常用電測儀表測量誤差的分析論文

常用電測儀表測量誤差的分析論文近幾年來，隨著我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，以及分時電價、一戶一表、集中抄表等一系列行為的實行，多功能電力儀表測量的準(zhǔn)確程度越來越被電力企業(yè)所重視，整個電力市場也對電力儀表裝置提出了新的要求。但另一方面，電力負荷在迅速增長的同時，也使得供電系統(tǒng)電能質(zhì)量遭到了較為嚴(yán)重的污染，整個電力儀表的準(zhǔn)確性也因此受到了影響。因此，了解電力儀表測量誤差與影響因素，尋求行之有效的校正改進措施，對于提升電力儀表測量的準(zhǔn)確性，充分合理的利用有限的電力資源均有著重要意義。1、電力儀表誤差超標(biāo)的因素綜合分析1.1諧波對電力儀表測量誤差的影響早在19世紀(jì)末，德國科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了由靜態(tài)整流器產(chǎn)生的波形畸變會導(dǎo)致整個電力儀表測量與有效值相比出現(xiàn)偏差，故電力儀表測量因諧波導(dǎo)致的測量誤差并不是一個新的問題。近幾年來，由于大容量電力整流和電力環(huán)流設(shè)備開始在電力企業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，故諧波對電力儀表測量的影響也成為了電力企業(yè)的熱門話題。根據(jù)傅立葉變化的基本理論，任何波形在時域條件下都可分解為無數(shù)個正弦波的疊加，故交流電壓和電流呈正弦波形為電力測量中的最理想情況，但實際應(yīng)用過程中，電力企業(yè)的電力系統(tǒng)往往存在著變頻調(diào)速裝置、電弧爐以及各種非線性負載的電力電子裝置，當(dāng)理想情況下的正弦電壓與這些非線性負載共同作用時，產(chǎn)生的電流就會由正弦波變?yōu)榉钦也?，進而在電網(wǎng)的阻抗上產(chǎn)生壓降，最終使得產(chǎn)生的電壓產(chǎn)生了基于頻率倍數(shù)的畸變，也就是“諧波”，在大多數(shù)情況下，產(chǎn)生諧波的非線性負載會將產(chǎn)生諧波中所吸收的一部分基波電能轉(zhuǎn)化為諧波電能繼續(xù)在電網(wǎng)中傳播，從而對電力設(shè)備和通信線路構(gòu)成直接的危害，并且對電力儀表測量的準(zhǔn)確性產(chǎn)生了直接的影響。1.2互感器合成誤差對電力儀表測量誤差的影響由于與高電壓、大電流信號不能直接與小功率的電力儀表相連接，故在高壓供電系統(tǒng)中，高電壓信號往往先需要按照一定比例轉(zhuǎn)化為低電壓信號，再利用電流信號源器件將這個信號傳輸能夠與所用的電力儀表相匹配的小電流、低電壓信號。而互感器則是基于這個傳輸過程所設(shè)計的，其由一次繞組線圈和次級繞組線圈共同構(gòu)成，但由于在實際的測量過程中，互感器內(nèi)外阻抗的比值會隨著整個測量的現(xiàn)場情況以及電流合成情況產(chǎn)生一定的變化，故會引起相應(yīng)的幅值誤差和相角誤差兩種誤差。幅值誤差在電力儀表測量中又被稱為比差，用符號f表示，其定義為二次側(cè)測量值按照額定變比折算為一次側(cè)數(shù)值后，減去實際值所得之差再除以實際一次側(cè)值的百分比，相角誤差則被稱為角差，定義是二次側(cè)電壓（或電流）相量與一次側(cè)電壓（或電流）相量的相角之差，一次側(cè)相量落后于旋轉(zhuǎn)后的二次側(cè)相量時，角差取正值，反之取負。此外，電力儀表測量的誤差還會因互感器的作用而受到二次負載、功率因數(shù)以及頻率等外部因素的影響。1.3人為因素對電力儀表測量誤差的影響人為因素造成的電力儀表測量的不準(zhǔn)確也是引起計量誤差的重要因素。常見的影響電力儀表測量誤差的人為因素包括以下幾點：①在電力儀表測量過程中碰觸計量設(shè)備時，引起電力儀表內(nèi)部轉(zhuǎn)動滑輪產(chǎn)生打滑或是測量指針的震動，改變了電力儀表的測量讀數(shù)；②測量人員在對電力儀表進行測量時，未能利用水平儀等設(shè)備對裝置的水平情況進行校準(zhǔn)，當(dāng)設(shè)備處于傾斜狀態(tài)時，側(cè)壓力可能會使得設(shè)備中的轉(zhuǎn)動滑輪力矩發(fā)生改變，造成轉(zhuǎn)動滑輪在軸承中產(chǎn)生微小的位移，進而引起測量誤差；③對電力儀表所測得的數(shù)據(jù)進行讀數(shù)時候，因仰讀、俯讀等不當(dāng)操作造成讀數(shù)時讀數(shù)偏大或是偏小，產(chǎn)生測量誤差。1.4外界環(huán)境對電力儀表測量誤差的影響電力儀表為精密儀器，外界環(huán)境些微的變化勢必會影響整個電力儀表的運行情況，進而造成測量誤差超標(biāo)。一般而言，電壓、電流、溫度變化是影響電能計量誤差的首要因素。由于電力儀表大多是需要連接在電路中進行測量的，故勢必會因與外線路的電壓差造成電力儀表中的內(nèi)部的轉(zhuǎn)動滑輪的變化，導(dǎo)致所測量結(jié)果產(chǎn)生一定偏差。電流亦是如此，當(dāng)流經(jīng)電力儀表中的電流與外線路的電流幅值差較大時，也會產(chǎn)生一些偏差。此外，考慮到電力儀表中的儀器為非線性元件，隨著環(huán)境溫度的不同，這些元件的阻抗或是電感系數(shù)可能會產(chǎn)生變化，進而影響了電力儀表自身的電流和電壓，造成了溫度附加誤差，引起誤差超標(biāo)。2、電力儀表測量誤差超標(biāo)的改進措施簡述結(jié)合上述電力儀表測量誤差超標(biāo)的主要原因，在電能資源的測量過程中應(yīng)用電力儀表時候需要從以下幾個方面進行誤差控制，從而最大限度地對電力儀表的誤差問題進行控制與避免，具體可從以下幾個方面著手。2.1選擇更為完善的電力測量儀表電力儀表測量過程中可考慮在選擇精度較高、測量穩(wěn)定性較優(yōu)秀、功能較多且能夠與所測試電路相匹配的電力儀表，從而減小電壓互感器的合成誤差值以及諧波電壓對電能計量裝置產(chǎn)生的一系列干擾，也可考慮在壓互感器二次回路中使用導(dǎo)線連接，確保整個電壓互感器的實際二次負荷與二次回路完整，以避免電壓互感器與互感器二次回路的誤差。2.2利用補償裝置完善測量誤差

