趙偉,趙成,李世松,仝霞,劉堅(jiān),李雪城

(1.清華大學(xué) 電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系,北京 100084; 2.國(guó)網(wǎng)北京市電力公司,北京 100161)

0 引 言

我國(guó)計(jì)量居民用電的單相電能表,以及計(jì)量一般工商業(yè)用電戶耗電量的單相和三相電能表,其準(zhǔn)確度等級(jí),從解放以來(lái)到現(xiàn)在,一直都被規(guī)定的是1.0級(jí)和2.0級(jí),即其計(jì)量電能的允許誤差,始終被確定為不超過(guò)±2%即可,不管是過(guò)去很多年一直使用的感應(yīng)式電能表,還是后來(lái)更新的電子式(靜止式、固態(tài))電能表和數(shù)字化電能表,以及2009年發(fā)展智能電網(wǎng)以來(lái),又經(jīng)過(guò)多次更新?lián)Q代,穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性都明顯優(yōu)于過(guò)去的智能電能表。當(dāng)然,在很多負(fù)荷匯總集中供電端口處裝設(shè)的電能表(俗稱(chēng)“關(guān)口表”)的準(zhǔn)確度則要高一些,通常要求達(dá)到0.5級(jí)。

而對(duì)電力機(jī)車(chē)、軋鋼、礦山提升機(jī)、電解鋁、金屬鍛造等大型工業(yè)負(fù)荷,以及對(duì)供電電能質(zhì)量要求較高的數(shù)據(jù)中心、數(shù)算中心、計(jì)算機(jī)房、控制指揮中心等,如何計(jì)量其耗用的電能,對(duì)它們的意義就十分重大,因?yàn)椴煌碾娔苡?jì)量原理和計(jì)量方法,不僅事關(guān)能否科學(xué)合理地計(jì)量電能,是否能確保供電的安全可靠,是否有助于預(yù)防和規(guī)避大型、貴重、關(guān)鍵用電設(shè)備的加速老化,而且意味著經(jīng)濟(jì)上的巨大開(kāi)銷(xiāo)或很大節(jié)支。

使用感應(yīng)式電能表計(jì)量電能的早年,受限于當(dāng)時(shí)各種用電負(fù)荷的用電特性均相對(duì)簡(jiǎn)單,非線性較弱,基本呈純阻性或接近純阻帶弱感性的特征,以按照電壓、電流均為正弦波的原理制造的感應(yīng)式電能表等電能計(jì)量裝置計(jì)量用電戶的耗電量,基本不存在原理性偏差。當(dāng)然,以硬件實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量原理的感應(yīng)式電能表,在構(gòu)成上有機(jī)械軸承、鋁制圓轉(zhuǎn)盤(pán)及金屬指針等,因存在機(jī)械摩損,長(zhǎng)期運(yùn)行后,其計(jì)量準(zhǔn)確性會(huì)略有變化。

二十世紀(jì)六十年代至八十年代,模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)相繼出現(xiàn)、快速發(fā)展并推廣應(yīng)用,不僅帶動(dòng)了幾乎所有電器設(shè)備、裝置及測(cè)量?jī)x器儀表制造技術(shù)的進(jìn)步和更新?lián)Q代,包括能耗降低、準(zhǔn)確度提升、小型化、操作方便,還極大地推動(dòng)了工業(yè)生產(chǎn)制造、工序執(zhí)行、過(guò)程控制的自動(dòng)化及效率提高,并對(duì)供電電源提出了交流變直流、交流頻率和輸出幅值及相位可調(diào)等多樣化需求。在這一進(jìn)程中,電能表也完成了由感應(yīng)式向電子式、數(shù)字化的轉(zhuǎn)變。但與此同時(shí),電能表又必須面對(duì)電力負(fù)荷側(cè)出現(xiàn)的整流逆變、電子開(kāi)關(guān)、穩(wěn)壓限幅、調(diào)頻移相、無(wú)功補(bǔ)償、電容投切等會(huì)致使電網(wǎng)電壓、電流,尤其是電流出現(xiàn)偏離理想正弦波的問(wèn)題,即也稱(chēng)用電負(fù)荷呈現(xiàn)出復(fù)雜多變的非線性特征,表現(xiàn)為會(huì)引發(fā)電網(wǎng)電壓、電流出現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化即過(guò)渡過(guò)程,以及過(guò)渡過(guò)程消失之后趨于穩(wěn)定的周期非正弦狀態(tài)。

針對(duì)上述變化,鑒于電能計(jì)量是按時(shí)間累計(jì)電能量的過(guò)程,在可認(rèn)為過(guò)渡過(guò)程在計(jì)量電能量總時(shí)長(zhǎng)中占比很小的前提下,從簡(jiǎn)單入手,人們常假定供電系統(tǒng)的運(yùn)行基本都處于穩(wěn)態(tài),于是,通常僅針對(duì)供電系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)的情況來(lái)考慮如何計(jì)量電能。如此,非線性負(fù)荷條件下,對(duì)電網(wǎng)中任意支路、單元、器件上電壓、電流構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型,便均具有周期非正弦的特征,其相互間的區(qū)別,就在于表示成多個(gè)不同頻率正弦量組合形式后,各頻率成分的幅值、初相角,以及含有哪些頻率成分不同罷了。含有非線性負(fù)荷條件下,典型的電網(wǎng)電壓、電流中,工頻成分占比很大;而其他頻率成分中,主要是頻率為工頻頻率奇數(shù)倍的成分,且幅值一般是三次諧波成分的最大,呈諧波次數(shù)越高、相應(yīng)頻率成分的幅值越小;而工頻頻率偶數(shù)倍的諧波成分通常極小,往往被忽略不計(jì)。與之相應(yīng)地,就出現(xiàn)了不僅計(jì)量基波電能,同時(shí)還可以計(jì)量更高頻率成分即諧波電能的電能表。

最初,非線性負(fù)荷的特征相對(duì)簡(jiǎn)單時(shí),諧波電能在總電能中的占比較小。因此,便有人提出僅計(jì)量基波電能的實(shí)施方案。于是就出現(xiàn)了在計(jì)量電能之前,先對(duì)形成電能的電壓、電流進(jìn)行低通濾波處理,即先濾除掉基波以外的其他頻率成分后,再進(jìn)行電能計(jì)量。早期的數(shù)字化電能表,尤其是計(jì)量居民用電或一般工商業(yè)用電戶耗用電能量的數(shù)字化電能表,大多就是采用這種原理制成的。

