感应式电能表电能计量误差分析_梁希文
感应式电能表电能计量误差的分析
感应式电能表电能计量误差的分析电能计量直接关系到电力系统各项经济技术指标的实现,然而随着电网用电波动的加剧,峰谷差愈来愈大,计量系统在大幅度的工况变化中工作,使其计量误差增大,已成为电能计量不可忽视的问题。
本文对感应式电能表的计量误差进行了简要分析。
标签：感应式电能误差1 电能计量表的工作原理电能计量通常包括单相电路、三相三线电路和三相四线电路有功无功的计量。
计量装置主要部件是电能表,为了扩大量程需要,计量装置需加配部件,通常由计量用电流互感器和电压互感器以及连接互感器及电能表之间的二次回路构成。
如果对象是低压小电流的电能计量则可通过一只电能表及电压电流回路构成计量装置来实现计量,而对于计量对象为高压大电流时则可采用电压、电流互感器及二次回路构成计量装置来实现。
众所周知,电能是功率对时间的积分,公式为:,其中,电能和功率的意义是不同的,但其数学表达式仅仅表现在时间参数上,电力领域研究电能计量时主要是以电功率的测量为主,通过电表来完成电功率与电能之间的数量转换,在表达电能时可以以电功率来表示。
两部制电价在我国广为推行,主要以有功电量作为电费的收缴依据,无功电能的计量主要作用在于对用户功率因数的考核上,一般电能计量分析均以有功計量为主。
电能计量装置通常包括五部分:PT、CT、二次回路、电能表以及电能计量柜,电能计量的准确与否,与前四个部分的关系最为密切。
实践表明,只有电能计量装置综合误差是衡量电能计量装置准确与否的唯一指标,而对于任何一个部分的误差,如电能表的误差,都不能代表整套计量装置的计量误差。
从理论上讲,电能计量装置的综合误差γ由三个部分组成,即电能表的相对误差γb、互感器的合成误差γh,PT二次压降引起的误差γd,它们之间有这样的表达式:γ=γb+γh+γd。
2 感应式电能表的误差分析2.1 基本误差电能表的基本误差会随着负载电流和负载功率因数变化而产生变化,它们之间存在着一个关系曲线,这个曲线即误差的特性曲线。
基于模糊控制的电能计量系统误差分析与修正
基于模糊控制的电能计量系统误差分析与修正电能计量是电力系统中非常关键的一项工作，准确的电能计量对于电力供需平衡、电费结算以及能源管理等方面都具有重要的作用。
然而，在实际应用中，由于各种因素的干扰，电能计量系统常常存在误差，造成计量结果的不准确。
为了提高电能计量的准确性，本文将基于模糊控制的方法，对电能计量系统误差进行分析与修正。
一、电能计量系统误差分析电能计量系统误差主要来源于以下几个方面：1. 传感器误差：电能计量系统通常采用传感器来获取电能数据，传感器的精度和稳定性直接影响计量结果的准确性。
传感器误差可能由于灵敏度不一致、温度漂移、非线性等因素引起。
2. 电力网络变动：电力网络中存在各种电压波动、谐波污染、突变等因素，这些因素会对电能计量产生一定的影响，导致计量系统误差。
3. 电能表本身误差：电能表在生产和使用过程中，由于材料和制造工艺等方面的问题，可能存在固有的误差。
此外，电能表的老化、损坏等因素也会导致计量系统误差。
二、模糊控制在电能计量系统误差修正中的应用模糊控制是一种能够处理模糊问题的控制方法，它通过建立模糊规则和模糊推理，将模糊输入映射到模糊输出，实现对系统的控制。
在电能计量系统误差修正中，模糊控制具有以下优势：1. 适应性强：模糊控制具有强大的适应性能力，可以适应各种不确定性和非线性情况。
对于电能计量系统中的误差，模糊控制能够通过建立合适的模糊规则，准确地对误差进行修正。
2. 处理模糊问题：电能计量系统中存在大量的不确定因素，如电力网络变动、传感器误差等，这些因素都具有模糊性。
模糊控制可以处理这些模糊问题，根据输入的模糊信息，计算出相应的修正措施。
3. 系统优化：通过合理设计的模糊规则，模糊控制可以优化电能计量系统的性能。
通过对误差进行修正，可以使计量系统的准确性得到提高，达到更好的计量效果。
三、基于模糊控制的电能计量系统误差修正实例为了验证基于模糊控制的电能计量系统误差修正方法的有效性，我们设计了一个实例。
电能计量误差分析及减小误差措施探讨
电能计量误差分析及减小误差措施探讨摘要：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。
感应式电能表的误差估计及潜动解析
感应式电能表的误差估计及潜动解析
刘润民
【期刊名称】《河北电力技术》
【年(卷),期】2014(33)3
【摘要】1感应式电能表计量不准的主要原因感应式电能表的错误接线是造成计
量不准的一个主要原因，如：当单相电能表出现反向接法（电流正负极接反）时，将出现反转现象，这从外观上很容易发现。
