【田亞莉】電子式電能表計(jì)量準(zhǔn)確的性能分析

1、電子式電能表與機(jī)械式電能表計(jì)量準(zhǔn)確性性能分析田亞莉（白水供電分公司）【摘要】隨著社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子式電能表逐漸替代了機(jī)械式電能表，由于電子式電能表靈敏度高，性能穩(wěn)定，誤差小等原因，使好多用電客戶感到新電子式電能表比原機(jī)械式電能表走的快，每月用電量多。本文著重從原理和性能方面對表計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確性加以分析比較。關(guān)鍵詞：電子式電能表；機(jī)械式電能表；準(zhǔn)確性；原理；性能【前言】電能計(jì)量作為計(jì)量工作的一個(gè)重要組成部分，是電力企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理及電網(wǎng)安全運(yùn)行的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其技術(shù)水平和管理水平不僅關(guān)系電力工業(yè)的發(fā)展和電力企業(yè)的形象，而且影響電能貿(mào)易結(jié)算的公平公正和準(zhǔn)確可靠。電能表是測量電能計(jì)量的專

2、用儀表，是電能計(jì)量最基礎(chǔ)的設(shè)備，正確計(jì)量電量使電能計(jì)量準(zhǔn)確、公平、公正十分重要，它直接影響到發(fā)、供、用三方的經(jīng)濟(jì)利益。電能表按其工作原理可分為機(jī)械式電能表和電子式電能表，隨著社會(huì)的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，新的計(jì)量器具層出不窮，新的計(jì)量手段不斷更新，加之兩網(wǎng)改造和“一戶一表”工程的實(shí)施，使得過去的普通感應(yīng)式機(jī)械電能表逐漸被電子式電能表所替代。但問題接踵而來，很多客戶反映電子式電能表比過去機(jī)械電能表 “跑”的 快，電費(fèi)交的多，真是這樣嗎?下面我將從以下幾個(gè)方面加以分析討論。一：原理比較 感應(yīng)式機(jī)械電能表，它是利用三個(gè)不同空間和相位的磁通建立起來的交變移進(jìn)磁場，在這個(gè)磁場的作用下，轉(zhuǎn)盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電流，根

3、據(jù)楞次定律，這個(gè)感應(yīng)電流使得轉(zhuǎn)盤總是朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)蝸桿傳遞到計(jì)數(shù)器，累計(jì)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)數(shù)，從而達(dá)到計(jì)量電能的目的。而電子式電能表是利用電流和電壓作用于固態(tài)電子器件而產(chǎn)生瓦時(shí)輸出量的電能計(jì)量儀表。   二 電子式電能表與機(jī)械電能表的缺點(diǎn)比較    2.1 機(jī)械電能表存在以下缺點(diǎn)：使用的制動(dòng)阻尼磁鐵受溫度影響較大，高溫狀態(tài)下容易失磁，使得表計(jì)走慢，給供電部門造成電能損失；機(jī)械式電能表由于受磁場對稱性和發(fā)熱影響，容易發(fā)生潛動(dòng)即空走；感應(yīng)式電能表在輕負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，往往出現(xiàn)過補(bǔ)償現(xiàn)象； 機(jī)械磨損嚴(yán)重，長時(shí)間使用后合格率降低，超差

4、嚴(yán)重。    2.2 電子式電能表存在以下缺點(diǎn)：生產(chǎn)技術(shù)有待于進(jìn)一步提高；價(jià)格較貴，維修較復(fù)雜；對外部環(huán)境要求較高，若質(zhì)量不過關(guān)，表記容易死機(jī)，造成極其嚴(yán)重的計(jì)量數(shù)據(jù)混亂。  三 電子式電能表與機(jī)械電能表的性能比較3.1 功能范圍機(jī)械式電能表在用途中可分為有功電能表、無功電能表等，根據(jù)用途不同分別安裝。而電子式電能表可實(shí)現(xiàn)正、反向有功、四象限無功、復(fù)費(fèi)率等功能，有時(shí)裝一塊電子式電能表可相當(dāng)于幾塊感應(yīng)式電能表，表記數(shù)量的減少，有效地降低了二次回路的壓降，提高了整個(gè)計(jì)量裝置的可靠性和準(zhǔn)確性。3.2準(zhǔn)確度等級高且穩(wěn)定性能好感應(yīng)式電能表的準(zhǔn)確度等級一般

5、為0.5級到3級，并且由于機(jī)械磨損，誤差很容易發(fā)生變化，而電子式電能表可方便的利用各種補(bǔ)償達(dá)到較高的準(zhǔn)確度等級，且誤差穩(wěn)定性好，在5%Ib-400%Ib范圍中測量兩種單相電能表的誤差，我們發(fā)現(xiàn)：（1）電子式電能表誤差變動(dòng)小，感應(yīng)式電能表誤差變動(dòng)較大。（2）低負(fù)荷時(shí)，電子式電能表的誤差偏正，感應(yīng)式電能表而出現(xiàn)較大的負(fù)誤差。所以電子式電能表準(zhǔn)確度等級一般為0.2級到1級。由于電子表總體的穩(wěn)定性很好，用戶在安裝前可以實(shí)現(xiàn)免調(diào)，避免出現(xiàn)人為的誤差。    3.3 靈敏度：電子式電能表的電子線路本身靈敏度極高，可比機(jī)械表高一個(gè)數(shù)量級，而且可以長時(shí)間保持這種高靈敏度