另一方面,最初采用的既計(jì)量基波電能也計(jì)量高次諧波電能的算法,是基于快速傅里葉變換的電能計(jì)量算法,因?yàn)閷?duì)周期非正弦電網(wǎng)電壓、電流信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換后,就可很方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)基波電能和各高次諧波電能的分別計(jì)量,或稱(chēng)測(cè)算。

現(xiàn)階段,我國(guó)普遍實(shí)行的電能計(jì)量方法可分為全(波)電能計(jì)量和頻域電能計(jì)量(包括基波電能計(jì)量和諧波電能計(jì)量)方法。早期的電子式電能表采用最簡(jiǎn)單的時(shí)域點(diǎn)積和電能計(jì)量算法,實(shí)現(xiàn)的是對(duì)全電能的計(jì)量。而隨著非線性負(fù)荷的不斷增多,造成電網(wǎng)電壓、電流中出現(xiàn)大量高次諧波成分。根據(jù)對(duì)電網(wǎng)電壓、電流相位關(guān)系的分析,諧波源即有些非線性荷,會(huì)向電網(wǎng)注入諧波電流,其方向與基波電流方向相反,所產(chǎn)生的諧波有功功率會(huì)抵消部分基波有功功率;而不產(chǎn)生諧波的線性負(fù)荷用電戶,會(huì)受到諧波的危害,在其上,諧波電流的方向會(huì)與基波電流的方向相同,故按全電能計(jì)量算法得到的有功功率會(huì)多于基波有功功率[1]。如此,全電能計(jì)量方式下,諧波源即非線性負(fù)荷產(chǎn)生諧波、污染電網(wǎng)的同時(shí),它所計(jì)量到的有功電能反而要比它實(shí)際消耗的電能少,即會(huì)少計(jì)電費(fèi);而線性負(fù)荷用電戶不僅受到諧波的污染,卻還要多交電費(fèi)。

為規(guī)避全電能計(jì)量方法存在的不合理性,又發(fā)展出了頻域電能計(jì)量方法,即,先設(shè)法將電網(wǎng)電壓、電流的基波和諧波參數(shù)測(cè)量準(zhǔn)確,之后,再依據(jù)IEEE 1459標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)定義去測(cè)算基波和各整數(shù)次諧波的電能[2]。目前,先進(jìn)的智能電能表和電能計(jì)量中心主站,均已能分開(kāi)實(shí)施基波電能和諧波電能的計(jì)量,進(jìn)而分別進(jìn)行計(jì)費(fèi)。

近幾年,我國(guó)新能源發(fā)電發(fā)展迅猛,風(fēng)力和光伏發(fā)電量快速增長(zhǎng),且預(yù)計(jì)到2050年,我國(guó)風(fēng)力和光伏發(fā)電將占到總發(fā)電量的約64%[3]。但風(fēng)力和光伏發(fā)電有別于燃煤、水力及核能等發(fā)電,具有明顯的隨機(jī)性、波動(dòng)性和間歇性特征。伴隨著越來(lái)越大規(guī)模風(fēng)力和光伏發(fā)電并網(wǎng),以及越來(lái)越多電力電子化電器設(shè)備的使用,電網(wǎng)電壓、電流中除出現(xiàn)大量高次諧波外,還產(chǎn)生有越來(lái)越多的間諧波成分[1-3],即頻率與基波頻率之比不是整數(shù)的諧波成分。除與諧波一樣會(huì)導(dǎo)致電器設(shè)備或儀器過(guò)熱、使用壽命縮短等典型問(wèn)題外,間諧波還會(huì)在電網(wǎng)中引發(fā)次同步振蕩或間歇性次同步振蕩、電壓波動(dòng)和光閃爍,等等,造成電壓、電流失真嚴(yán)重,使電壓、電流測(cè)量和電能計(jì)量的準(zhǔn)確性下降,進(jìn)而降低控制和保護(hù)的性能。而這對(duì)于大型工業(yè)負(fù)荷以及對(duì)供電電能質(zhì)量要求較高的數(shù)據(jù)中心、控制指揮中心等負(fù)荷耗用電能量的計(jì)量而言,就是需要給予高度關(guān)注并設(shè)法足夠準(zhǔn)確計(jì)及的[2]。

間諧波的出現(xiàn),對(duì)現(xiàn)有的功率理論提出挑戰(zhàn)。目前受到較廣泛認(rèn)可的功率理論是IEEE工作組2010年頒布的IEEE 1459標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)確立的是定義在頻域上的功率理論,所基于的前提假設(shè),是在測(cè)量區(qū)間內(nèi),電網(wǎng)電壓、電流信號(hào)可被認(rèn)為是穩(wěn)態(tài)的周期信號(hào);且規(guī)定采樣時(shí)間長(zhǎng)度是被測(cè)電網(wǎng)電壓、電流信號(hào)的整數(shù)倍周期。依據(jù)IEEE 1459標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展出的許多具體諧波功率及電能測(cè)算方法,均是先設(shè)法將電網(wǎng)電壓、電流信號(hào)的基波和諧波參數(shù)測(cè)準(zhǔn),再利用相關(guān)定義去測(cè)算各功率(電能)量值。然而,實(shí)際電網(wǎng)電壓、電流中存在的間諧波成分的頻率或周期是無(wú)法預(yù)先知道的[2-3]。而商品化的數(shù)字功率計(jì)和數(shù)字化電能表在設(shè)計(jì)上,一般都采取固定的采樣頻率和采樣點(diǎn)數(shù)對(duì)被測(cè)電壓、電流進(jìn)行采樣,如此,就難以確保對(duì)電網(wǎng)電壓、電流信號(hào)中的間諧波成分做到整周期采樣。結(jié)果,按照IEEE 1459標(biāo)準(zhǔn)中確定的功率分解定義實(shí)施測(cè)算,就可能出現(xiàn)偏差,其與通用的有功電能、有功功率和有效值的定義均無(wú)法完全對(duì)應(yīng)。即,利用現(xiàn)有功率理論的定義和數(shù)學(xué)模型,在對(duì)電壓、電流中含有間諧波的電網(wǎng)的電能傳輸和計(jì)量特性進(jìn)行闡述時(shí),已無(wú)法給出嚴(yán)謹(jǐn)、合理的解釋。