但当三相电能表出现某一相电流反接时，电能表还是正向转动的，但它累计的电量却不是实际的电量。
这一点可通过公式推导来证明。
【总页数】2页(P53-54)
【作者】刘润民
【作者单位】国网河北省电力公司电力科学研究院
【正文语种】中文
【相关文献】
1.感应式电能表潜动故障调修 [J], 张静
2.感应式电能表潜动与假"潜动"的处理 [J], 陈炳铨
3.感应式电能表潜动故障调修 [J], 张静
4.感应式电能表潜动故障的检修 [J], 梁文喜
5.电能表的潜动与防潜动 [J], 段健鹏
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电能表计量误差原因分析及处理方法
电能表计量误差原因分析及处理方法作者：刘荷来源：《科技创新与应用》2013年第02期摘要：在电力系统运行的过程中需要电能表对其进行计量，电能表的准确与否关系到人民的经济利益，同时也是电力系统中重要的计量方式，对用电有一个计量方式。
在电能表运行的过程中会有误差的现象产生，影响到了用电的准确性，关系到人民的经济利益。
本文对电能表出现误差的原因进行了分析，然后采取相应的措施进行处理，保证用电计量的准确性。
关键词：电能表；误差；调整前言经济的快速发展，带动了各行各业的在发展上的飞跃。
各个行业在发展的过程中电能成为其最基本的能源供应之一，电能成为带动各个领域快速发展的动力支持。
随着发展的快速进行，对电能的需求量日益加大，电力企业为了更好的计量用户对电能的使用情况，带动了电能表在技术上的快速进步，目前我们所使用的电能表分为感应式、电子式和机电一体式三种，每种电能表在工作中都具有其自己的优势特点，最终目的都是为了实现更精准的电能计量，因为其计量的准确性直接关系着用户的经济利益，因此在实际工作中，要求技术人员对电能表的性能有充分的熟悉，了解引起电能表误差的原因，并在发生误差时能准确的进行调整，这是保证电能计量准确的重要基础。
1 电能表产生误差的原因从理论上说，为了使电能表在各种负载电流下能够计量准确，它必须具备下列两个条件：1.1 摩擦力矩与补偿力矩相等；1.2 圆盘转速与功率成正比，制动力矩与圆盘转速成正比。
实际情况中，这些条件不可能在所有工作状态下实现，因为摩擦力矩是圆盘转速的复杂函数，不是一个不变的常数；另外由于铁芯材料的原因，电能表在不同负载状态下，磁通与电流之间并不存在严格的正比关系。
制动力矩中，由工作磁通产生的部分制动力矩与非工作磁通成正比，当负载变化较大时，它对总制动力矩的影响也较大。
由于上述原因，电能表在实际计量中不可避免地会产生偏差。
电能表除了在正常情况下产生误差以外，还有由于电压、频率以及温度的变化所引起的附加误差。
电能计量误差及计量改进措施分析
电能计量误差及计量改进措施分析内蒙古呼伦贝尔市扎兰屯市162650摘要：电能作为保障社会生产生活基本运行的一种能源,对促进社会经济发展和提高居民生活水平有着重要意义.电能计量是电力企业生产、营销、分配电力电能的重要环节,电能计量的准确性和公平性是维护电力企业及用户经济利益的重要保证.为此,分析了电能计量装置误差产生的原因,并提出了减少电能计量装置计量误差的有效措施.关键词：电能计量；误差；电能计费；研究在电力营销和电费征收工作中,电能计量始终占据着核心地位.只有保证测量结果的准确性,才能避免给供电企业带来严重的经济损失.本文简要分析了电能计量误差产生的主要原因,重点阐述了改善电能计量误差的基本措施,以降低电能计量误差的发生概率,为供电企业和用电用户的利益提供保障.一、电能表计量准确的重要性电能是主要的能源，特别是在人们的日常生活中。
电力供应商和个体工商户的主要结算依据是用电表计量的用电量。
测量过程中实际功耗的偏差会损害公用事业和用户的利益，并造成不必要的损失。
此外，确保电表测量的准确性不会影响电力公司的经济利益。
随着社会的不断发现和进步，以及现代电力工业的不断发展，电能表的精度越来越受到人们的关注。
电力公司和电力公司要保护用户利益。
中国电力工人需要加大研发投入，以最大程度地减少错误并提高要求。
二、电能计量误差产生的原因分析2.1外部温度影响在电能计量工作中，由于系统外部环境的温度、电流、电压等因素的影响，经常会产生电能计量误差问题。
通过对电能表计量误差的研究和分析，可以看出，电能表在工作过程中，当环境温度发生突变时，往往会影响电能表的计量精度，当电能表的内部电流和外部线路电流有误差时，电能表的计量数据也会有一定的偏差，直接导致电压波动不好的问题。
这个误差问题和电流误差问题基本相同，只要表内电压与外线电压不一致，就容易造成电能表滑轮转动误差，进而导致电能表计量数据不准确，形成电能计量数据的偏差。
