电能计量误差分析及减小误差措施探讨
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摘要：本文结合多年工作经验总结，分析了电能计量产生误差的主要原因，结合问题的根本，提出了常用减小误差的方法。
关键词：电能表；互感器；电能计量；二次压降；二次负载；误差
1电能计量产生误差原因
1.1互感器误差
互感器的误差将造成电能计量装置失真，直接影响各相关单位的经济利益以及线损等电网经济技术指标。互感器的误差主要包括以下方面：
(1)互感器准确度等级太低：互感器检定规程第513条规定：Ⅰ、Ⅱ类电能表装置互感器准确度等级不应低于0.2级。但早期兴建的电厂和变电站，互感器准确度等级普遍偏低，一般只有0.5级，不符合规定。按照国标《GB1207-1997电压互感器》规定，在额定负载的25%～100%，功率因数为0.8～1.0的范围内，互感器的误差要符合所标称的准确度等级，也就是说互感器的准确度等级只有在25%～100%额定负荷下才有保障，过大或者过小的负荷都使互感器的误差处于国标覆盖不到的状态；同样，按照电流互感器的国家标准《GB1208―1997电流互感器》的规定，在5%～100%额定负荷范围内误差要符合相应等级规定。
(2)电能计量装置无计量专用互感器二次绕组：规程514条规定：Ⅰ、Ⅱ类用于贸易计算的电能计量装置应按计量点配置计量专用电压、电流互感器或互感器的专用二次绕组。电能计量专用电压、电流互感器或专用二次绕组及其二次回路不得接入与电能计量无关的设备。由于一次电流通过电流互感器一次绕组时，要使二次绕组产生感应电动势，必须消耗一部分电流10米励磁，使铁心产生磁通，电流互感器的误差就是由铁芯所消耗的励磁安匝引起的。要采用专用的二次回路，不与保护、测量同回路。需要特别指出的是在三相四线制或B相接地的三相三线制系统中的计量用电压互感器二次回路，应注意计量与保护用的零线彻底分离。如果共用或接线混乱，将造成两者在零线之间产生环流，致使电能表侧的中性点电位发生位移，从而导致电压降的增大且不稳定。
1.2二次回路误差
由于电压互感器的二次输出端与电能表的输入端之间的线路中，由导电阻抗、熔断器、继电器触点、空气开关等设备电阻，当有电流通过时，就会引起二次电压在线路上的一个压降和角度变化，相对于电能表来说，也就是线路上的压降和相移给电压互感器带来了一个附加误差。规程第513条规定：Ⅰ、Ⅱ类用于贸易计算的电能计量装置中电压互感器二次回路电压降应不大于其额定电压的0.2%。对部分关口电能计量装置的电压互感器二次回路压降进行的全面测试表明，合格率仅为75%左右。说明电压互感器二次压降问题严重应引起足够重视。
1.3电能表误差
电能表的误差可以分为3种，即电能表的负载特性误差、生产误差以及不当使用误差。
电能表的基本误差随负载电流荷功率因数变化而变化的关系曲线成电能表的负载特性。在小负载范围内电能表误差较大，这是因为在低负载时转矩很小。只要补偿力矩小于摩擦力矩，误差就向负的方向变化。此情况下相位角误差影响很小，电流自制动力矩可是为零。当负载增加，工作转矩增加，摩擦误差和非线性误差相对见效，加上此时的电流自制动力矩叉不很大，所以综合误差变小。
(1)电能表产品误差：按国家统一的电能表设计要求，生产电能表应采用五类磁钢，该类型磁钢性能稳定不易失磁，是保证电能表误差稳定的重要部件。但有的电能表制造商为了在价格战中取胜，擅自修改设计，选用稀土磁钢或三类磁钢，生产成本可下降10%左右，但存在着严重的质量隐患。即使安装前误差调试合格，投入运营后由于磁钢的不断失磁致使电能表的阻尼力矩不断减小，电能表越走越快。这是造成运行中电能表出现正常误差超差的主要原因。造成电能表投入运行后越走越慢的因素很多。感应式电能表是一个转动机械装置，新表检定完毕安装投运后，随着时间的推移，轴承内润滑油不断挥发，机械磨损逐渐增加，机械工作应力不断释放，转动轴杆同心度的误差也将增大，这些因素都将导致机械摩擦力矩上升，使电能表越走越慢，尤其在轻负载情况下，影响更为明显。
