電能計(jì)量裝置是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，它的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。長期以來，電網(wǎng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電量都是按照電能表的讀數(shù)來確定的，較少考慮到電能計(jì)量裝置的綜合誤差所造成的影響。近年來，隨著用戶對(duì)電力部門服務(wù)質(zhì)量的要求不斷提高，電能計(jì)量裝置的準(zhǔn)確性問題受到了越來越多的關(guān)注。如何減小電能計(jì)量裝置的綜合誤差，提高計(jì)量的準(zhǔn)確性成為電力部門和用戶共同關(guān)心的熱點(diǎn)問題。本文將分析電能計(jì)量裝置綜合誤差產(chǎn)生的原因，給出減小這種誤差的方法。

一、電能計(jì)量裝置的綜合誤差

根據(jù)DL/T448-2000《電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程》的規(guī)定，電能計(jì)量裝置由電能表、計(jì)量用電壓電流互感器及其二次回路共同組成。因此，電能計(jì)量裝置的綜合誤差可用式(1)表示:

γ=γh+γd+γe (1)

式中:γ——電能計(jì)量裝置綜合誤差；γh——電流、電壓互感器引起的綜合誤差；γd——電壓互感器二次回路電壓降引起的誤差；γe——電能表自身的誤差。

現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行條件下，影響電能計(jì)量裝置綜合誤差的因素更多，如溫度變化、環(huán)境磁場(chǎng)、運(yùn)行電壓的高低、電流的大小、功率因數(shù)的變化、頻率的波動(dòng)等。所以，電能計(jì)量裝置的綜合誤差是一個(gè)動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)，在實(shí)際操作中很難量化考核，一般將其分解為各組成部分的誤差控制。但是，綜合誤差的概念有利于從整體上控制，實(shí)現(xiàn)電能表、互感器和二次回路之間的優(yōu)化配置，提高裝置整體的準(zhǔn)確性。

二、綜合誤差產(chǎn)生的原因

1.電能表本身的誤差

由于制造工藝等因素的限制，電能表本身允許存在一定的誤差。但是，超過這個(gè)誤差范圍(即產(chǎn)生超差)，電能表就需要進(jìn)行調(diào)整以達(dá)到誤差要求。一般而言，產(chǎn)生超差的原因有:(1)電能表型號(hào)老化，沒有按時(shí)周檢，電能表的誤差特性發(fā)生變化；(2)電能表運(yùn)行的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣(3)檢定裝置長期不檢定或標(biāo)準(zhǔn)表的使用不符合檢定要求。

電能表檢定規(guī)程對(duì)交流電能表檢定裝置的基本技術(shù)要求是:(1)檢定2.0級(jí)和3.0級(jí)電能表的檢定裝置應(yīng)兩年校準(zhǔn)1次，檢定0.2級(jí)至1.0級(jí)的檢定裝置應(yīng)1年校準(zhǔn)1次。裝置內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)電流、電壓互感器還應(yīng)在運(yùn)行條件下校準(zhǔn)誤差。(2)標(biāo)準(zhǔn)電能表的相對(duì)誤差應(yīng)不超過被檢表基本誤差限的1/5。

2.互感器引起的誤差

電能表計(jì)量的電量是通過電流互感器(CT)和電壓互感器(PT)后的二次電量值，因此，互感器的使用也會(huì)帶來一定的誤差。這種誤差與以下因素有關(guān):

**，互感器的一次電流。由于鐵芯磁導(dǎo)率和損耗角都是非線性，隨著一次電流(電壓)的增大，鐵芯磁通密度增加，磁導(dǎo)率增大，當(dāng)一次電流(電壓)進(jìn)一步增大，鐵芯將趨向飽和，磁化曲線趨向平坦，互感器一、二次之間不再是線性關(guān)系。因此，一次電流(電壓)是影響互感器誤差的重要因素之一。

第二，互感器的真實(shí)變比和計(jì)算用變比不一致。通過計(jì)量節(jié)點(diǎn)的真實(shí)電量可以用式(2)、式(3)表示:

W=(W1-W2)BL (2)

BL=K1KVb/KLKY (3)

式中:W1——前次抄表讀數(shù)；W2——本次抄表讀數(shù)；BL——實(shí)用倍率；b——電能表倍率，未標(biāo)者為1；K1、KV——電流、電壓互感器的額定變比；KL、KY——銘牌上標(biāo)注的電流、電壓互感器變化，未標(biāo)者為1。