2.2电能计量装置使用不规范电能计量装置在使用过程中，相关人员操作不规范，造成电能计量工作误差大的问题。
感应式电能表电能计量误差分析_梁希文
在研究感应式电能表的计量误差之前，首先需要建立感应式电能 表的数学模型，感应式电能表在畸变波形下产生的计量误差不仅与电 表的特性而且还与实际的谐波情况有关。
为了建立畸变波形下的感应式电能表计量误差模型， 从原理出 发，突出主要因素，忽略一些次要因素。 因此，提出下列假设条件：
图 3 电压线圈的感抗-频率关系曲线图 Fig3 Voltage coil Inductance versus frequency
图 4 电压线圈的电压－电流关系曲线图 Fig4 Voltage coil voltage versus current
由实验结果可见，电压线圈的电阻随着频率的增加而增大。 在低 频带，电压线圈电阻值以较快的速度增加，当进入 1KHz 后 ，其 增 长 速 度明显减慢。 与电压线圈的电阻值的频率特性相反，电压线圈的阻抗 值则随着频率的增加而明显减小。 而且其减小的速度在低频带明显比 高频带时要快。 阻抗值因频率变化而变化的范围明显要比电阻值因频 率变化而变化的范围大。
从 公 式 （5）可 以 发 现 ，当 感 应 式 电 能 表 产 生 计 量 误 差 来 源 于 三 个
方面：电压线圈的磁饱和现象，转盘的阻抗以及电压线圈的电阻值。 由
此可以作三个假设，从而分析当忽略电压线圈磁饱和现象，转盘的阻
抗以及电压线圈的电阻值时感应式电能表误差的变化，从中找出三个
因素中使感应式电能表产生最大计量误差的影响因素。
科技信息
○科教前沿○
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
2009 年 第 7 期
感应式电能表电能计量误差分析
梁希文 （清远市质量计量监督检测所 广东 清远 510518）
感应式电表计量误差分析与解决
—
。 。 。 。 。 。
动 力 与 电 气工 程
感应 式 电表 计量 误 差 分析 与解 决
闰 凤 萍 （ 襄樊市 计量所 湖北 襄樊 ４ １ ０ ） ４ 展 ， 随 各种 强大的 负载 量不断增 加， 其非 线性 、 冲击性 以及不平衡性 导致 电力 系统 的 电流 发生畸 变 。 感应式
前突出的问题有以下几点。
（） 格 率 低 ， 差 严 重 。 １合 超 （ ） 窃 电现象 严重 ： ２偷 感应式 电能 表 由于
电流 、 电压接 线 端 子 外 露 ， 容 易 采用 改 接 很 线或 倒表 手 段进行 偷 窃 电 ， 这是 包括 我 国在 内 的发 展 中国 家普 遍 存 在 的严 重 问 题 。 （ ） 表方式 单 一落 后 ： ３抄 感应 式 电能表 采
用 的是 人工登 门手 工 抄表 ， 随着 电能 表的 数 量 增加 ， 抄表 、 算 的 工作 量越 来越 大 。 核
２ 影响电能表计量误差的因素和解决方案
２ １ 影 响 电能 表计 量误 差的 因素 影 响 感应 式 电能 表 基 波 电能 计 量 的 ｝
非线 性 负载 实 现 低 供 电系 统 出现 谐 波 污 染 的 源 头 ， 是导 致 感 应 式 电表 计 量 出 也 现 误 差 的 主 要 因 素 。 然 现 代 电子 技 术 发 虽 滤 波 器 滤 除 进 入 电能 表 的 高 次 谐 波 ， 电 使 展 很 快 ， 感应 式 电 表 在 稳 定 性 和 价 格 方 但 能表 只 反 映 基波 电能 。 种 方 案 ， 这 由于计 费 面 还 是 具 有 很 明 显 的 优 势 。 只按基波进行计费 ， 电力 部 门和 线 性 用 户 随 着 我 国对 供 电系 统 谐 波 治 理 力 度 的 虽 然 受 到 了 谐 波 的 影 响 ， 在 付 费 上 却 避 不 断 加 大和 逐 渐 到 位 ， 应 式 电表 被 分 为 但 感 免 了 因 谐 波 而 引起 的 额 外 损 失 ； 非 线 性 各 种 不 同类 型 的 电表 计 量 ， 未 来 电 力 系 对 在 负 荷 用 户 来 讲 ， 然 全 部 承 担 了 基波 电 能 统 发 展 中还 有 很 广 阔 的 空 间 ， 是 还 没 有 虽 但 的 费 用 ， 还 远 不 能 补 偿 电力 系统 因 其产 有效 措 施 减 少 谐 波 源 用 户 向 系统 注 入 的谐 但 生 谐 波 而 受 到 的 损 失 。 方 案 在 电 能 的计 波量 ， 法从 根 本 上 解 决污 染 的 问 题 ， 了 此 无 为 量上是合理 的， 较易实现。 