杨琼

（凉山州计量监督检定测试所 四川凉山 615000）

感应式电表计量误差分析与对策研究

杨琼

（凉山州计量监督检定测试所 四川凉山 615000）

当前电能计量仪表多数还在沿用感应式仪表，尤其是在工业生产领域中，内部计量还会用到感应式电能表，但是这种电能表可能会在计量上出现误差，使电力部门出现经济上的损失。本文主要针对感应式电表的计量误差展开分析，并在此基础上提出了可行性的解决对策。

感应式；电表；计量误差

随着科学技术的快速发展，电力电子技术也得到了飞快的发展，这种情况下各种负载开始增多，冲击性、非线性等都会对其造成影响，供电系统可能会出现电流畸变、电压畸变等一系列问题。由于受到其制造原因的影响，感应式电能表电压与电流都是正弦波，在附近非常窄的频率范围内，电能表可以发挥其正常工作性能，因此，在谐波污染环境的作用下，感应式电能表准确性将会受到影响，这种情况下评估系统谐波感应，其结果是判断电能管理作用是否可以继续发挥的重要依据。

1 感应式电表工作原理

感应式电表中发生作用的主要部分为固定交流磁场与可动导体感应电流，感应式电表就是基于二者研制出的一种仪表。与感应式电表相比，三相表和单相表的功能基本上是相同的，所以分析谐波对感应式电能表的影响时，可以将单相表作为对象展开研究。

为了满足使用上的要求，需要在感应式电能表本来的电压电磁铁中加入非工作磁通，适当对对相位调整线圈进行调节。通常情况下在交流电路中感应式电表是适用的，不管是电压还是电流磁路中有直流分量出现，都会影响磁路的工作点，甚至会对驱动力矩或者制动力矩带来不良影响，此外，这种影响还会因为直流分量幅度、级性磁性材料磁导率的位置的不同而发生变化。因此，只能通过实验得到定性结果。一般来说畸变电压中的直流分量将会严重影响感应式电能表计量的准确度，而直流电流分量带来的影响则非常小。如果供电系统的工作处于稳定状态中，不管是直流电压还是电压分量都是比较小的，向量图在多数情况下需要进行感应式电能表特性数学建模，不需要综合考虑直流电流与电压分量带来的影响。

模型的建立主要以主磁通和工作磁通二者间的非线性关系式为基础，该模型在建立过程中应该对圆盘电感、电线圈电阻、相位调整圈、磁路非线性等多方面因素进行综合考虑。但是，在实际工作中往往会遇到以下几方面问题：要想通过模型的建立获得信息是非常困难的，必须对现有的电能表进行优化设计，这样才能对计量误差进行补偿；因为在测量过程中会遇到很难困难，因此生产厂家通常不会提供滞后线圈影响及磁路非线性等参数；在建立模型过程中忽视了圆盘去磁作用等。

2 感应式电表误差分析

2.1 基本误差

合格电能表其基本误差经过检定机构校验以后都会满足规程要求，但是现实情况往往非常复杂，可能会受到摩擦力矩、寄生力矩以及抑制力矩等因素的影响，电能表可能会在达到规定值的情况下，也不会和负载功率保持线性正比变化关系，这种情况下会对电能表的基本误差带来影响。

2.2 附加误差

在确定电能表基本误差时，通常情况下只有负荷电流与功率因数会发生改变，其他方面因数只会在较小范围内发生变化，在发生变化的这一范围中，针对其技术条件提出了明确的规定，确定了电能表基本误差发生的外部条件，这些条件一旦发生改变，电能表误差将会随之改变，附加误差就是最直接的体现。

2.2.1 电压、频率及温度变化

如果电压线圈加载电压和额定电压存在差异，这时电压工作磁通和相关力矩就会随着电压变化出现不同的变化比例，这时电能度数将会出现电压附加误差。如果电交流电频率和额定频率之间出现了偏差，不同磁通及其相位将会出现变化，电能表示数和cos相关频率出现附加误差。一旦环境温度发生了变化，制动磁通、电压工作磁通等将会随之改变，与cos相关的温度附加误差也会随之产生。

2.2.2 波形畸变

非线性负载在电网中广泛存在，一旦某电网中出现非线性负载，负载电流波形直播能够将会出现畸变现象，非正弦负载电流将会引起非正弦阻抗压降，这时电源电压将会显示为正弦波，同时负载端电压也会显示为非正弦。