(2)电能表不当使用误差：在电能计量管理中，由于电能表接线错误，断线(失压、断流)所引起的计量误差较大，已被人们所发觉和重视；而由于电能表非常规接线或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，不易被重视，但是，若其乘以倍率，则会造成较大误差。作为交易结算的电能计量装置，要求满足公平、准确、合理的原则，因此，电能表常见非正规接线引起的计量误差同样不可忽视。各一级配电室安装的电能表均为三相三线两元件感应式电能表，接线方式有72种甚至更多，但其中只有一种接线方式是正确的，所有的错误接线均会给电能表带来不正确的计量，其误差大小因线路情况大小不等，有的误差可达到百分之几百，甚至造成电能表不转或反转。所以接线错误是引起电能计量错误的主要原因之一。
2降低电能计量误差的改进方案
从造成电能计量误差的技术角度分析，降低计量误差应采取的措施如下。
2.1完善计量装置
选择高精度、稳定性好的多功能电能表。由于电子技术的发展，目前多功能电子表的技术较为稳定，误差基本成线性。一只多功能电子表可同时兼有正、反向有功，正、反向无功4种电能计量和脉冲输出、失压记录、追补电量等辅助功能，且过载能力强、功率小，对Ⅰ、Ⅱ类用户应采用全电子式电能表。
2.2对电能表本身引起的误差处理
对电能表按规程进行定期周检将自身特性变化较大、无法调整的表更换为新型的DS862系列，已周检的表误差全部调整在合格范围内，对更换后的表全部经过宝石清洗，并用0.1级的全自动LLT801型检定装置进行检定、误差除0.5L情况下0.2Ib负荷点部分在±110以上，其余负荷点全部调整在±1以内(这个主要考虑到现场负荷一般都在功率因数15以上)。这种新型检定装置基本消除人为误差。
2.3排除错误接线
方法如下：
带电检查：①首先排除电压回路的错误，用相序表检查电压回路的相序，并以互感器为标准，用万用表分别测UAO-UA，UBO-UB，UCO-UC，及UAB，UBC，UCA的值，据此可查出电压回路是否正常，若有错先恢复正常；②用钳型相位伏安表测A相和C相电流的大小IA、IC，排除电流短路、断路及接触不良的故障等；③用钳型相位表测出电能表两元件所加电压与电流间的相位角，即UABIA，UBCIC的角度，并画出相量图。④对相量图进行综合分析判断，排除电流回路错误接线，并加以改正。停电检查：主要用万能表或自制通灯对电流回路作导通试验来校线，校线时要注意把线从电能表的表尾和互感器侧都断开进行测量，否则线路会通过电能表内部电流线圈形成回路无法进行正确的校对，一般校对顺序为：进表线一端子右侧一端子左侧互感器，校对后根据三相电能表正确接线进行改正。
2.4对TV二次回压降引起计量误差的改进方案
(1)采用专用的计量回路，减少TV二次回路负载，从而降低TV二次导线压降以及由此带来的计量误差。
(2)加粗二次导线截面积。根据导线的实际长度及所通过电流的大小，估算一下所需截面的大小，保证二次导线压降U≤0.5V，S>0.12LI(mm2)。
(3)在TV二次回路中应去掉不必要的节点端纽，对于必不可少的接点应定期清擦减少接触电阻，以保证每个接头处的接触电阻不大于0.05Ω。
(4)采用电压误差补偿器来补偿二次导线压降引起的比差和角差。
3结论
综上所述，在实际电能计量系统中，为了减少综合误差，不但要对互感器、电能表等计量器具进行重点的考核，还要对互感器的二次回路的负载和压降进行必要的检测，只有这样才能保证整个计量系统计量准确，从而减少资源的浪费或电能的流失。
参考文献
[1]张有顺，冯井冈.电能计量基础.中国计量出版社，2002.
[2]肖耀荣，高祖绵.互感器原理与设计基础.辽宁科学技术出版社，2003.
[3]JJG596-1999《电子式电能表检定规程》
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