也 更 好 的 保 持 电 力 系 统 的 稳 定 运 行 ， 用高 利 分 别 计 量 谐 波 功 率 和 基 波 功 率 。 以 科 技 软 件 系 统 作 为工 作 的 界 面 ， 以 有 效 可 可 用 宽 频 带 功率 电能 表 和 工频 基波 电能 表 配 的 弥 补 电表 计 量 的 误 差 ， 减 小 电 力 部 门 可 合使用 ， 既可 以 测量 出基 波 功 率值 ， 可测 的 经 济 损 失 。 还 出谐 波 功率 的 潮 流 大 小 和 方 向 。 样 可 以 这 对 非 线 性 用 户按 其 所 产 生 的谐 波 给 以 经济 参考 文献 上 的惩 罚 ， 补 偿 电 力部 门 和 线 性 用 户 的 【】邓志 ， ， 波 功 率 对 感 应 式 有 功 电 度 以 １ 等 谐 损 失 。 方 案计 费合 理 ， 使非 线 性 用 户在 该 还 表 计 量 的 影 响 【】 中 国 电机 工程 学 报 ， Ｊ。 ２ ２， ００ ４． 经 济 上 承 担 了对 谐 波 这 一 公 害 的 责 任 ， 但 实 施 较 难 ， 本较 高 。 成 ［ ２ 】杨 学 昌 ， 邓春 ． 型 基 波 和 谐 波 电 能 同 新 对… 般用户 ， 由于 其 反 送 或 接 受 的 谐 时 计 量 电 能 表 【】 电 工 电 能 新 技 术 ， Ｊ． ２ ０７． ０ 波 功 率 的 量 较 少 ， 采 用 第 １ 方案 ， 可 种 以降 ３ 王群 ． 力谐 波 对 电度 表 计 量 电 低成本 。 于大、 对 中型 非 线 性 用 户 ， 以 采 ［】耿 芸 玲 ， 可 用 第２ 方 案 ， 惩 罚性 的措 施 来 保证 电网 种 用 和 补 偿 电 容 器 的 影 响 ［】 电 工 技 术 ， Ｊ． ２ ０８． ０ 的可靠运行 。 ２ ４ 把好 几个 关 ， 保 电能表 计量准 确性 ． 确 【】叶 佳 曼 ， ４ 潘斌 军 感 应式 电表 计量 误 差 分 电能 表是 供 电企 业 与用 户进 行 电能 交 析 与 解 决 【】 电脑 知 识 与 技 术 ， 究 开 Ｊ． 研 发 ，０６ １） ２ ０ （０ ． 易 的 一 杆 秤 ， 杆 秤 的 准 确 与 否 直 接 关 系 这 到 供 电企 业 与 用 户 的切 身 利 益 ， 因此 ， 了 为 保证这杆秤的准确性 ， 保证 国 家 和 用 户 的
电能计量装置综合误差分析及减小措施
电能计量装置综合误差分析及减小措施发布时间：2021-05-18T03:11:24.034Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第2期作者：刘政江[导读] 因此探究一种成体系的、具有普遍适用性的电能计量装置运行状态评估体系十分必要。
鄂尔多斯电业局电能计量中心内蒙古鄂尔多斯 017000摘要：近几年在国家相关政策的鼓励下，光伏、风电、水电等清洁能源发电企业发展尤为迅速。
电能计量装置作为电力市场电量结算的依据，其准确性直接影响到电量结算的公平、公正。
电能计量装置主要由电能表、电流互感器、电压互感器及其二次回路构成，这些部分在实际运行中都会出现误差，并直接导致电能计量准确性降低。
因此，研究电能计量装置各组成部分的误差产生机理，确定影响误差大小的因素，制定减小误差的有效措施，对于提高电能计量准确性和保障电力市场交易公平、公正具有重要的意义。
关键词：电能计量装置；综合误差；减小措施1电能计量装置简介电能计量装置是发电公司、电网公司、售电公司及电力用户之间进行准确计量、精准贸易结算、公平公正交易及电力系统内部经济技术指标考核的重要工具，其运行的准确性和稳定性直接关系到贸易双方的经济利益。
新电改的推行加快了电力市场多元化的步伐，使得售电利益关系趋于复杂化。
与此同时，贸易双方对电能计量装置的准确性和可靠性有了更高的要求。
随着科学技术的创新与发展，企业应该积极引入新技术，提升电能计量装置的准确性，促进企业的良性发展。
就目前情况来看，我国电能计量装置的相关技术发展较快，很多设备已经能够实现智能化运行。
然而，由于存在一些技术以及操作的原因，我国现场电能计量装置的运行状态评估系统并没有得到完善。
国外对于电能计量状态评估方面的研究，重点在于计量数据的处理分析和智能电网的建设，至今并没有一套具有超强适用性的计量装置评估方法。
国内的电能计量研究重点在于计量数据的通信传输和处理方面，很少关注计量装置的运行状态，主要通过人工现场检验和调节的方式检验电能计量装置的状态，目前并没有形成统一的运行状态评估系统与体系。
感应式电能表电能计量误差的分析
