论电能计量装置的综合误差及其减小方法

摘要：随着电力事业的发展和供电量的不断增加，电能计量已成为供用电双方都十分关注的一个话题，针对影响电能计量装置综合误差的因素及减小方法进行了论述。

关键词：电能计量；误差；减小

0 前言

电能计量装置是电力系统中的重要设备，它的准确与否直接关系到电力系统的经济效益。长期以来，电网中各个节点的电量都是按照电能表的读数来确定的，较少考虑到电能计量装置的综合误差所造成的影响。近年来，随着用户对电力部门服务质量的要求不断提高， 电能计量装置的准确性问题受到了越来越多的关注。如何减小电能计量装置的综合误差， 提高计量的准确性成为电力部门和用户共同关心的热点问题。本文将分析电能计量装置综合误差产生的原因， 给出减小这种误差的方法。

1 电能计量装置的综合误差

根据DL/T448-2000 《电能计量装置技术管理规程》的规定，电能计量装置由电能表、计量用电压电流互感器及其二次回路共同组成。因此，电能计量装置的综合误差可用式（1）表示：

γ=γh+γd+γe （1）

式中：γ―――电能计量装置综合误差；γh―――电流、电压互感器引起的综合误差；γd―――电压互感器二次回路电压降引起的误差；γe―――电能表自身的误差。现场运行条件下，影响电能计量装置综合误差的因素更多，如温度变化、环境磁场、运行电压的高低、电流的大小、功率因数的变化、频率的波动等。所以，电能计量装置的综合误差是一个动态的数据，在实际操作中很难量化考核， 一般将其分解为各组成部分的误差控制。但是，综合误差的概念有利于从整体上控制，实现电能表、互感器和二次回路之间的优化配置，提高装置整体的准确性。

2 综合误差产生的原因

2.1.电能表本身的误差

由于制造工艺等因素的限制，电能表本身允许存在一定的误差。但是，超过这个误差范围（即产生超差），电能表就需要进行调整以达到误差要求。一般而言，产生超差的原因有：（1）电能表型号老化，没有按时周检，电能表的误差特性发生变化；（2）电能表运行的现场环境恶劣；（3）检定装置长期不检定或标准表的使用不符合检定要求。

电能表检定规程对交流电能表检定装置的基本技术要求是：（1）检定2.0级和3.0级电能表的检定装置应两年校准1次， 检定0.2级至1.0级的检定装置应1年校准1次。装置内的标准电流、电压互感器还应在运行条件下校准误差。（2）标准电能表的相对误差应不超过被检表基本误差限的1/5。

2.2.互感器引起的误差

电能表计量的电量是通过电流互感器（CT）和电压互感器（PT）后的二次电量值，因此，互感器的使用也会带来一定的误差。这种误差与以下因素有关：第一，互感器的一次电流。由于铁芯磁导率和损耗角都是非线性，随着一次电流（电压）的增大，铁芯磁通密度增加，磁导率增大，当一次电流（电压）进一步增大，铁芯将趋向饱和，磁化曲线趋向平坦，互感器一、二次之间不再是线性关系。因此，一次电流（电压）是影响互感器误差的重要因素之一。第二，互感器的真实变比和计算用变比不一致。通过计量节点的真实电量可以用式（2）、式（3）表示：

W=（W1-W2）BL （2）

BL=K1KVb/KLKY （3）

式中：W1―――前次抄表读数；W2―――本次抄表读数；BL―――实用倍率；b―――电能表倍率， 未标者为1；K1、KV―――电流、电压互感器的额定变比；KL、KY―――铭牌上标注的电流、电压互感器变化，未标者为1。从上述两个公式可以看出，当互感器的真实变比与计算电量用的变比不一致时，必然引起计量误差。

2.3.互感器二次回路压降引起的误差

电压互感器的二次电流经过电路到达电能表的过程中会产生压降。因此，电能表所测量的电压就不等于实际电压，从而导致测量误差的产生。这部分误差通常比较大，而且不是常数，会随二次负荷、系统运行的功率因数及运行方式等发生变化，需要引起足够的重视。电压互感器一般装设在室外，而电能表则装设在室内，两者之间通常都有100m左右的距离，而且回路中还装有断路器、熔断开关、接线端子等设备，这些设备都有一定的电阻。随着负荷和外界环境的变化、运行时间的增长，这些设备都会老化，从而加大二次回路的电阻，导致二次回路压降引起的误差进一步加大。二次回路压降引起的误差是可以测量的，通常用式（4）来表示：

γh=0.5（fab+fcb）+0.0084（δcb-δab）-（δI2-δU2）+0.289（fcbfab）

tanφ+0.0145（δab+δcb）tanφ （4）

式中：fab、δab―――与电能表第一组测量元件相连的电压互感器二次回路压降引起的比差（%）、角差（ 分）；fcb、δcb―――与电能表第二组测量元件相连的电压互感器二次回路压降引起的比差（%）、角差（分）；φ―――功率因数角（度）；δI2、δU2―――同一元件的电流互感器和电压互感器的角差。

