現(xiàn)實(shí)，因此建議在驗(yàn)收試驗(yàn)中采取抽樣的方式 進(jìn)行檢測(cè)。4. 具有雙回路計(jì)量功能的單相電子式電能表，應(yīng)對(duì)零線回路的計(jì)量準(zhǔn)確性進(jìn)行檢測(cè)目前，由于防竊電的需要，具有雙回路計(jì)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(jì)量，即表火線和零線回路各有一套電流采樣裝置， 表計(jì)取電流采樣信號(hào)較大的那一路進(jìn)行計(jì)量。當(dāng)正常用電時(shí)， 兩個(gè)回路的電流一致；而采用“零火反接，一線一地”的方式 竊電時(shí)，火線回路的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于零線回路的電流。這種計(jì)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(jì)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(shí)現(xiàn)副回路的檢定，必須改變?cè)囼?yàn)電 流、電壓的施加位置，而這對(duì)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(wú)法實(shí)現(xiàn)。筆者建議，今后應(yīng)開發(fā)出能 實(shí)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(jì)量單相電子表的雙回路