２２１ 电压 、 ＿＿ 频率 、 温度 变化对基本误差 的影 响 若 电能表 电压 线圈所加载 的电压与额定 电压不同 ，那么 电压工作磁通和有关力矩 电能 计 量 通 常 包 括 单 相 电路 、三 相 三 线 电路 和 三相 四线 电路 有 随 电压 变化 的比例也会不同 ， 会使 电能的读数 出现 电压的附加误差。 功 无功 的计 量 。 计 量 装 置 主 要 部件 是 电能 表 ， 了扩 大 量 程 需 要 ， 为 计 若 市电交流 电的频率与额定频率 之间有偏差 ，各磁通及其相位角都 量 装 置需 加 配 部 件 ，通 常 由计 量用 电流 互 感 器 和 电压 互感 器 以及 连 会产生 变化 ， 电能表示数显示与 Ｃ Ｓ有 关的频率 附加误差。若环 使 Ｏ 接互感器及 电能表之间的二次回路构成。如果对象是低压小 电流的 境 温度 产 生 变化 后 ， 制动 磁 通 和 电流 、 电压 工 作 磁 通 及其 损 耗 角 都 要 电能计量则可通过一只 电能表及 电压 电流回路构成计量装置来实现 改变 ， 引起 与 Ｃ Ｓ 有 关 的 温 度 附 加 误 差。 Ｏ 计量 ， 而对于计量对 象为高压大 电流时则 可采用 电压、 电流互感器及 ２２２波形 畸变对基本误差 的影 响 当前 ， ＿． 非线性 负载广泛存在 二次回路构成计量装置来实现。 于 电网 中 ， 当某 电网 中有 非线 性 负 载 时 ， 变现 象就 会 出现 在 负 载 电 畸 众所周知， 电能是功率对时间的积分， 公式为： ｌｄ， Ｗ Ｐｌ其中， 流 的 波 形 中 。非 正 弦 的 负 载 电 流 会在 输 配 电线 路 上 引起 非正 弦 的 阻 电能和功率 的意义是不同的，但其数学表达式仅仅表 现在时间参数 抗 压 降 ，那 么 即使 电源 电压 为 正 弦 波 ， 负载 端 的 电压 也 会是 非 正 弦 如 加 另 在调 上， 电力领域研究 电能计量时主要是 以电功率 的测量为主 ， 通过 电表 的 。 此 ， 在 电能 表 上 的 电压 和 电流 都 是 畸变 的波 形 。 外 ， 试 调 电流 波 形 为理 想 的 正 弦 来完成 电功率与 电能之间的数量转换 ，在表达电能时可以以电功率 和检 定 电能 表 的 时 候 ， 试 装 置 输 出的 电压 、 来表示。 两部 制电价在我 国广为推行 ， 主要 以有功 电量作 为电费的收 波的情形往往也是很难保证的。 ２２３ 三 相 电压 不 对 称 对 基 本 误 差 的影 响 三 相 电压 的 不 对 称 ＿＿ 缴依据 ， 无功 电能 的计量主要作用在于对 用户功率 因数的考核 上， 一 也 是三 相 电 能表 误 差 产 生 的 主 要 原 因 之一 。 先 ， 首 由于 各 驱动 元 件 不 般 电能计量分析均以有功计量 为主。 即在相 同的电压 、 相同 电流和功率 的情况下 ， 各元件产 生的驱 电能计 量装置通常包括 五部分 ： Ｔ Ｃ 、 Ｐ 、 Ｔ 二次 回路、 电能表 以及 平衡 ， 电压 抑 制 力矩 不 相 等 ， 当一 相 电压升 高而 另 一 相 电压 电能计量 柜 ， 电能计量 的准确 与否 ， 与前 四个 部分的关系最为 密切 。 动 力矩 和 电流 、 ｆ ，作 Ｆ－ ￣Ｊ 即使各 实践 表 明 ，只 有 电能 计 量 装 置综 合 误 差 是 衡 量 电能计 量 装 置准 确 与 同样 降＂ ａ ， 用在 转动元件上的总力矩 发生了变化。其次， 但 Ｕ 处在 电压 升 否的唯一指标 ， 而对于任何一个部 分的误差 ， 电能表的误差 ， 不 驱 动 元 件 平 衡 ， 由于 磁 通 Ｆ 与 电压 Ｕ并 非 线 性 关 系 ， 如 都 其 当三 能代 表 整 套 计 量 装 置 的计 量 误 差 。 从理 论 上 讲 ， 电能计 量 装 置 的 综 合 高和 降低 的元 件 ， 驱 动 力 矩 变 化 的 绝 对值 也各 不 相 同。另 外 ， 误 差 ｙ由三 个 部 分 组 成 ， 电 能 表 的相 对 误 差 互 感 器 的合 成 误 相 电压不对称时 ，补偿力矩和 电压抑制力矩随 电压 的平 方成正比变 即 差 ，Ｔ二 次 压 降 引 起 的误 差 讹，它们 之 间 有 这样 的 表达 式 ： 化 的关 系也 会 引 起 附 加 误 差 。 Ｐ ２２４ 负 载 不 平 衡 和 负 载 波 动 对 基 本 误 差 的 影 响 三 相 负载 不 ．． ＝ ＋ ＋ｙｄ ｂ ｈ ｏ 平 衡 会 引起 三 相 电能 表 误 差 变化 。