相關(guān)測量員工可考慮在部分電力測量過程中使用電壓誤差的補償裝置，通過對電壓互感器的倍率與二次回路進行計量檢測設(shè)定合適的補償閥值，以保證電力測量儀表的測量值的合理性。以電源輸出電壓的補償裝置為例，測量人員可利用單端反激變換器實現(xiàn)電源抗干擾與電壓補償，所使用的單端反激變換器具有輸出紋波小，動態(tài)響應(yīng)好、抑制輸入干擾信號等一系列優(yōu)勢，可利用濾波功能減少電源噪聲干擾引起的電力儀表測量誤差。2.3采用屏蔽隔離措施提升測量精度

屏蔽隔離措施主要運用于電力儀表的設(shè)計階段和使用階段，在設(shè)計階段中，電力儀表的開關(guān)量硬件電路模塊，RS485硬件通信接口模塊等核心構(gòu)建需要與外界進行電氣隔離，常用的光電耦合隔離器包括6N137、PC817、5D-11等等，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)模塊和外界環(huán)境的不同選擇合適的隔離設(shè)備。而在測量階段中，常使用的屏蔽隔離措施則包括儀表的外殼接地、外部電路接地等等，如果所使用的電力儀表的電源為高頻噪聲源變壓器供電，則需要采用5D-11耦合隔離器進行高頻信號屏蔽，避免諧波引起的測量誤差超標(biāo)。2.4注重電力儀表的正確使用方式

電力儀表在測量過程中需要注重接線方式、擺放方式、測量方式等使用方式的正確性，相關(guān)的電力企業(yè)可考慮組織測量員工的技能培訓(xùn)，以幫助其進一步了解電力儀表的測量方式，使得因人為因素導(dǎo)致的誤差被充分避免。同時，在應(yīng)用電力儀表進行測量時，盡可能將裝置置于較合適的環(huán)境中，避免在過于潮濕/干燥、溫度過高/過低等環(huán)境下進行測量，最大限度避免誤差超標(biāo)?？傊?，電力儀表測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，不僅影響了整個電力企業(yè)在電力市場中獲得的市場經(jīng)濟效益，更是對我國社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施有著至關(guān)重要的影響。相關(guān)的測量人員需要立足于此，在理論中開拓進取，在實踐中開拓創(chuàng)新，進一步了解電力儀表測量誤差超標(biāo)的產(chǎn)生原因，并采取針對性的誤差控制措施，以使得電力儀表測量的精確性得到有效提升，讓電力儀表能夠為我國市場經(jīng)濟效益做出更卓越的貢獻.