再有,人們對(duì)間諧波問(wèn)題的關(guān)注,也隨著認(rèn)識(shí)的逐漸深入而不斷進(jìn)步。最初,人們將總電能看成是由基波電能和整數(shù)次諧波電能所構(gòu)成,后來(lái)增加計(jì)及間諧波電能,即認(rèn)為總電能是由基波電壓與基波電流構(gòu)成的基波電能、同頻率的整數(shù)次諧波電壓與整數(shù)次諧波電流形成的諧波電能,以及同頻率的間諧波電壓與間諧波電流形成的間諧波電能所組成,簡(jiǎn)稱(chēng)包含基波+諧波+間諧波電能等共三類(lèi)電能。但實(shí)際中,在電能計(jì)量和測(cè)算方法實(shí)現(xiàn)上,從采樣環(huán)節(jié)就暴露出問(wèn)題,因?yàn)楣╇娤到y(tǒng)工頻電壓的實(shí)際頻率,因受到負(fù)荷隨機(jī)變化等多方面因素影響存在波動(dòng),有些情況下該波動(dòng)很小,但在有些場(chǎng)合條件下還不太小,于是,按理想工頻50 Hz設(shè)計(jì)的對(duì)電網(wǎng)電壓、電流信號(hào)進(jìn)行整周期采樣并實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量的軟件算法,在實(shí)際實(shí)現(xiàn)中存在測(cè)算偏差[4-5];且對(duì)間諧波電壓、電流成分的數(shù)字化提取,原本就做不到整周期采樣[2-3]。因此實(shí)際情況是,除上述三類(lèi)電能外,至少還存在如下4種電能成分,即：1)由基波電壓或電流與整數(shù)次諧波電流或電壓形成的電能;2)由基波電壓或電流與間諧波電流或電壓形成的電能;3)由諧波電壓或電流與間諧波電流或電壓形成的電能;4)由不同頻率的間諧波電壓與間諧波電流形成的電能。有學(xué)者根據(jù)更深入的理論研究和分析,把由不同頻率的間諧波電壓與間諧波電流形成的電能成分劃歸到前述的間諧波分電能中,并將另外3種電能成分,即基波與整數(shù)次諧波、基波與間諧波、諧波與間諧波等形成的電能成分歸入另一類(lèi),稱(chēng)其為“其他電能”。于是,總電能就細(xì)化為由基波電能+諧波電能+間諧波電能+其他電能等四類(lèi)分電能所組成。

而對(duì)單、三相標(biāo)準(zhǔn)電能表或單、三相智能電能表檢定裝置而言,對(duì)它們的需求與對(duì)一般民用電能表或計(jì)量一般工商業(yè)用電戶耗電量的單、三相電能表就很不一樣,不僅是其測(cè)量準(zhǔn)確度至少要高出兩個(gè)等級(jí),而且對(duì)其具體性能的要求,也一直隨著應(yīng)用需求和技術(shù)進(jìn)步的變化在不斷提高。例如,之前的標(biāo)準(zhǔn)電能表和電能表檢定裝置(包括標(biāo)準(zhǔn)功率信號(hào)源)具有檢定基波-21次諧波的能力,而最新版的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,標(biāo)準(zhǔn)電能表和電能表檢定裝置就應(yīng)具有檢定基波-41次諧波成分的能力;可準(zhǔn)確檢定構(gòu)成電能的最小電流量程要下探到0.3 mA;應(yīng)兼容支持全電能計(jì)量和諧波電能計(jì)量方式;除基本功能的試驗(yàn)測(cè)試外,要增加諧波影響量的測(cè)試,以及方波、尖頂波、脈沖群觸發(fā)波、高次諧波掃頻、諧波電能計(jì)量、動(dòng)態(tài)負(fù)荷電流快速改變等檢定及試驗(yàn)測(cè)試;且計(jì)量準(zhǔn)確度要達(dá)到0.05級(jí)甚至0.02級(jí)。

綜上可見(jiàn),如果從理論研究、數(shù)學(xué)建模、更精準(zhǔn)計(jì)量電能角度出發(fā),旨在將總電能到底是由哪些具體分電能組成的,它們各自在總電能中占比具體有多大,各自對(duì)電能計(jì)量、供電電能質(zhì)量的影響程度到底如何等進(jìn)行周密分辨和測(cè)算的話,所構(gòu)建的電能計(jì)量測(cè)算模型相對(duì)于僅測(cè)算基波電能而言,無(wú)疑就要復(fù)雜很多[4-5]。不同的用電負(fù)荷,對(duì)供電電能質(zhì)量的要求有所差異。而按用電戶對(duì)供電電能質(zhì)量的需求(低功率因數(shù)下,或平均功率或瞬態(tài)功率因數(shù)下計(jì)量電能;普遍增加單獨(dú)計(jì)量諧波電能功能;應(yīng)單獨(dú)計(jì)及間諧波電能;要響應(yīng)動(dòng)態(tài)變化,等等)去研發(fā)相應(yīng)的電能表,只要管理跟進(jìn)、愿做出變化,這是完全可以做到的。而用于計(jì)量居民或一般工商業(yè)用戶耗用電能的電能表,若仍維持其準(zhǔn)確度為1級(jí)或2級(jí)不變的話,那就仍可采用比較簡(jiǎn)化的電能測(cè)算模型[4,6-7]。結(jié)論很明確,也就是本節(jié)的命題,即一般性、特殊場(chǎng)景以及標(biāo)準(zhǔn)性電能計(jì)量所關(guān)注的問(wèn)題存在明顯差異,甚至是截然不同的;而對(duì)電能表的研發(fā)和生產(chǎn),在電能計(jì)量理論和方法研究豐富成果的支撐下[6-7],完全可以為更好地滿足不同應(yīng)用需求而更新和變化。