此外，目前现场使用的电能计量装置中，大多数电压互感器的二次线圈为电能表、保护和运动装置所共用，大大增加了二次负荷，同样会引起较大的误差。

2.4.其他原因引起的误差

（1）计量回路接线错误：以三相三线感应式电能表为例，其接线方式有72种，而其中正确的接线方式只有1种，所有错误的接线方式都会引起误差，而且这种误差的大小不定，有些较小，有些则可以达到百分之几百，最严重的甚至会引起电能表不转或反转。

（2）功率因数的变化：三相三线电能表只有在功率因数cosφ>0.5时才能正确计量电量，若低于0.5，计量则不准确甚至引起电能表反转。

（3）计量方式：对于中性点绝缘系统而言，其电能计量应采用三相三线方式，两台电流互感器的二次绕组与电能表之间应采用四线连接； 对于中性点非绝缘系统而言，由于可能出现三相不平衡的情况，所以要采用三相四线的计量方式，3台电流互感器与电能表之间应采用六线连接。

3减小综合误差的方法

3.1.对电能表自身误差的处理

严格按照DL/T448-2000的规定，对不同用户配备不同级别及准确度的电能表： 月平均用电量5GWh及以上或变压器容量为10MVA 及以上的高压计费用户、200MW及以上发电机、发电企业上网电量、电网经营企业之间的电量交换点、省级电网经营企业与其供电企业的供电关口计量点的电能计量装置均属于Ⅰ类电能计量装置。Ⅰ类电能计量装置应配置0.2S级或0.5S级有功电能表、2.0级的无功电能表、0.2级的电压互感器、0.2S级的电流互感器。同时，按照电能表相关检定规程的规定，要定期对电能表进行周检，保证其误差符合要求。电能表的误差可调，但是，在进行调整时要考虑到与之配套使用的互感器的误差，在符合电能表误差要求的前提下，尽量使两者的误差能够相互抵消，以减少计量装置的整体误差。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，现在多功能电能表已日趋完善，其误差较为稳定，且基本呈线性。一只多功能电能表可同时兼有正、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、功耗小。对Ⅰ、Ⅱ类用户应采用全电子式电能表。

3.2.对互感器误差的处理

根据互感器的误差，合理组合配对。由互感器合成误差的公式可知， 互感器合成误差与各互感器的比差、角差有关， 所以在电力系统中安装或实际使用互感器时，决不要随意处置，而要合理地组合配对。配对的原则是接到电能表同一元件的电流互感器和电压互感器的比差fU1与fI1和fU2与fI2符号相反、数值接近或相等；而它们的角差δU1与δI1、δU2与δI2符号相同、数值接近或相等，这样就可得到最小的合成误差值。

合理确定电流互感器的额定一次电流。电流互感器额定一次电流的确定，应保证其在正常运行中的实际负荷电流达到额定值的60%左右，至少应不小于30%，否则应选用高动热稳定电流互感器以减小变比，或者选择二次绕组具有抽头的多变比或S级电流互感器， 以适应季节性用户或负荷变化比较大的场合。通过合理选择电流互感器额定一次电流， 使电流互感器运行在最优状态，从而降低电流互感器误差。

3.3.对互感器二次回路压降误差的处理

（1）采用专用的计量回路：根据供电营业规则规定，计量用回路不应含有其他非计量用装置；采用专用计量回路，可以减小互感器二次回路电流；根据电能表数量级核算导线截面积，适当予以增大，可以减小回路阻抗。

（2）减少二次回路中不必要的触点：撤除二次回路中不必要的接线端子、熔断器等设备，以减小二次回路的阻抗；对于必不可少的触点，要定期维护，保证其阻抗较小；对于35kV以上贸易结算用电能计量装置中电压互感器二次回路，应不装设隔离开关辅助接点，但可装设熔断器以保证安全。

（3）对二次回路压降予以补偿：电压误差补偿器是一种输出电压幅值和相角可以调整的自耦式电压互感器。利用它来提高（或降低）加于电能表的电压线圈上的电压，可以补偿二次导线压降所引起的负值（或正值）比差；调整补偿器输出电压的相角，可补偿二次导线引起的角差。目前，已经有技术成熟的电压误差补偿器投放市场。

3.4.对其他原因引起误差的处理

（1）检查计量回路接线情况，排除错误的接线方式。

（2）采用正确的计量方式。

（3）改善计量装置的工作环境，尽量减少外界干扰。

4结束语

电能在传输过程中的经济结算数据均来自电能计量装置，因此，保证电能计量装置的准确性尤为重要。电能计量装置的误差是由多种原因引起的，只有从整体上协调、从部分上量化控制，针对不同原因引起的误差采取相应的措施，才能提高计量装置的准确性，实现计量工作的公平与公正，维护电力部门和用户双方的利益。