这 种 变 化 的 主 要原 因包 括 各 元件 ２ 感 应 式 电能 表 的 误 差分 析 补 电流 和 抑 制 力 矩 的 影 响 以及 各 ２１基本误差 电能表 的基 本误差会随着 负载 电流和 负载 功率 驱 动 力矩 的 不平 衡 ， 偿 力矩 的影 响 ， ． 驱 动 元件 的相 互 影 响 等 。 对 剧 烈和 频 繁 波 动 的 负 载 ， 如 电气 机 车 、 诸 因数 变化而产生变化 ， 它们之间存在着 一个关 系曲线 ， 这个 曲线即误 轧 钢机 械 和 电焊 机 等 的 负 载计 量 ， 负 载 增 加 时 ， 若 电能 表 加 速 ， 动 制 差的特性 曲线。 对于任何一个合格的 电能表而言 ， 它的基本误差经 出 电压 抑 制 力矩 阻碍 转 盘 加 速 ， 电能 表 少 记 电能 ； 载 降 负 厂检验或检定机构调校 后均会 满足规程规定的要求，从而保证 电能 力 矩和 电流 、 低时 ， 电能表减 速 ， 制动力矩和 电流、 电压抑制力矩阻碍转盘减速 ， 电 表误差特性的合理与稳定 。 能 表 多 记 电 能。 由于 转速 下 降所 需 的时 间 较 长 ， 电能 表 在 负载 降低 时 假定在任何负载条件下 ，转盘只受到与负载功率成正 比的驱动 力矩 和 制动 力 矩 作 用 ， 以得 出转 盘 读 数 和 负 载 电 能成 正 比 ， 是 电 多 记 的 电能 会 比 电能 表 在 负 载增 加 时 少记 的 电能 要 多一 些 ， 引起 了 可 这 正的附加误差 。由此可知 ， 转动元件的惯性矩、 稳定转速和电流抑制 能表的工作原理 ， 但是 ， 现实情况却复 杂的多 ， 除了这两个主要力矩 波 负载 波 动 周 期越 短 或 负 外， 还有抑制力矩 、 寄生力矩、 摩擦力矩、 电流铁芯磁化曲线 的非线性 力 矩越 小 ， 动 负 载 引起 的 附加 误 差 就 越 小 ｉ 载 电流 越 小 ， 么 这 个 附 加误 差 就 越 大 。 那 及补偿 力矩、 另外还有转盘位移 的影响 ， 会使 电能表 即使在 电压 、 都 ２２５ 电表 位 置 倾 斜 对 基 本 误 差 的影 响 在 正 常 运 行 条 件 下 ， ．． 电 频率和温度等 因素都达到规定值 的情况下，转盘转速也不会和 负载 能表也可能偏离垂直位置 ， 从而产 生倾斜误差 ， 其根本原因是由于转 功率始终保持成线性的正比变化的关系，这种情况直接影响到了电 动 元件和上 、 下轴承的联接不精密 ， 特别是下轴承 的联 接够精 密 ， 使 能表的基 本误差。 得 转 动 元 件 在轴 承 中发 生 了位 移 ，驱 动 力 矩 ｇ ￣动 力矩 以及 转 速都 ｕｒ Ｊ 通 常为了保证感应式 电能表的基本误差达到要求 ，误 差调整装 另 电 置会被 安装在感应式 电能表内部， 通过对这些装置 的调整 ， 电能表的 随 之 发 生 了改 变 。 外 ， 能表 标 准 规 定 的容 许 倾 斜 误差 只 是 属 于 负 载 电流 大于 ５ ％标 定 电流 的情况 ， ， １ 力矩 较大 ， ０ 这Ｂ ５ 动 －￣ Ｊ 倾斜引起摩 基本误差可基本控制在规定的正常范围内。 这些装置 ： 其一 为满载调 擦力矩的变化可以忽 略。倾斜误差在本质上和 转盘位移 引起的误 差 整装置 ， 改变制动 力矩 的方式是通过调整制动磁铁 ， 使得电能表 的负 倾斜角越大 ， 侧压力和倾斜误差就越大。 因此 ， 合理地选择驱 载特 性曲线上下平移。 其二 为相角调整装置 ， 通过调节 电流工作磁通 很相似 ， 动元件ｇ ￣ 动磁铁对 转盘 中心 的相对位置 ，减 小转动元件在轴承 中 ｎｆ Ｊ 与 电压 工 作 磁 通 间 相 位 角 的 方 式 ， 得 相 位 角 满 足 相位 变化 关 系 式 ， 使 是 从 而 使 电 能表 转 速 与 功 率 成 正 比 。 三 为 轻 载调 整 装置 ， 是 为 了改 产 生 的 位 移 ， 可 以减 小 倾 斜 误 差 的 。 其 它 参考文献 ： 善轻负载范 围的负载特性 曲线而设置的调整装置。其 四为平衡调整 【】 跃红 ． １王 对高压用 电用户 电能计量 准确 度的探讨 【 ． Ｊ 江苏现 代计量 ， 】
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在 文 献[10] 中 ，电 压 、电 流 工 作 磁 通 和 涡 流 相 互 作 用 产 生 的 驱 动 转
乙 矩
为
：TD
＝
ω 2π
2π ω
乙 准″u （t）idi （t）－准″i （t）idu （t） 乙 dt（1）
【关键词】感应式电能表；谐波；测量误差 Analysis on the Registration Error of Induction Watt-hour Meter LIANG Xi-wen