1 新需求呼喚基于大數(shù)據(jù)構(gòu)建電能表檢驗(yàn)新方法

電能表是國(guó)家實(shí)施強(qiáng)制管理的計(jì)量器具。按已有法規(guī),各電壓等級(jí)電網(wǎng)裝設(shè)的電能計(jì)量裝置(包括電能表),都要按規(guī)定的檢定周期對(duì)其進(jìn)行校驗(yàn),例如對(duì)10 kV電壓等級(jí)的高壓電能計(jì)量裝置,每?jī)赡暌浆F(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)一次;而民用2.0級(jí)單相電能表的檢定周期一般不超過(guò)8年。對(duì)使用量巨大的民用電能表,由于從運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)拆回、實(shí)驗(yàn)室檢定、配送、再赴現(xiàn)場(chǎng)安裝等的工作量非常大,故實(shí)際中實(shí)行的是“強(qiáng)制檢定、限期使用、到期輪換”,即到期后,舊表就直接拆下報(bào)廢而更換新表。但該做法存在明顯缺陷,一方面,對(duì)檢定周期當(dāng)中計(jì)量性能變差或出現(xiàn)故障的電能表缺乏有效監(jiān)管;另一方面,隨著電能表生產(chǎn)制造水平不斷提升,很高比例的智能電能表在線運(yùn)行雖已到限期,但仍計(jì)量準(zhǔn)確、運(yùn)行正常,若實(shí)行上述做法將它們統(tǒng)統(tǒng)淘汰,不僅造成資源浪費(fèi),還會(huì)產(chǎn)生大量電子垃圾[8]。

針對(duì)于此,2014年起,由浙江省電力公司牽頭,在多個(gè)省級(jí)電網(wǎng)公司啟動(dòng)了智能電能表狀態(tài)檢驗(yàn)試點(diǎn)工作,即通過(guò)對(duì)計(jì)量生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)積累的智能電能表質(zhì)量數(shù)據(jù)信息以及用電信息采集系統(tǒng)在線獲取的電能表運(yùn)行大數(shù)據(jù)進(jìn)行仔細(xì)甄別、特征提取和多屬性深度挖掘[8-9],并結(jié)合電能計(jì)量相對(duì)誤差加權(quán)平均優(yōu)化、有效消除隨機(jī)誤差影響,以及借助智能電能表故障檢測(cè)裝置、移動(dòng)故障診斷工具等,構(gòu)建了智能電能表計(jì)量性能異常遠(yuǎn)程診斷模型,建設(shè)了智能電能表運(yùn)行誤差監(jiān)測(cè)平臺(tái)[10],實(shí)現(xiàn)了智能電能表計(jì)量性能、超差、超量程、時(shí)鐘錯(cuò)、綜合倍率錯(cuò)、接線錯(cuò)、疑似竊電等異常的遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)和診斷,建立了智能電能表故障數(shù)據(jù)庫(kù),形成了整表、分故障模式、多應(yīng)力影響等若干種在運(yùn)智能電能表剩余壽命預(yù)判模型及算法,完成了對(duì)智能電能表計(jì)量性能和運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程測(cè)算和評(píng)估,彌補(bǔ)和完善了在運(yùn)智能電能表計(jì)量準(zhǔn)確性和使用壽命監(jiān)管能力,實(shí)現(xiàn)了故障統(tǒng)計(jì)分析、預(yù)警和對(duì)成批次在運(yùn)電能表剩余壽命的科學(xué)合理預(yù)測(cè)。經(jīng)權(quán)威計(jì)量機(jī)構(gòu)試驗(yàn)驗(yàn)證,上述智能電能表狀態(tài)檢驗(yàn)研究成果的遠(yuǎn)程校準(zhǔn)誤差與實(shí)際誤差的不確定度小于2%,滿足工程應(yīng)用需求,在超差閾值3%條件下能做到無(wú)漏檢,有效降低了在運(yùn)智能電能表故障風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)維成本,為確定批次智能電能表延期更換形成了新型檢驗(yàn)方法。而且,通過(guò)在線精準(zhǔn)定位計(jì)量失準(zhǔn)的智能電能表,能及時(shí)發(fā)現(xiàn)其計(jì)量異常,配合以及時(shí)處置更換,不僅可降低異常智能電能表所在臺(tái)區(qū)線損,還可結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)核查去精準(zhǔn)遏制違法竊電行為,切實(shí)提升臺(tái)區(qū)能耗精細(xì)化管理水平。

目前在浙江省,智能電能表狀態(tài)評(píng)價(jià)工作已常態(tài)化開(kāi)展,已經(jīng)對(duì)全省近2 900萬(wàn)只單相、三相在運(yùn)智能電能表實(shí)施了有效監(jiān)測(cè)。他們的大量試驗(yàn)研究結(jié)果證明了,有相當(dāng)高比例的到期限智能電能表的計(jì)量和運(yùn)行性能仍很正常,完全可以延期使用。在四川省,也已采用大數(shù)據(jù)分析與傳統(tǒng)校驗(yàn)方法相結(jié)合方式,實(shí)現(xiàn)對(duì)智能電能表的在線監(jiān)測(cè)與失準(zhǔn)更換,近兩年已延期使用智能電能表133.67萬(wàn)只。而若延期2年后,其中較高比例的智能電能表仍計(jì)量準(zhǔn)確、運(yùn)行狀態(tài)良好,即還可繼續(xù)使用的話,那將產(chǎn)生十分可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

依據(jù)浙江以及其他多個(gè)省市基于遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)與大數(shù)據(jù)分析開(kāi)展智能電能表狀態(tài)評(píng)價(jià)與更換研究工作取得的成功經(jīng)驗(yàn),國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)管總局2020年第42號(hào)公告明確提出,對(duì)民用智能電能表,可在安裝前首次強(qiáng)制檢定、到期輪換基礎(chǔ)上,通過(guò)采用“互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)”與監(jiān)督抽檢相結(jié)合方式,并配之以完善的監(jiān)管機(jī)制和制度,積極穩(wěn)妥地推進(jìn)依據(jù)狀態(tài)更換或延期使用。以國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)管總局上述公告為指導(dǎo)原則,目前全國(guó)已有27個(gè)省級(jí)電力公司開(kāi)展電能表狀態(tài)評(píng)價(jià)與更換試點(diǎn)工作。