常用電測儀表測量誤差分析電測儀表作為檢測與監(jiān)測系統(tǒng)的核心，其在操作中會因各種原因出現(xiàn)誤差，這就會直接影響到電測儀表測量的準(zhǔn)確性，為此，應(yīng)當(dāng)加強對電測儀表測量誤差的研究與分析，找出出現(xiàn)誤差的原因，對影響因素進行嚴(yán)格的控制，進而減少誤差，提升電測儀表測量的準(zhǔn)確性。本文介紹了電測儀表誤差的分類，并對電測儀表測量誤差影響因素進行了分析，提出了有效控制誤差的對策，為今后電測儀表更好的控制測量誤差提供一定的參考。一、電測儀表的誤差分類（一）隨機誤差隨機誤差具有偶然性，其方向和大小不固定。其具體表現(xiàn)為：在完全相同的條件下，運用相同的測試方法進行多次測量，所觀察到的測量結(jié)果不同。引起隨機誤差的根本原因是微觀世界的不確定和劇烈起伏。隨機誤差不能消除，但可以處理。如采用增加重復(fù)性測試次數(shù)，然后求取算術(shù)平均值。一般來說，重復(fù)測量的次數(shù)越多，其算術(shù)平均值越接近真值。系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差具有固定的方向（負或正）和大小，一般由確定的原因引起。系統(tǒng)誤差可以校正，甚至完全消除。

（三）疏失誤差

疏失誤差是由于工作人員的疏忽，如錯誤接線、錯誤記錄、錯誤讀數(shù)等引起的，在實際測量過程中，應(yīng)該堅決避免該類誤差的產(chǎn)生。

二、電測儀表的誤差表示

（一）絕對誤差

即儀表示值與真值之間的差值。公式為：△絕對=A示-A真（1）

絕對誤差特點：①分正負；②其量綱與被測量相同。

（二）相對誤差即絕對誤差與真值的比值，其沒有量綱，常用百分比表示。

△相對=△絕對/A真×100%≈△絕對/A示×100%（2）

相對誤差的優(yōu)勢：能用于不同測量方法的比較。舉例：在測50A電流時，△1絕對為“+0.2A”；在測20A電流時，△2絕對為“+0.1A”，從絕對誤差角度講，△1絕對大于△2絕對，但顯然不能就此認為測50A的方法比測20A的方法的要落后（因為按誤差百分比，前者為0.4%，后者為0.5%，說明后者的誤差的相對影響更大）。工程上常常采用的也是相對誤差的形式。

（三）引用誤差

主要用來表征儀表自身的準(zhǔn)確性能。

△引用=△絕對/A上限×100%（3）

其中，A上限是指儀表測量上限。引用誤差其實是測量上限所對應(yīng)的相對誤差。電測儀表測量的誤差影響因素分析在實際的工程應(yīng)用中，測量工具帶來的誤差是不可避免的。綜合分析，造成誤差的分析主要由以下幾種：第一，測量方法不正確。第二，測量設(shè)備沒有矯正或有偏差。第三，測量人員操作不熟練。第四，測量過程中有干擾源存在。這些誤差有些是由于測量系統(tǒng)引起的，有些是偶然因素引起。電測儀表測量的誤差影響因素有以下幾點：