(GuangDong QingYuan Supervision Insititue of Quality and Metrology, GuangDong QingYuan 510518 ) 【Abstract】In this paper, a generalized theoretical model for the performance of induction watt-hour meter under both sinusoidal and harmonic loading conditions is established. Three assumption on the induction watt-hour meter performance are made based on this model. According to the assumption ,using MATLAB software ,various tests are then conducted on some induction watt-hour meters using accurate test equipment, to find out which assumption introduces more error. 【Key words】Induction watt-hour；Harmonic；Measurement error
Rm ，即永久磁场制动系数。
感应式电能表驱动转矩 TD 与制动转矩 TB 相互平衡时， 铝盘匀速
转动，根据 TD ＝TB 可得：
ΣkωCk Φ″uk Φik sin（kαu ＋δk －kθi ）
s＝ k＝1，3，5
（5）
Σ K1′ k＝1，3，Φ″ik ）
图 6 忽略磁饱和现象所引起的三次谐波的计量误差 Fig6 Registration error due to neglecting saturation:third harmonic 3.2 如图 7 所示，即使在高频段，转盘的感抗相对于它的电阻值来 说影响比较小， 因此在建立电能表的理想模型时可以忽略转盘的感 抗，而把它看作纯电阻元件。 虽然转盘的电阻值随频率的变化其变化 范围也相对较小，但却应该将其考虑在内。 3.3 从图 8 可见， 忽略电压线圈的电阻值是造成电能表计量误差 的主要原因。 但是，对于基波来说，忽略电压线圈的电阻值只会造成小 小的计量误差，随着谐波频率的增加，电压线圈的电阻值将大大地增 加，而其感抗值则减小。 因此，对于高频的谐波成份，电压线圈的电阻
（3）
其 中 ，K1 、K2 、K3 分 别 是 永 久 磁 场 、电 压 磁 通 、电 流 磁 通 的 制 动 转
矩系数。
（3）式 可 改 写 为 多 项 式 ：
Σ TB =s（K1′＋ k＝1，3，5
1 2
Ck
（K2
2
Φ″uk
＋K3
Φ″i2k
））
（4）
其 中 ，Ck
=
cosαdk zdk
2
，K1′＝K1Φm
表 1 感应式电能表的磁饱和常数 Tab1 Magnetic contants of induction watt-hour meter
电压线圈的
a1
磁饱和常数
0.92
a3 0.032
a5 0.048
电流线圈的磁饱 和常数
a1 0.978
a3 -0.034
a5 0.0065
电压线圈的电压－电流关系图显示电压线圈存在明显的磁饱和现 象，而电流线圈的电压－电流关系曲线则近乎为直线。 出现这种现象的 原因主要是由于电流线圈非常小的电阻值和可以忽略的阻抗。
22
科技信息
○科教前沿○
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
2009 年 第 7 期
图 2 电压线圈的电阻-频率关系曲线图 Fig2 Voltage coil resistance versus frequency
成分，每种情况下，谐波电压的幅值大小为基波电压幅值的 10%，谐波 电流的幅值大小为基波电流大小的 20%。 电压电流波形中最常见到的 是奇数次谐波，但由于电力电子技术的发展，尤其是电子整流器的应 用，使得公用电力系统中有可能出现较大的四次谐波成分 。 尽管所建 立的数学模 型 可 以 应 用 于 高 达 19 次 的 谐 波 成 份 ，在 0.866(滞 后)基 波 功率因数的情况下， 谐波电压和谐波电流的相位角以 60 度的间隔从 180 度变化至负 180 度。 所给出的感应式感应式电能表的计量误差是 在分别基于各种假设条件的单独作用下求得的。 图 6,图 7 和图 8 给出 的分别是忽略了线圈磁饱和现象和转盘的感抗以及电压线圈的内电 阻的情况下感应式电能表的计量误差。