2.2.3 三相电压不对称影响基本误差

因为不同驱动元件本身是不平衡的，也就是说即使在相同电压、电流及功率的前提下，不同元件驱动力矩、电压、电流的抑制力矩是不相等的，如果一相电压升高另一相电压降低，这时转动元件的总力矩会相应的发生变化，此外，笔筒驱动元件平衡的情况下，因为磁通FU和电压U不是非线性关系，这时电压升高或降低的元件，驱动力矩变化绝对值也会表现出一定的差异。

2.2.4 电表位置倾斜

在正常运行情况下，电能表也可能会出现偏离垂直位置，进而出现倾斜误差，这主要是由于转动元件与轴承之间的连接不紧密，尤其是下轴承连接不精密，这种情况下在轴承中转动元件出现位移，制动力矩与驱动力矩以及相应的转速都会出现变化。

2.2.5 负载不平衡与负载波动

三相负载不平衡的情况下可能会使三相电能表误差出现改变。因为转速下降需要的时间比较长，在负载降低的情况下电能表多记的电能会比电能表负载增加情况下少记的电能多，这种情况下极易引发正的附加误差。

3 电能表计量误差的解决对策

3.1 畸变模型下的计量误差

在电压和电流畸变的情况下，即使电压误差再小，都有可能会出现非常大的电能计量误差，之所以会出现这种现象，主要原因在于感应式电能表磁路具有下降的特征，从理论及实践上的分析和研究可以看出，与基波电能量相比，电能表计量的电能量要大得多，但是与所有电能量的和相比又小一些，误差是因为多方面因素造成的。

3.2 抑制计量误差的策略

实际上电能表是不能将谐波分量功率完全反映出来的，它只能将基波分量功率反映出来，充分利用单频谐滤波等可以进入到电能表的高次谐波，将基波电能表准确反映出来。因为电能表是按照基波计费的，电力部门及用户可能会受到谐波的影响，但是从付费的角度上来看，这种因为谐波造成的损失是完全可以避免的。从非线性负荷用户的角度上来看，虽然他们可以承担基波电能产生的费用，但是因为谐波的产生必然会受到一些损失，所以从电能计量上来看该解决方式具有一定的合理性。

在实际工作中通常应利用宽频带功率与工频基波电能表联合使用，进行谐波功率、基波功率的计量，这样不仅可以保证基波功率值的准确性，同时还能准确测量出谐波功率潮流的值。从非线性用户的角度上来看，应结合产生的谐波大小给与其经济上的惩罚，为电力部门及用户提供有效补偿。从计费方面上来看这种解决对策是比较合理的，用户还应该承担谐波公害的责任，但是落实到实际上比较困难，其成本也比较高。

对于一般用户来说，因为接受谐波功率量比较少，选择第一种方案比较好，可以有效降低成本，但是对于一些大中型非线性用户，他们应该选择第二种解决方案，充分利用惩罚性的方式来保证电网运行的可靠性。

3.3 保证计量准确性

供电企业和用户之间的沟通和交易是以电能表为标准展开的，电能表准确与否直接影响着大家的利益，因此为了充分保证电能表的准确性，并有效保证国家及用户的利益不受到损坏，应该在电能表的采购及校验等方面将工作做好：①选购电能表时，应该将重点放在生产时间及相关条件上，生产时间、生产条件及质量保证体系等因素进行综合考虑；②把好电能表的检测检验关，必须保证待装电能表首次检验的合格率；③将优质服务工作搞好，对用户进行定期走访，充分结合大家的意见，这样工作才能越做越好；④由于电子式电能表对周围环境的要求非常高，因此在安装电能表时最好可以集中安装于表箱中，避免阳光直射，或者也可以大批量的将其安装在城镇集中的小区中。

4 结语

综上所述，非线性负载是造成供电系统谐波污染的主要源头，同时也是感应式电能表在计量过程中失准的主要原因之一。虽然当前电子式电表的发展速度非常快，但是感应式电表在价格及稳定性等方面的优势始终非常明显。总之，随着近年来我国对供电系统谐波问题治理力度的不断加大，各种以感应式电能表作为基表的机电式电能表必然会在现代电能管理工作中存在非常大的应用空间。

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TM933.4

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1004-7344（2016）07-0051-02

2016-2-18

杨琼（1969-），女，大学本科，主要从事电能计量工作21年。