（一）儀表本身誤差儀表本身的機械性能或電器結(jié)構(gòu)不完善往往會造成儀表本身的誤差。例如，在使用儀表之前，沒有進行其進行詳細的校正，因為有的儀表由于長時間沒有使用，零點會發(fā)生偏移，刻度的劃分不清晰等。電測儀表在進行測量時，不同的操作環(huán)境所使用的檢測儀表也不同，而在實際的操作中，操作人員往往不會根據(jù)操作環(huán)境去選擇合適的檢測儀表，這也使得檢測儀表無法最大化的發(fā)揮其最用，導(dǎo)致最終的檢測誤差增大。儀表使用誤差使用誤差是指在使用過程中由試驗人員操作不當(dāng)造成的。在安裝時，對儀表放置，調(diào)節(jié)，或者是安裝都要符合儀器的使用規(guī)范。不當(dāng)?shù)牟僮鲿y量產(chǎn)生不定方向的偏差。例如分光光度計在使用之前要預(yù)熱半個小時，如果沒有預(yù)熱的話可能會導(dǎo)致誤差的形成。如果在操作過程中使用了不完善或者不合理的檢測方法，會導(dǎo)致無法有效地消除誤差或者產(chǎn)生新的誤差，甚至得出錯誤的數(shù)據(jù)。儀表人為誤差人為誤差通常是由于測量者本身造成的。這種誤差往往能夠避免，大多數(shù)都是由于操作者的粗心大意而引起的，或者是操作不當(dāng)引起的。例如，沒有按照正確的方向讀數(shù)，使用時姿勢不正確等。操作人員的不同也會使得檢測結(jié)果大相徑庭，由于不同的操作人員其個人能力也不盡相同，對于那些經(jīng)驗不足且沒有過硬檢測技術(shù)的操作人員來說，他們無法按照規(guī)定的要求來展開檢測工作，因而其檢測的準(zhǔn)確度也較低，難以保證電測儀表檢測的數(shù)據(jù)的真實性。（四）儀表環(huán)境誤差環(huán)境對測量結(jié)果的影響是很明顯的，尤其是對一些高精度的儀表。外界環(huán)境通常包括有溫度、濕度、電場、磁場、電磁波等。不同的測量儀器對應(yīng)的敏感因素不相同。例如某些測定儀在使用過程中，一定要保證環(huán)境在較干燥的環(huán)境中，環(huán)境濕度太大或者波動會對測量結(jié)果產(chǎn)生較大的影響，比如超聲波流量計在安裝使用時，如果外測量現(xiàn)場存大較為嚴(yán)重的聲波干擾，則極有可能對于測量的結(jié)果產(chǎn)生影響，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致測量無法進行。（五）系統(tǒng)誤差電測儀表檢測的系統(tǒng)誤差最為明顯的一個特點便是其具有一定的規(guī)律性。由于系統(tǒng)誤差的出現(xiàn)，使得在實際檢測時，無法通過對目標(biāo)檢測次數(shù)的增加而實現(xiàn)消除或減小誤差，只能通過對檢測的結(jié)果進行深入的分析和評估，以此來尋找系統(tǒng)誤差的規(guī)律，并采取相應(yīng)的方法來減少系統(tǒng)誤差，盡可能地減少系統(tǒng)誤差對檢測結(jié)果的影響。相對而言，系統(tǒng)誤差具有一定的規(guī)律性，因而系統(tǒng)誤差能夠較為明白地顯示出實際檢測數(shù)據(jù)與真實數(shù)據(jù)之間的偏離程度，且系統(tǒng)誤差的范圍越小，說明檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度也越高。四、電測儀表測量誤差的消除方法（一）系統(tǒng)誤差的消除

系統(tǒng)誤差是一直存在的，是無法規(guī)避的，且其形成原因并不是單一的，因而難以通過增加檢測次數(shù)的方法來規(guī)避系統(tǒng)誤差。因此，我們可以通過對檢測的數(shù)據(jù)進行深入分析，研究系統(tǒng)誤差的規(guī)律性，并針對檢測方法及檢測方案進行優(yōu)化來實現(xiàn)最大限度的減小系統(tǒng)誤差對檢測結(jié)果的影響。（二）操作人員誤差的消除電測儀表的測量工作是由操作人員進行操作的，因而操作人員的誤差主要體現(xiàn)在操作人員身上。因此，在開展檢測工作之前，首先要對操作人員進行篩選，應(yīng)盡量選擇有豐富工作經(jīng)驗的操作人員，這樣能夠使得測量結(jié)果盡可能地接近真實結(jié)果，需要加強對測量者進行技能培訓(xùn)，提高其測量素質(zhì)和責(zé)任心，增強測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。同時操作人員應(yīng)當(dāng)做好檢測記錄的統(tǒng)計工作，以便于在出現(xiàn)問題后能夠及時尋找并發(fā)現(xiàn)問題的原因，以及在檢測過程中存在的不足之處，這樣才有利于做好對測量誤差的控制。（三）檢測儀表誤差的消除在開展測量工作之前，應(yīng)當(dāng)做好對檢測儀表的檢查工作，并確認檢測儀表的測量精度，對于檢查不合格的檢測儀表應(yīng)當(dāng)及時更換，以防止測量誤差的增大，在使用之前對其校正進行修正，及時更換部分設(shè)備，同一試驗的多次測量進行求平均值，以減少誤差的出現(xiàn)。與此同時，還應(yīng)當(dāng)對檢測環(huán)境進行充分了解，并針對不同的環(huán)境選擇合適的檢測儀表，以盡可能地減少檢測儀表誤差。（四）檢測方法誤差的消除檢測方法的選擇對于消除測量誤差起到