運(yùn)用在線監(jiān)測(cè)、大數(shù)據(jù)分析等方法對(duì)智能電能表的計(jì)量性能和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià),實(shí)現(xiàn)對(duì)智能電能表由定期現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)向遠(yuǎn)程在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及診斷轉(zhuǎn)變,從而科學(xué)合理地確定在運(yùn)智能電能表的計(jì)量性能和使用壽命,實(shí)行按狀態(tài)更換或延期使用,在確保電能計(jì)量準(zhǔn)確合理基礎(chǔ)上,切實(shí)減少資源浪費(fèi)[10]。不難預(yù)測(cè),基于遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)與大數(shù)據(jù)分析的智能電能表狀態(tài)評(píng)價(jià)與更換工作的全面實(shí)施,不僅是電能表現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)方法的革新,還會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

實(shí)際上,智能電能表的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)已十分成熟[7],在運(yùn)智能電能表的運(yùn)行穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性都是不錯(cuò)的,如此,規(guī)模、數(shù)量龐大的在運(yùn)智能電能表計(jì)量準(zhǔn)確度的平均值,也應(yīng)該具有十分穩(wěn)定的特征,即它與實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)電能表的準(zhǔn)確度指標(biāo)之間,可能存在偏差,而該偏差既可能很小,也可已經(jīng)測(cè)量、比較得到,相當(dāng)于一個(gè)系統(tǒng)誤差,且還足夠穩(wěn)定。鑒于此,在基于大數(shù)據(jù)對(duì)在運(yùn)電能表的計(jì)量性能實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)方面,就可以將規(guī)模、數(shù)量龐大的在運(yùn)智能電能表計(jì)量準(zhǔn)確度的平均值,當(dāng)作一個(gè)虛擬的電能計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)來(lái)使用。而且,如此的概念和構(gòu)想,也可推廣拓展到對(duì)其他電能計(jì)量設(shè)備,如電壓互感器(PT、CVT)、電流互感器,以及充電樁電能計(jì)量功能單元等的現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)當(dāng)中去。

2 動(dòng)態(tài)電能計(jì)量不是新問(wèn)題但面臨新挑戰(zhàn)

近兩年,有些電網(wǎng)企業(yè)和所屬科研單位,啟動(dòng)了不少有關(guān)動(dòng)態(tài)電能計(jì)量關(guān)鍵技術(shù)研究或設(shè)備研發(fā)的課題,開(kāi)展了相關(guān)研究。而翻閱他們撰寫(xiě)的中期報(bào)告或結(jié)題報(bào)告等注意到,所提出的用于計(jì)量動(dòng)態(tài)電能的電壓、電流數(shù)學(xué)模型,竟僅僅是周期非正弦的表達(dá)式,即其中所有不同頻率成分的頻率、幅值及初相角等都不是隨時(shí)間變化的;所研發(fā)出的服務(wù)于動(dòng)態(tài)電能計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)功率源,也僅僅是帶功率輸出并只能提供若干種典型周期非正弦波形的信號(hào)源;而為驗(yàn)證所開(kāi)發(fā)的動(dòng)態(tài)電能計(jì)量用現(xiàn)場(chǎng)錄波儀器性能而安排的諧波試驗(yàn)項(xiàng)目,仍都是依據(jù)穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容及其參數(shù)指標(biāo)、檔位等設(shè)立的,即竟然是要在施加含有高次諧波的穩(wěn)態(tài)電壓、電流條件下,去進(jìn)行對(duì)測(cè)量?jī)x器或裝置動(dòng)態(tài)性能的測(cè)試。很顯然,按照如此思路完成的課題成果中所形成或利用的電能計(jì)量算法,只可能是穩(wěn)態(tài)電能計(jì)量算法。產(chǎn)生這些問(wèn)題的原因,可能是截至目前還沒(méi)有動(dòng)態(tài)電能計(jì)量特性測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范;再者,仍有人將正弦穩(wěn)態(tài)變化、周期非正弦穩(wěn)態(tài)變化誤認(rèn)為就是動(dòng)態(tài)變化,并且缺乏對(duì)動(dòng)態(tài)負(fù)荷特性、動(dòng)態(tài)電能計(jì)量方法、動(dòng)態(tài)特性測(cè)試方法及其研究進(jìn)展的了解和認(rèn)識(shí)。

其實(shí),電網(wǎng)中電壓、電流及功率的動(dòng)態(tài)變化,即電網(wǎng)從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)變化到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)之間的過(guò)渡過(guò)程,自有電網(wǎng)以來(lái)就一直存在。這種動(dòng)態(tài)的變化,最早主要是由電力負(fù)荷按需求執(zhí)行動(dòng)作、做出改變等引發(fā)的,就像前邊曾提到的,電力負(fù)荷側(cè)的整流逆變、開(kāi)關(guān)動(dòng)作、穩(wěn)壓限幅、調(diào)頻移相、無(wú)功補(bǔ)償、電容投切,等等,均會(huì)使電網(wǎng)電壓、電流,尤其是電流偏離理想正弦波,會(huì)引發(fā)動(dòng)態(tài)變化即過(guò)渡過(guò)程。最初,非線性負(fù)荷占比較少,其非線性特性相對(duì)簡(jiǎn)單,且使電網(wǎng)電壓、電流出現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化的時(shí)間占比也較低,故當(dāng)初人們?cè)龊?jiǎn)化,假定電網(wǎng)運(yùn)行基本處于穩(wěn)態(tài),便僅對(duì)穩(wěn)態(tài)計(jì)量電能。如此,對(duì)含有非線性動(dòng)態(tài)負(fù)荷電網(wǎng)的電壓、電流構(gòu)建模型,就簡(jiǎn)化為僅具有周期非正弦的特征;且對(duì)準(zhǔn)確度要求不高的,就濾除高次諧波、僅計(jì)量基波電能;而對(duì)需求稍高的,則不僅計(jì)量基波電能,還增加計(jì)量諧波電能。