图 5 电流线圈的电压－电流关系曲线图 Fig4 Current coil voltage versus current 3.结 论 ： 由实验结果可得出以下结论： 3.1 忽略电压电流线圈的磁饱和现象所引起的误差相对于其它因 素来说是最小的，如图 6 所示。 由磁饱和现象所引起的误差的大小仅 仅取决于电能表的磁饱和系数 ，特别是常数 a1。 然而由于无论是电压 线 圈 还 是 电 流 线 圈 ，常 数 a1 都 接 近 为 1，所 以 其 所 造 成 的 误 差 亦 相 对 较小。 相比于忽略转盘的感抗而引起的误差要比忽略磁饱和现象所引 起的误差要大得多。
文 献[1]~[4]分 析 了 相 控 、畸 波 等 对 感 应 式 电 能 表 计 量 误 差 的 影 响 ；文 献[5][6]在忽略圆盘等效感抗时对测量误差进行了 分 析 ；文 献 对 [7][8] 于 高 次 谐波电压 电 流 情 况 下 引 起 的 误 差 进 行 了 更 精 确 的 分 析 ；文 献[9]用 矢 量 分析方法对感应式电能表转矩进行了分析。
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2009 年 第 7 期
感应式电能表电能计量误差分析
梁希文 （清远市质量计量监督检测所 广东 清远 510518）
【摘 要】本文建立了感应式电能表在正弦波以及含有谐波情况下的数学模型，并根据所建立的数学模型分析了感应式电能表计量误差产 生的机理，然后利用高精度的电能表校验装备对感应式电能表作了一系列的测试 ，并提出了三个假设条件，运用功能强大的 MATLAB 软件分 析了感应式电能表误差产生的几个因素对感应式电能表测量结果的影响。
0．引 言
电能测量技术与仪表在我国经济建设中起着重要的作用。 仪表虽 小，作用不小。 它的准确与否涉及千家万户，直接关系着电业发电量、 线损、煤耗、厂用电、供电量、用电量等各项电业技术经济指标的正确 计算，营业计费的公正合理，涉及国家与用户的经济效益。 事实上，居 民普遍会怀疑自已家的电表走得准不准。 而近年来，随着电网的发展 以及用电设备的变化，的确使电能的准确计量面临着挑战。
1.感 应 式 电 能 表 的 数 学 模 型
在研究感应式电能表的计量误差之前，首先需要建立感应式电能 表的数学模型，感应式电能表在畸变波形下产生的计量误差不仅与电 表的特性而且还与实际的谐波情况有关。
为了建立畸变波形下的感应式电能表计量误差模型， 从原理出 发，突出主要因素，忽略一些次要因素。 因此，提出下列假设条件：
0
根据正交定理，整理后可以得到驱动转矩为：
Σ TD ＝ k＝1，3，5
kωΦ″uk Φik Zdk
cosαdk sin（kαu ＋δk －kθi ）
（2）
铝盘旋转切割永久磁铁磁通 准m 及电压、 电流工作磁通而产生电 流 im、iub、iib，从而形成制动转矩为：
Σ 乙2π
TB =
k＝1，3，5
0 （K1 准m im ＋K2 准″u iub ＋K3 准″i iib ）dt
从 公 式 （5）可 以 发 现 ，当 感 应 式 电 能 表 产 生 计 量 误 差 来 源 于 三 个
方面：电压线圈的磁饱和现象，转盘的阻抗以及电压线圈的电阻值。 由
此可以作三个假设，从而分析当忽略电压线圈磁饱和现象，转盘的阻
抗以及电压线圈的电阻值时感应式电能表误差的变化，从中找出三个
因素中使感应式电能表产生最大计量误差的影响因素。
1）电压线圈和电流线圈工作磁通的铁芯损耗忽略，即流过电压线 圈和电流线圈的电流和工作磁通同相；
2） 由电压和电流工作磁通在转盘中引起涡流的路径等效阻抗相 等；
3）不考虑直流分量； 4）忽略轻载补偿装置的影响。 感应式电能表的频率特性是研究畸变波形下感应式电能表运行 状况的重要依据，感应式电能表频率特性曲线平坦与否对其在谐波功 率下的计数影响甚大。 图 1 是感应式电能表工作原理示意图。 为了方 便推导，以额定电压、额定电流和额定阻抗为基准值建立模型。
2.3 感应式电能表计量误差分析 根 据 公 式 （5），利 用 功 能 强 大 的 MATLAB 软 件 ，编 写 程 序 建 立 理 想感应式电能表的数学模型，模拟理想感应式电能表在谐波成分影响 下的计量误差，所编写的程序包含了之前作的所有分析。 然后单独考查在每个假设条件的单独作用下，其将会令感应式电 能表产生的计量误差的大小。 整个实验按照如下的规律进行，向基波 电压和基波电流分别单独地注入一个电压谐波成分和一个电流谐波