6、。機(jī)械表的機(jī)械摩擦阻力是原理性的問題目前無法克服，特別是在低轉(zhuǎn)速時(shí)，機(jī)械摩擦力接近靜態(tài)摩擦力，數(shù)值明顯提高，因而計(jì)量漏洞將增大，長時(shí)間工作后尤其如此。    3.4 功耗：由于電子式電能表采用的CMOS元件自身功耗很小，例如一只單相電子表的每月功耗約為0.30.5kWh，機(jī)械表的功耗每月0.81kWh。根據(jù)GB/T17215-98規(guī)定的參比條件下，通過整機(jī)功耗的測試和起動(dòng)試驗(yàn)可得出電子式電能表功耗通常為感應(yīng)式電能表的三分之一;電子式電能表由于采用了電子線路原理使得起動(dòng)功率僅為感應(yīng)電能表的十分之一上下且靈敏度可做得較高。所以較小的功耗和良好的起動(dòng)功率靈敏度對公平收取

7、電費(fèi)有積極作用。   3.5 防竊電效果：由于電子線路內(nèi)部在設(shè)計(jì)上很容易實(shí)現(xiàn)對付各種竊電行為防范措施，因此電子式電能表在防竊電功能上要比機(jī)械表強(qiáng)得多。        3.6 精度：電子式電能表電路中的A/D變換器的精度可達(dá)2-14以上，因此分辯力和精度很高，可以設(shè)計(jì)0.5級以上的高精度電能表。機(jī)械表由于采用磁路結(jié)構(gòu)非線性失真大，一致性差，因此要采用各種補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，采用補(bǔ)償機(jī)構(gòu)又降低了穩(wěn)定性，也不利于生產(chǎn)使用中的調(diào)校。   我們做了電壓、頻率、功率因數(shù)、諧波變化等指標(biāo)對

8、表計(jì)誤差影響的實(shí)驗(yàn)。從對比實(shí)驗(yàn)中可看出：（1）感應(yīng)式電能表在低電壓時(shí)誤差偏正，高電壓時(shí)誤差偏負(fù)。（2）感應(yīng)式電能表在感性負(fù)荷時(shí)誤差偏正，容性負(fù)荷時(shí)誤差偏負(fù)。（3）諧波對電能表誤差影響較大，其中三次、五次、七次諧波對表計(jì)誤差影響較大。當(dāng)用戶向電網(wǎng)送出諧波時(shí)，感應(yīng)式電能表的誤差偏正，且變化較明顯；電子式電能表的誤差偏負(fù)，但受影響較小。諧波用戶與非諧波用戶表計(jì)誤差變化正好相反。由于電子表的采樣元件、A/D變換元件、放大電路等的線性好，使得電子表的線性動(dòng)態(tài)范圍較大，適應(yīng)性很強(qiáng)。機(jī)械表的線性動(dòng)態(tài)范圍小，原因是非線性因素太多，當(dāng)用電量變化很大時(shí)計(jì)量精度將受到很大、影響?？傊?，電壓、頻率、功率因數(shù)以及諧波等

9、的變化，對電子式電能表誤差影響較小，對感應(yīng)式電能表影響較大。同時(shí)從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和負(fù)載線性的對比中可明顯看到，電子式電能表的線性較好，誤差調(diào)整容易，而感應(yīng)式電能表由于電磁感應(yīng)原理和結(jié)構(gòu)的原因，其工作線性較窄，而且由于元器件之間的相互影響，各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的誤差數(shù)據(jù)差距較大，使得調(diào)整時(shí)較難同時(shí)滿足各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的要求。3.7啟動(dòng)電流小，誤差曲線平整機(jī)械式電能表要在0.3Ib下才能啟動(dòng)，進(jìn)行計(jì)量，而電子式電能表非常靈敏，在0.1Ib電流下就開始啟動(dòng)進(jìn)行計(jì)量，且誤差曲線好，在全負(fù)荷范圍內(nèi)誤差幾乎為一條直線，而機(jī)械式電能表的誤差曲線變化較大，尤其在低負(fù)荷時(shí)誤差較大。       通過在現(xiàn)場對慢31.3%的某用戶進(jìn)行了換表前后用電量比較,機(jī)械表平均每月為23 kW·h,新裝電子式電能表后兩個(gè)月平均為31.4 kW·h。通過計(jì)算用電客戶聽后,客戶點(diǎn)頭夸贊電子式電能表具有計(jì)量準(zhǔn)確,能達(dá)到降損、降價(jià)的目的,而不是憑以前所想的電子式電能表跑得快。【結(jié)