提高电能计量装置的准确性

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　　一、绪论
　　发电厂的主要盈利方式是将发电机组所产出的一部分电量卖给国家电网公司，而国家电网公司通过电能计量装置的读数与电厂进行电量结算，所以电能计量装置的准确性直接影响发电厂的经济效益。
　　发电厂综合厂用电率统计：（发电量—上网电量）/发电量，发电量为发电厂所有发电机输出电量，为每台发电机电能计量测量值的总和;上网电量为发电厂所有线路输出电量，为每条线路电能计量测量值的总和。
　　若电能计量装置有较大的误差，按照四台320MW装机容量说明（其中经济损失的部分按照0.33元每度的上网电价计算）：发电量损失=机组容量×24×365×机组投用率;经济损失=发电量损失×上网电价。
　　根据上表可见，哪怕是极小的误差也对发电厂造成极大的直接经济损失。所以电能计量装置综合误差的计量准确性，是确保上网电量的正确可靠，涉及发电厂经济效益的重要环节。
　　二、引起电能计量装置误差大的原因
　　电能计量装置有三部分组成：分别是电能表、电流电压互感器以及连接电能表与互感器之间的电气元件。[1]对应以上三部分，每一部分都会存在误差，因此造成电能计量装置误差的原因也可以从三方面进行考虑：电能表误差、互感器合成误差以及PT二次回路压降三者引起的合成误差。而三者相加就称为电能计量装置的综合误差。[2]
　　γ=γb+γh+γd
　　γ：电能计量装置的综合误差
　　γb：电能表的误差
　　γh：電流、电压互感器的合成误差
　　γd：电压互感器二次回路压降引起的合成误差
　　（一）电能表误差
　　电能计量装置按其所计量电量的多少和计量对象的重要程度分五类（I、II、III、IV、V）进行管理。根据DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》要求：装机容量在200MW及以上的发电机、发电企业使用的是I类电能计量装置，其准确度等级如下表所示：
　　（2）电能表自身误差。电能表本身的产品质量、生产厂家的制作工艺水平、产品内部各个元器件的选择等因素，都会影响电能表的误差。
　　（3）负载影响。电能表用户负荷电流变化幅度大或者在低负荷或者低功率因数条件下的误差相对其在额定电流、额定功率因数下的误差较大。
　　（4）使用不规范。电能表非正常接线或者使用不当引起的计量误差较小，一般只在百分之几至百分之十几，但乘以倍率以后，会造成很大的误差。
　　（二）互感器合成误差
　　经过电流互感器、电压互感器转换后的二次电流或电压不可能与一次电流或电压完全相等，毫无误差，即二次电流或者电压与互感器的额定变比的乘机不可能等于一次电流或电压，因此存在比差;而将二次电压或电流的相位逆时针转180°后，与一次电压或电流的相位也不可能重合，因此存在角差。由于互感器存在比差和角差使得电能计量装置有误差，称为互感器的合成误差。
　　以电流互感器为例，由于电流互感器将一次电流I1转换为二次电流I2的设备，而在转换的过程中，由于励磁电流Ie的存在，而励磁电流Ie是由一次电流提供，使得一次电流I1不能毫无损耗的转换为二次电流I2，产生了变比误差。励磁电流Ie不仅在铁芯中会产生磁通，还会产生铁芯损耗，包括涡流损耗和磁滞损耗。互感器线圈是感性元件，励磁电流Ie与二次电流I2有一定的相位差，就产生了角度误差。
　　其次电流互感器的二次容量的选择也影响着互感器的误差，电流互感器的二次容量需满足电能表电流回路线圈阻抗、连接用导线电阻以及其他连接组件的接触电阻。
　　（三）电压互感器二次回路压降
　　电压互感器二次回路中含有端子、电缆、电压切换装置等元件，当该回路流过电流时就会产生压降，根据欧姆定律可知，电压互感器二次回路压降等于流过该回路的电流与二次回路的等值阻抗的乘积。二次回路的等值阻抗分为：自身阻抗和接触阻抗。自身阻抗主要为电缆的阻抗为主，根据R=ρLS 可以看出，电缆的阻抗与其长度成正比，与其截面积成反比。接触阻抗是导体与导体之间所呈现的阻抗，这类阻抗易被外在条件所影响，如温度、湿度等变化。举两个例子，在雨天测得的阻值往往比晴天的小一些;金属表面氧化生锈会增加接触电阻。电气元件的自身阻抗是稳定的，只会随着温度的变化极其小幅的变化，而电气元件的接触电阻则是不稳定的，而且可能变大也可能变小。所以在电压互感器二次回路实际检测中，实际测量值往往比计算值大很多，就是因为有接触电阻的随机性存在。
　　以下是电能计量装置电压互感器二次回路示意图：
　　三、降低电能计量装置误差的方法
　　（一）选用高精度电子式电能表
　　由于电力电子技术的发展，电子式电能表代替了以往使用的感应式电能表，较感应式电能表而言，电子式电能表由于采用了集成电路元件，计量电路中阻抗小，功耗小，起动功率也小，且灵敏度较高。而感应式电能表存在电子式电能表没有的机械问题，当机械转盘由于磨损等原因导致电能表越走越慢，会使误差变大。
　　（二）选用合适的电流、电压互感器
　　由于电流、电压互感器存在比差和角差，在比差方面，选取电流、电压互感器比差符号相反、大小相等的互感器;在角差方面，选取符号相同、大小相等的互感器。这样可以使得互感器的合成误差尽可能的小。[4]
　　（三）降低电压互感器二次回路压降
　　（1）减少电压互感器二次回路导线的长度或者减小其截面积，由于一般电厂的电压互感器都安装在母线上或者出线上，而表计一般都在继电保护室。我们可以通过将表计安装在母线室附近或者增加一路电缆从而增加导线的截面积，达到减少线阻的目的。
　　（2）更换内阻较低的计量熔丝/开关，由于熔丝的不稳定性，容易产生接触不好而发热，以及触头氧化，将引起接触电阻增大，二次回路熔丝电压就增大。选用计量专用的低电压降的开关，能克服熔丝特性所产生的不稳定性，降低其两端的电压降，从而降低电压互感器二次回路电压降。[5]
　　（3）使用独立的计量回路电压互感器，如果多条线路共用一组母线电压互感器，由于二次回路接入的设备过多，使得二次回路电流增大，从而引起电压互感器二次回路压降增大。
　　四、结语
　　电能计量装置是发电厂与国家电网进行电贸易结算的法律依据，其准确性直接影响双方的经济利益，尤其对发电厂这样的大用户来说，由于发电量很大，对电能计量装置的准确性要求也越高。
　　本文对从电能表、互感器、二次回路压降三方面对影响电能计量装置准确性的因素进行了分析和总结，并针对每一个影响电能计量装置误差的因素提出了一些实际的解决方案。
　　参考文献：
　　[1]王昕.EDMI电能表对电能计量装置的在线补偿.云南电力技术，2002-03-30.
　　[2]朱少波.运行中电能计量装置二次回路缺陷分析.广西电力，2007-04-15.
　　[3]DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》.
　　[4]哈秀娟.电能计量装置的综合误差对计量的影响分析.内蒙古电力技术，2006-12-20.
　　[5]吴海芳，冯茗俊.降低TV二次回路压降提高电能计量精度.华东电力，2010-09-24.
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