從上述兩個(gè)公式可以看出，當(dāng)互感器的真實(shí)變比與計(jì)算電量用的變比不一致時(shí)，必然引起計(jì)量誤差。

3.互感器二次回路壓降引起的誤差

電壓互感器的二次電流經(jīng)過電路到達(dá)電能表的過程中會(huì)產(chǎn)生壓降。因此，電能表所測(cè)量的電壓就不等于實(shí)際電壓，從而導(dǎo)致測(cè)量誤差的產(chǎn)生。這部分誤差通常比較大，而且不是常數(shù)，會(huì)隨二次負(fù)荷、系統(tǒng)運(yùn)行的功率因數(shù)及運(yùn)行方式等發(fā)生變化，需要引起足夠的重視。

電壓互感器一般裝設(shè)在室外，而電能表則裝設(shè)在室內(nèi)，兩者之間通常都有100m左右的距離，而且回路中還裝有斷路器、熔斷開關(guān)、接線端子等設(shè)備，這些設(shè)備都有一定的電阻。隨著負(fù)荷和外界環(huán)境的變化、運(yùn)行時(shí)間的增長，這些設(shè)備都會(huì)老化，從而加大二次回路的電阻，導(dǎo)致二次回路壓降引起的誤差進(jìn)一步加大。二次回路壓降引起的誤差是可以測(cè)量的，通常用式(4)來表示:

γh=0.5(fab+fcb)+0.0084(δcb-δab)-(δI2-δU2)+0.289(fcb-fab)tanφ+0.0145(δab+δcb)tanφ (4)

式中:fab、δab——與電能表**組測(cè)量元件相連的電壓互感器二次回路壓降引起的比差(%)、角差(分)；fcb、δcb——與電能表第二組測(cè)量元件相連的電壓互感器二次回路壓降引起的比差(%)、角差(分)；φ——功率因數(shù)角(度)；δI2、δU2——同一元件的電流互感器和電壓互感器的角差。

此外，目前現(xiàn)場(chǎng)使用的電能計(jì)量裝置中，大多數(shù)電壓互感器的二次線圈為電能表、保護(hù)和運(yùn)動(dòng)裝置所共用，大大增加了二次負(fù)荷，同樣會(huì)引起較大的誤差。

4.其他原因引起的誤差

(1)計(jì)量回路接線錯(cuò)誤:以三相三線感應(yīng)式電能表為例，其接線方式有72種，而其中正確的接線方式只有1種，所有錯(cuò)誤的接線方式都會(huì)引起誤差，而且這種誤差的大小不定，有些較小，有些則可以達(dá)到百分之幾百，*嚴(yán)重的甚至?xí)痣娔鼙聿晦D(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。

(2)功率因數(shù)的變化:三相三線電能表只有在功率因數(shù)cosφ>0.5時(shí)才能正確計(jì)量電量，若低于0.5，計(jì)量則不準(zhǔn)確甚至引起電能表反轉(zhuǎn)。

(3)計(jì)量方式:對(duì)于中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)而言，其電能計(jì)量應(yīng)采用三相三線方式，兩臺(tái)電流互感器的二次繞組與電能表之間應(yīng)采用四線連接；對(duì)于中性點(diǎn)非絕緣系統(tǒng)而言，由于可能出現(xiàn)三相不平衡的情況，所以要采用三相四線的計(jì)量方式，3臺(tái)電流互感器與電能表之間應(yīng)采用六線連接。

三、減小綜合誤差的方法

1.對(duì)電能表自身誤差的處理

嚴(yán)格按照DL/T448-2000的規(guī)定，對(duì)不同用戶配備不同級(jí)別及準(zhǔn)確度的電能表:月平均用電量5GWh及以上或變壓器容量為10MVA及以上的高壓計(jì)費(fèi)用戶、200MW及以上發(fā)電機(jī)、發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)電量、電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)之間的電量交換點(diǎn)、省級(jí)電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)與其供電企業(yè)的供電關(guān)口計(jì)量點(diǎn)的電能計(jì)量裝置均屬于Ⅰ類電能計(jì)量裝置。Ⅰ類電能計(jì)量裝置應(yīng)配置0.2S級(jí)或0.5S級(jí)有功電能表、2.0級(jí)的無功電能表、0.2級(jí)的電壓互感器、0.2S級(jí)的電流互感器。同時(shí)，按照電能表相關(guān)檢定規(guī)程的規(guī)定，要定期對(duì)電能表進(jìn)行周檢，保證其誤差符合要求。電能表的誤差可調(diào)，但是，在進(jìn)行調(diào)整時(shí)要考慮到與之配套使用的互感器的誤差，在符合電能表誤差要求的前提下，盡量使兩者的誤差能夠相互抵消，以減少計(jì)量裝置的整體誤差。

