徐 揚(yáng)

（廣東電網(wǎng)有限公司韶關(guān)供電局，廣東 韶關(guān) 512026）

0 引 言

電能作為一項(xiàng)重要的能源，被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域。電能表作為重要的電能計(jì)量器具，已被國家質(zhì)檢總局列為依法管理、強(qiáng)制檢定的范圍。隨著智能電能表的普及，對電能表的準(zhǔn)確度、計(jì)量可靠性的要求日益提高。在使用標(biāo)準(zhǔn)電能表法檢定電子式電能表時，合理設(shè)置圈數(shù)可以有效減少測量誤差，提高計(jì)量準(zhǔn)確度。

標(biāo)準(zhǔn)電能表法包括以下三種方法：定低頻脈沖比較法、高頻脈沖數(shù)預(yù)置法和定時比較法。我國的電能表檢驗(yàn)裝置生產(chǎn)企業(yè)基本采用的是高頻脈沖預(yù)置法，這在國家計(jì)量檢定規(guī)程JJG-596-2012《電子式交流電能表》、JJG307-2006《機(jī)電式交流電能表》、JJG597-2005《交流電能表檢定規(guī)程》和JJG1085-2013《標(biāo)準(zhǔn)電能表》中均有規(guī)定。

高頻脈沖數(shù)預(yù)置法主要是記讀標(biāo)準(zhǔn)表在被檢表輸出N個低頻脈沖時輸出的高頻脈沖數(shù)m，然后與算定（預(yù)置）的高頻脈沖數(shù)相比較，從而計(jì)算被檢表的相對誤差[1]。

JJG307-2006《電子式交流電能表》中6.4.5.4款提到“算定（或預(yù)置）脈沖數(shù)、功率表或功率源顯示位數(shù)和顯示被檢電能表誤差的小數(shù)位數(shù)”，如表1所示[2]。

同時，每次測試時限不少于5 s。但是，規(guī)程未對具體脈沖數(shù)或圈數(shù)的設(shè)定進(jìn)行說明。因此，以下將根據(jù)實(shí)際的計(jì)量檢定工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合規(guī)程要求，對檢定電能表基本誤差的圈數(shù)設(shè)定進(jìn)行探討。

1 標(biāo)準(zhǔn)電能表基本誤差的計(jì)算方法

1.1 電能表相對誤差的通用公式

由電能表的工作原理可知，電能表的轉(zhuǎn)數(shù)N與負(fù)載消耗的電能W成正比，即：

其中，C為電能常數(shù)，表示計(jì)度器每記錄1 kW·h的電量轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)數(shù)。實(shí)際中，電能表因?yàn)榇嬖谡`差，轉(zhuǎn)完N轉(zhuǎn)所需會有所改變，此時負(fù)載實(shí)際消耗的電能為：

其中，C'為電能表的實(shí)際常數(shù)，與電能表的誤差特性相關(guān)。

對標(biāo)志完全相同的一批被檢電能表，可用一臺標(biāo)準(zhǔn)電能表校核常數(shù)。將各被檢表與標(biāo)準(zhǔn)表的同相電流線路串聯(lián)，電壓線路并聯(lián)，在參比電壓、最大電流及cosδ(sinδ)=1的條件下運(yùn)行一段時間。停止運(yùn)行后，按式（3）計(jì)算每個被檢表的誤差γ，要求γ不超過基本誤差限：

表1 算定（或預(yù)置）脈沖數(shù)、功率表或功率源顯示位數(shù)和顯示被檢電能表誤差的小數(shù)位數(shù)

式中：γ0為標(biāo)準(zhǔn)表的已定系統(tǒng)誤差，不需修正時，γ0=0；W'為每臺被檢電能表停止運(yùn)行與運(yùn)行前示值之差；W 為標(biāo)準(zhǔn)電能表顯示的電能值，單位kW·h。

由式（2）和式（3），可得到電能表相對誤差的通用公式為：

式（4）表明電能表的實(shí)際常數(shù)C'與電能表的額定常數(shù)C接近的程度[3]。

1.2 用標(biāo)準(zhǔn)電能表法檢定電能表的相對誤差計(jì)算公式

我國電能表檢驗(yàn)裝置生產(chǎn)企業(yè)基本采用高頻脈沖數(shù)預(yù)置法。標(biāo)準(zhǔn)電能表和被檢表都在連續(xù)運(yùn)行的情況下，用被檢表輸出的脈沖控制標(biāo)準(zhǔn)表的計(jì)數(shù)，這時標(biāo)準(zhǔn)表算定（預(yù)置）高頻脈沖數(shù)m0為：