但隨著更精準(zhǔn)控制、更快速操作、更大量自動(dòng)檢驗(yàn)、更智能靈活決策等在幾乎所有工業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域的實(shí)施,以及越來(lái)越多的高比例新能源發(fā)電并網(wǎng),致使現(xiàn)行電網(wǎng)中發(fā)生的動(dòng)態(tài)變化,已遠(yuǎn)比上述可做簡(jiǎn)化處理的情況要復(fù)雜得多,已鮮明地表現(xiàn)出具有大波動(dòng)、快時(shí)變、強(qiáng)隨機(jī)且持續(xù)不斷的特征[2-3,5]。稍加具體分析,是因?yàn)闃?gòu)成電力負(fù)荷的元器件種類(lèi)日益多樣,大功率動(dòng)態(tài)負(fù)荷以及具有強(qiáng)非線性端口特性的電力電子器件占比越來(lái)越高,結(jié)果致使不僅有開(kāi)關(guān)開(kāi)斷造成電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化,或理想電源的投切,或電力負(fù)荷參數(shù)的突變,或大功率動(dòng)態(tài)負(fù)荷快速、隨機(jī)、突然吸收或釋放功率,而且供電電源也本征地表現(xiàn)出波動(dòng)性(電動(dòng)汽車(chē)快速充電)、隨機(jī)性變化(風(fēng)力和太陽(yáng)能發(fā)電)等[11-13]。而可再生能源發(fā)電輸出功率的波動(dòng),就會(huì)導(dǎo)致電源電壓產(chǎn)生波動(dòng),進(jìn)而致使網(wǎng)端電壓出現(xiàn)波動(dòng)。發(fā)生在電網(wǎng)中越來(lái)越復(fù)雜、時(shí)長(zhǎng)占比越來(lái)越高的快速動(dòng)態(tài)變化、隨機(jī)波動(dòng)以及突升和突降等,無(wú)疑會(huì)致使電能表計(jì)量電能的動(dòng)態(tài)誤差增大甚至嚴(yán)重超差,導(dǎo)致電能計(jì)量不準(zhǔn)確[2-3]。在這方面,文獻(xiàn)[14]開(kāi)展了大量的試驗(yàn)研究,2013年,對(duì)國(guó)內(nèi)3家電能表廠商生產(chǎn)的三相四線電能表,在功率因數(shù)為1.0條件下,分別進(jìn)行了多個(gè)典型的動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試試驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn),僅有一家的被試電能表的動(dòng)態(tài)測(cè)量誤差未超標(biāo),而另兩家的被試電能表的動(dòng)態(tài)測(cè)量誤差甚至高達(dá)30.81%。2016年,文獻(xiàn)[15]又選取國(guó)內(nèi)外3個(gè)廠家生產(chǎn)的三相四線電能表,在不同功率因數(shù)、單向和雙向功率條件下進(jìn)行了動(dòng)態(tài)誤差測(cè)試試驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn),單向功率動(dòng)態(tài)負(fù)荷模式下,國(guó)外廠家生產(chǎn)的被試電能表的動(dòng)態(tài)誤差處在其標(biāo)稱(chēng)誤差0.2%范圍內(nèi),而國(guó)產(chǎn)的2種電能表則對(duì)不同測(cè)試模態(tài)表現(xiàn)出0～75%的較大誤差波動(dòng),遠(yuǎn)超出了其標(biāo)稱(chēng)的誤差范圍;而在雙向功率動(dòng)態(tài)負(fù)荷模式下,國(guó)外產(chǎn)電能表和一款國(guó)內(nèi)產(chǎn)電能表的動(dòng)態(tài)誤差均在其標(biāo)稱(chēng)誤差0.2%范圍內(nèi),而另一款國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的電能表的動(dòng)態(tài)誤差則已明顯超出其標(biāo)稱(chēng)的誤差范圍。

其實(shí),對(duì)動(dòng)態(tài)電能計(jì)量問(wèn)題的研究,國(guó)內(nèi)外已開(kāi)展多年,并已取得了較多理論研究成果[2-3,11-16]。在國(guó)內(nèi),有代表性的一種研究思路,就是對(duì)典型大功率動(dòng)態(tài)負(fù)荷的沖擊和隨機(jī)波動(dòng)等特性基于統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)行建模,進(jìn)而找出其影響電能計(jì)量準(zhǔn)確性的內(nèi)在特征[14-16]。另一種更常見(jiàn)、追求實(shí)時(shí)測(cè)算動(dòng)態(tài)電能的研究思路,則是通過(guò)分析動(dòng)態(tài)電壓、電流信號(hào)的時(shí)-頻域特性,并設(shè)法規(guī)避或有效削弱數(shù)字化采樣和有限時(shí)長(zhǎng)計(jì)算帶來(lái)的誤差,直接構(gòu)建頻域或時(shí)-頻域動(dòng)態(tài)電能計(jì)量算法[2-3];而且在諧波測(cè)量算法動(dòng)態(tài)性能測(cè)試方面,IEEE和IEC均已確立有諧波電壓電流幅值存在階躍變化、幅值和相位存在低頻調(diào)制變化、頻率存在斜坡變化等的測(cè)試規(guī)范[4],將它們用于動(dòng)態(tài)電能計(jì)量測(cè)算方法性能的測(cè)試與評(píng)估是合理可行的。

現(xiàn)行電網(wǎng)電壓、電流及功率具有大波動(dòng)、快時(shí)變、強(qiáng)隨機(jī)并且持續(xù)不斷的復(fù)雜特性,可絕非是僅以周期非正弦模型就能準(zhǔn)確刻畫(huà)和本質(zhì)表征的[2-3,14]。對(duì)該問(wèn)題的研究和探索,從物理機(jī)理、計(jì)量模型、軟件算法、標(biāo)準(zhǔn)源和標(biāo)準(zhǔn)儀表、現(xiàn)場(chǎng)錄波儀器,到試驗(yàn)測(cè)試方法及校驗(yàn)裝置,等等,還有很多工作要做,是近年來(lái)電能計(jì)量技術(shù)研究領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)之一。

3 應(yīng)該將超諧波電能計(jì)量提上日程

超諧波是一個(gè)較新的研究方向,對(duì)它的關(guān)注,主要是因?yàn)榻陙?lái),電力負(fù)荷的電力電子化進(jìn)程不斷加快,越來(lái)越多電力負(fù)荷的用電特性呈現(xiàn)出斷崖式跳變、尖峰脈沖不斷、弱慣性啟停、持續(xù)單調(diào)上升或下降、隨機(jī)波動(dòng)等多樣化非線性動(dòng)態(tài)變化的特征。由IGBT、IGCT等電力電子器件制成的新型電器設(shè)備向電網(wǎng)注入或發(fā)射的2 kHz～150 kHz頻率范圍的高次諧波成分,就被稱(chēng)為超諧波[17]。超諧波在供電系統(tǒng)引發(fā)新的電磁干擾問(wèn)題,正受到電氣工程領(lǐng)域多個(gè)國(guó)際組織和一線工程技術(shù)人員越來(lái)越多的關(guān)注。歐洲多國(guó)以及我國(guó)的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),超諧波干擾會(huì)造成有些電器設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)異常甚至損毀;使電力線通信受到干擾甚至中斷;在它作為激勵(lì)源所在的電氣回路或鄰近電氣回路中引發(fā)諧振;致使某些電器設(shè)備出現(xiàn)非人為控制的起停,等等,如此,必然會(huì)致使硬軟件均未做出相應(yīng)調(diào)整的電能表的電能計(jì)量準(zhǔn)確性明顯降低[18]。