選擇高精度、穩(wěn)定性好的多功能電能表。由于電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在多功能電能表已日趨完善，其誤差較為穩(wěn)定，且基本呈線性。一只多功能電能表可同時(shí)兼有正、反向有功，正、反向無功4種電能計(jì)量和脈沖輸出、失壓記錄、追補(bǔ)電量等輔助功能，且過載能力強(qiáng)、功耗小。對(duì)Ⅰ、Ⅱ類用戶應(yīng)采用全電子式電能表。

2.對(duì)互感器誤差的處理

根據(jù)互感器的誤差，合理組合配對(duì)。由互感器合成誤差的公式可知，互感器合成誤差與各互感器的比差、角差有關(guān)，所以在電力系統(tǒng)中安裝或?qū)嶋H使用互感器時(shí)，決不要隨意處置，而要合理地組合配對(duì)。配對(duì)的原則是接到電能表同一元件的電流互感器和電壓互感器的比差fU1與fI1和fU2與fI2符號(hào)相反、數(shù)值接近或相等；而它們的角差δU1與δI1、δU2與δI2符號(hào)相同、數(shù)值接近或相等，這樣就可得到*小的合成誤差值。

合理確定電流互感器的額定一次電流。電流互感器額定一次電流的確定，應(yīng)保證其在正常運(yùn)行中的實(shí)際負(fù)荷電流達(dá)到額定值的60%左右，至少應(yīng)不小于30%，否則應(yīng)選用高動(dòng)熱穩(wěn)定電流互感器以減小變比，或者選擇二次繞組具有抽頭的多變比或S級(jí)電流互感器，以適應(yīng)季節(jié)性用戶或負(fù)荷變化比較大的場(chǎng)合。通過合理選擇電流互感器額定一次電流，使電流互感器運(yùn)行在*優(yōu)狀態(tài)，從而降低電流互感器誤差。

3.對(duì)互感器二次回路壓降誤差的處理

(1)采用專用的計(jì)量回路:根據(jù)供電營業(yè)規(guī)則規(guī)定，計(jì)量用回路不應(yīng)含有其他非計(jì)量用裝置；采用專用計(jì)量回路，可以減小互感器二次回路電流；根據(jù)電能表數(shù)量級(jí)核算導(dǎo)線截面積，適當(dāng)予以增大，可以減小回路阻抗。

(2)減少二次回路中不必要的觸點(diǎn):撤除二次回路中不必要的接線端子、熔斷器等設(shè)備，以減小二次回路的阻抗；對(duì)于必不可少的觸點(diǎn)，要定期維護(hù)，保證其阻抗較小；對(duì)于35kV以上貿(mào)易結(jié)算用電能計(jì)量裝置中電壓互感器二次回路，應(yīng)不裝設(shè)隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)，但可裝設(shè)熔斷器以保證安全。

(3)對(duì)二次回路壓降予以補(bǔ)償:電壓誤差補(bǔ)償器是一種輸出電壓幅值和相角可以調(diào)整的自耦式電壓互感器。利用它來提高(或降低)加于電能表的電壓線圈上的電壓，可以補(bǔ)償二次導(dǎo)線壓降所引起的負(fù)值(或正值)比差；調(diào)整補(bǔ)償器輸出電壓的相角，可補(bǔ)償二次導(dǎo)線引起的角差。目前，已經(jīng)有技術(shù)成熟的電壓誤差補(bǔ)償器投放市場(chǎng)。

4.對(duì)其他原因引起誤差的處理

(1)檢查計(jì)量回路接線情況，排除錯(cuò)誤的接線方式。

(2)采用正確的計(jì)量方式。

(3)改善計(jì)量裝置的工作環(huán)境，盡量減少外界干擾。

四、結(jié)論

電能在傳輸過程中的經(jīng)濟(jì)結(jié)算數(shù)據(jù)均來自電能計(jì)量裝置，因此，保證電能計(jì)量裝置的準(zhǔn)確性尤為重要。電能計(jì)量裝置的誤差是由多種原因引起的，只有從整體上協(xié)調(diào)、從部分上量化控制，針對(duì)不同原因引起的誤差采取相應(yīng)的措施，才能提高計(jì)量裝置的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)計(jì)量工作的公平與公正，維護(hù)電力部門和用戶雙方的利益。