式中，N為被檢電能表高頻脈沖數(shù)；C0為標(biāo)準(zhǔn)表脈沖常數(shù)；CL為被檢表脈沖數(shù)常數(shù)；KI和KU分別為標(biāo)準(zhǔn)表外接的電流互感器電流比和電壓互感器電壓比。當(dāng)沒有外接的電流、電壓互感器時，KI和KU都等于1[4]。

對銘牌上標(biāo)有電流互感器變比KL或電壓互感器變比KY經(jīng)互感器接入式的電能表，算定脈沖數(shù)m0為：

2 脈沖數(shù)的設(shè)定

由于標(biāo)準(zhǔn)電能表和被檢電能表輸出的脈沖序列不均勻，可能會在啟動計(jì)數(shù)和停止計(jì)數(shù)的瞬間出現(xiàn)±1個脈沖的誤差。為了降低誤差的偏差值，要求標(biāo)準(zhǔn)電能表測得的脈沖數(shù)應(yīng)足夠多。

于是，有：

其中，N為檢定機(jī)電式交流電能表基本誤差時所要設(shè)定的脈沖數(shù)，即圈數(shù)。以型號YC-1891D、準(zhǔn)確度等級為0.1級的單相電能表標(biāo)準(zhǔn)裝置，匹配型號為SZ-01A-K3、準(zhǔn)確度等級為0.05級的多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表為例，進(jìn)行具體的計(jì)算及分析。被檢電能表準(zhǔn)確度等級為2.0級，參數(shù)為220 V，5（20） A，脈沖常數(shù)為3 200 imp/（kW·h）。根據(jù)JJG596-2012第6.4.5.2條要求，算定（或預(yù)置）脈沖數(shù)和實(shí)測脈沖數(shù)滿足表1的規(guī)定，即m0必須大于等于100 000[2]。SZ-01A-K3型多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表的脈沖常數(shù)如表2所示。

當(dāng)負(fù)載電流為15 A時，約等于2個脈沖常數(shù)，即：

同理，可得其余在檢定不同負(fù)載電流時所設(shè)定的圈數(shù)，如表3所示。

表3 理論上檢定各負(fù)載電流點(diǎn)所設(shè)定脈沖數(shù)

表2所列為理論上被檢表在各負(fù)載電流下至少要求設(shè)定的圈數(shù)，符合規(guī)程JJG597-2005第4.3.3條“裝置顯示被檢表誤差時，誤差分辨率應(yīng)不超過被檢表最大允許誤差的1/100”的要求[3]。而JJG307-2006中規(guī)定“每次測試時限不低于5 s”[2]，故實(shí)際檢定中，必須考慮測試時間不得過短，如表4所示。設(shè)定的圈數(shù)越多，標(biāo)準(zhǔn)表累計(jì)的脈沖數(shù)越多，誤差分辨率也隨之提高，每個檢定點(diǎn)的測量時間也越長。檢定人員應(yīng)該合理平衡檢定時間與誤差分辨率之間的矛盾，在滿足檢定分辨率的前提下，選擇最短的測量時間[5]。

表4 實(shí)際上檢定各負(fù)載電流點(diǎn)所設(shè)定脈沖數(shù)

3 結(jié) 論

電能表作為重要的計(jì)量器具，檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性和嚴(yán)謹(jǐn)性關(guān)系著廣大民眾的生產(chǎn)和生活利益。雖然國家計(jì)量檢定規(guī)程JJG-596-2012《電子式交流電能表》、JJG307-2006《機(jī)電式交流電能表》、JJG597-2005《交流電能表檢定規(guī)程》和JJG1085-2013《標(biāo)準(zhǔn)電能表》明確規(guī)定了相關(guān)的測試項(xiàng)目，但是還存在不完善之處，如未明確規(guī)定檢定電能表所設(shè)定的圈數(shù)等。所以，實(shí)際檢定中，檢定人員應(yīng)根據(jù)裝置的誤差計(jì)算模型、標(biāo)準(zhǔn)電能表的高頻脈沖常數(shù)、被檢電能表的以及被測點(diǎn)的額定負(fù)載大小，計(jì)算滿足精確度等級要求的最優(yōu)圈數(shù)，在保證計(jì)量效率的同時，提高檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，有效發(fā)揮電能表的計(jì)量作用。

表2 多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表的脈沖常數(shù)/（imp/（kW·h））