國(guó)外一些專(zhuān)家學(xué)者,以及相關(guān)國(guó)際組織針對(duì)超諧波已開(kāi)展了不少研究工作。如德國(guó)和瑞典等國(guó)多家科研機(jī)構(gòu)以及大學(xué),對(duì)電網(wǎng)信號(hào)中超諧波的傳播特性、作用機(jī)理等,通過(guò)物理試驗(yàn)和建模仿真開(kāi)展了相關(guān)研究;一些國(guó)際會(huì)議,如國(guó)際供電會(huì)議CIRED等,也針對(duì)超諧波專(zhuān)門(mén)設(shè)置并舉辦了專(zhuān)題學(xué)術(shù)論壇;歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)CENELEC已發(fā)布了有關(guān)超諧波引發(fā)電磁干擾問(wèn)題的研究報(bào)告《Study report on electromagnetic interference between electrical equipment/systems in the frequency range below 150 kHz》;國(guó)際電工委員會(huì)IEC、電氣電子工程師學(xué)會(huì)IEEE等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織,也已針對(duì)超諧波成立了專(zhuān)門(mén)工作組,啟動(dòng)研究并制定超諧波的發(fā)射限制、兼容水平、抗擾度以及測(cè)試方法等相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。特別是IEC國(guó)際電工委員會(huì)委托英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室NPL牽頭,正在就多國(guó)學(xué)者研究提出的不同超諧波測(cè)算方法的適用性能等進(jìn)行仿真驗(yàn)證,旨在為修訂IEC 61000-4-30標(biāo)準(zhǔn)提供更為科學(xué)有效的超諧波測(cè)算方法參考[17-20]。

國(guó)內(nèi)針對(duì)超諧波問(wèn)題也開(kāi)展了一些研究工作,并已取得了可喜成果。在國(guó)內(nèi),《電網(wǎng)諧波問(wèn)題的新發(fā)展—談超級(jí)諧波》的研究報(bào)告最早提到了超諧波。隨后,文獻(xiàn)[20-21]也針對(duì)超諧波問(wèn)題發(fā)表了綜述性文章,并通過(guò)開(kāi)展博士學(xué)位論文課題研究,提出了多種高分辨率超諧波測(cè)算方法,研究成果發(fā)表在國(guó)際期刊和國(guó)際會(huì)議上,并應(yīng)邀參加了英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室NPL組織的超諧波標(biāo)準(zhǔn)測(cè)算方法國(guó)際對(duì)比實(shí)驗(yàn)測(cè)試。近期,國(guó)內(nèi)又有天津大學(xué)等高校研究超諧波問(wèn)題的最新文章發(fā)表,體現(xiàn)著我國(guó)在超諧波領(lǐng)域的理論研究和測(cè)算方法建立等工作的不斷深入。

而隨著電力電子化電器設(shè)備,如光伏逆變器、無(wú)線充電、電動(dòng)汽車(chē)充電樁的普及和推廣應(yīng)用,以及更多分布式新能源發(fā)電并入電網(wǎng)等,由超諧波引發(fā)的高頻電磁干擾、電能表計(jì)量失準(zhǔn)降等問(wèn)題無(wú)疑將更加嚴(yán)重。針對(duì)于此,就要求人們給予關(guān)注和加強(qiáng)研究,深入探索并回答超高次諧波干擾下,應(yīng)該怎樣計(jì)量相應(yīng)的電能消耗才更科學(xué)合理。即在電能計(jì)量上,在怎樣的準(zhǔn)確度要求下,可以考慮不計(jì)及超諧波的影響;而在怎樣的供電質(zhì)量需求下,必須設(shè)法借助實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)纫种拼胧┖筒捎眯碌臏y(cè)算方法,才能保證電能計(jì)量裝置能足夠準(zhǔn)確地測(cè)算用戶消耗的電能。

4 不宜將電能計(jì)量裝置與電能表簡(jiǎn)單劃等號(hào)

對(duì)電能計(jì)量裝置,不能簡(jiǎn)單地理解為就是一塊電能表;而且對(duì)電能表,也不宜隨便將其表述為電能計(jì)量裝置。但令人遺憾的是,現(xiàn)在在一些文章、項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告、中期檢查報(bào)告、技術(shù)研究報(bào)告的正文或匯報(bào)用PPT中,會(huì)經(jīng)常見(jiàn)到將這兩個(gè)詞亂用、混用的情況,例如,原本就是一個(gè)有關(guān)民用單相智能電能表技術(shù)研發(fā)的報(bào)告,其中卻不時(shí)地將單相智能電能表一詞用電能計(jì)量裝置一詞來(lái)替代。實(shí)際中,視所處供電系統(tǒng)中具體位置的不同,電能計(jì)量裝置所包含的傳統(tǒng)意義上的電器設(shè)備和儀表是不同的,比如在高壓電能計(jì)量點(diǎn)處安裝的電能計(jì)量裝置,不僅有電能表,還必須要有負(fù)責(zé)將高電壓、大電流變換成電能表能夠接受的低電壓、小電流的電壓互感器和電流互感器。在數(shù)字化變電站,為獲得全站內(nèi)同步的電壓、電流數(shù)據(jù),以為電能計(jì)量、控制、保護(hù)及狀態(tài)監(jiān)測(cè)等功能的實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ),在電子式互感器與二次設(shè)備之間,還要裝設(shè)合并單元,即在數(shù)字化變電站內(nèi),合并單元也是電能計(jì)量裝置不可或缺的組成部分。近些年出現(xiàn)且在有些地方已有使用的高壓電能表,其實(shí)質(zhì),不是省去電壓互感器和電流互感器,而是通過(guò)采用新的設(shè)計(jì)和技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式,已將傳統(tǒng)意義上分立的電壓互感器、電流互感器與電能表集成制造為一體式的。而通常在電力負(fù)荷跟前裝設(shè)的電能計(jì)量裝置,比如在居民用戶處,在工廠企業(yè)的車(chē)間和辦公樓內(nèi)等場(chǎng)所,由于供電電壓已由變壓器降低至三相的380V和單相的220V,故用于計(jì)量這些場(chǎng)合耗用電能量的電能計(jì)量裝置,就只有電能表。

5 測(cè)量準(zhǔn)確度不同于測(cè)量精度

盡管好像誰(shuí)都不會(huì)將表征包括功率表、電能表等各種電工儀器儀表測(cè)量或計(jì)量性能的準(zhǔn)確度(等)級(jí)的表示法用錯(cuò),但很多人在寫(xiě)文章,在做報(bào)告、匯報(bào)工作時(shí),不僅口頭上,而且在紙質(zhì)版的材料或PPT上,還總是將“測(cè)量準(zhǔn)確度”寫(xiě)成或說(shuō)成是“測(cè)量精度”,或者是將這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)混用,即反映出,不少人可能主觀上認(rèn)為,這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)的物理含義是相同的。但顯然,這種認(rèn)識(shí)和理解是不對(duì)的。

其實(shí),在測(cè)量理論中,“測(cè)量準(zhǔn)確度”與“測(cè)量精度”是兩個(gè)不同的概念?！皽y(cè)量準(zhǔn)確度”,是指被測(cè)對(duì)象的測(cè)得值與其真值(實(shí)際值)之間的接近程度。而“測(cè)量精度”也稱(chēng)“測(cè)量精密度”,則是指在測(cè)量條件不變的情況下,以一種測(cè)量方法獲得的一個(gè)被測(cè)對(duì)象的多次測(cè)量結(jié)果量值之間相互接近的程度。即,“測(cè)量準(zhǔn)確度”對(duì)應(yīng)于對(duì)被測(cè)對(duì)象的僅一次測(cè)量,而 “測(cè)量精度”,則對(duì)應(yīng)著對(duì)同一被測(cè)對(duì)象的多次測(cè)量?？梢酝ㄟ^(guò)如下闡述系統(tǒng)誤差、隨機(jī)(偶然)誤差與疏失(粗大)誤差的圖例,來(lái)認(rèn)識(shí)并體會(huì)“測(cè)量準(zhǔn)確度”與“測(cè)量精度”(測(cè)量精密度)的本質(zhì)區(qū)別。圖1展示出三個(gè)打過(guò)的靶子,未擊中靶心的情況可當(dāng)作有誤差看待;彈落點(diǎn)到靶心的距離,便代表誤差的大小。圖1(a)所示,多個(gè)彈落點(diǎn)都密集在靶心及其附近(除左下角和右上角的共3個(gè)彈落點(diǎn)外),但每一顆子彈落在這個(gè)區(qū)域的哪一點(diǎn)是隨機(jī)的、無(wú)規(guī)律的,這意味著只存在隨機(jī)誤差而無(wú)系統(tǒng)誤差。而靶子左下角和右上角那3個(gè)明顯遠(yuǎn)離靶心的彈落點(diǎn),則代表著存在疏失誤差。在圖1(b)所示靶子上,多個(gè)彈落點(diǎn)都密集地落在偏離靶心的某處,這表明存在明顯的系統(tǒng)誤差;當(dāng)然,同時(shí)還存在隨機(jī)誤差。而從“測(cè)量準(zhǔn)確度”與“測(cè)量精度”來(lái)衡量,圖1(a)所示靶子左下角和右上角那3個(gè)彈落點(diǎn),意味著測(cè)量準(zhǔn)確度和測(cè)量精度都不高;圖1(b)說(shuō)明,測(cè)量精度雖然高,但測(cè)量準(zhǔn)確度不高;而圖1(c)所示靶子則表明,測(cè)量準(zhǔn)確度較高,而測(cè)量精度不高。而若將圖1(a)靶子左下角和右上角那3個(gè)明顯遠(yuǎn)離靶心的彈落點(diǎn)去除不予考慮,就表明不僅測(cè)量準(zhǔn)確度高,測(cè)量精度也高,這種情況也稱(chēng)測(cè)量精確度高。

圖1 誤差類(lèi)別、精度、準(zhǔn)確度和精確度等概念的圖示解釋

在從事計(jì)量科學(xué)研究或計(jì)量檢定實(shí)際工作中,往往采取多次重復(fù)測(cè)量的做法。而一般性測(cè)量,包括電能計(jì)量、功率測(cè)量、電壓和電流測(cè)量等,實(shí)際實(shí)施的大多是一次性測(cè)量。因此對(duì)一般電工測(cè)量、電能計(jì)量質(zhì)量的評(píng)價(jià),就應(yīng)該用“測(cè)量準(zhǔn)確度”來(lái)表征和闡述,而不應(yīng)該使用術(shù)語(yǔ)“測(cè)量精度”或“測(cè)量精密度”。

6 結(jié)束語(yǔ)

文章依據(jù)從事電能計(jì)量相關(guān)問(wèn)題研究過(guò)程中,由所遇問(wèn)題、所見(jiàn)文章和研究報(bào)告等引發(fā)的思考,就不同需求、場(chǎng)景下電能計(jì)量所關(guān)注問(wèn)題會(huì)截然不同,現(xiàn)實(shí)需求呼喚基于大數(shù)據(jù)構(gòu)建電能表檢驗(yàn)新方法;動(dòng)態(tài)電能計(jì)量研究面臨新挑戰(zhàn);應(yīng)該關(guān)注超諧波電能計(jì)量;不宜將電能計(jì)量裝置與電能表簡(jiǎn)單劃等號(hào);測(cè)量準(zhǔn)確度不同于測(cè)量精度等問(wèn)題,基于求證和較全面的分析,闡述了自己的觀點(diǎn)和認(rèn)識(shí),希望能對(duì)相關(guān)研究工作的更深入開(kāi)展,以及更清楚理解相關(guān)測(cè)量方法及概念起到積極作用。