檢定電能表的圈數(shù)設(shè)定問(wèn)題探討

徐 揚(yáng)

（廣東電網(wǎng)有限公司韶關(guān)供電局，廣東 韶關(guān) 512026）

0 引 言

電能作為一項(xiàng)重要的能源，被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。電能表作為重要的電能計(jì)量器具，已被國(guó)家質(zhì)檢總局列為依法管理、強(qiáng)制檢定的范圍。隨著智能電能表的普及，對(duì)電能表的準(zhǔn)確度、計(jì)量可靠性的要求日益提高。在使用標(biāo)準(zhǔn)電能表法檢定電子式電能表時(shí)，合理設(shè)置圈數(shù)可以有效減少測(cè)量誤差，提高計(jì)量準(zhǔn)確度。

標(biāo)準(zhǔn)電能表法包括以下三種方法：定低頻脈沖比較法、高頻脈沖數(shù)預(yù)置法和定時(shí)比較法。我國(guó)的電能表檢驗(yàn)裝置生產(chǎn)企業(yè)基本采用的是高頻脈沖預(yù)置法，這在國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程JJG-596-2012《電子式交流電能表》、JJG307-2006《機(jī)電式交流電能表》、JJG597-2005《交流電能表檢定規(guī)程》和JJG1085-2013《標(biāo)準(zhǔn)電能表》中均有規(guī)定。

高頻脈沖數(shù)預(yù)置法主要是記讀標(biāo)準(zhǔn)表在被檢表輸出N個(gè)低頻脈沖時(shí)輸出的高頻脈沖數(shù)m，然后與算定（預(yù)置）的高頻脈沖數(shù)相比較，從而計(jì)算被檢表的相對(duì)誤差[1]。

JJG307-2006《電子式交流電能表》中6.4.5.4款提到“算定（或預(yù)置）脈沖數(shù)、功率表或功率源顯示位數(shù)和顯示被檢電能表誤差的小數(shù)位數(shù)”，如表1所示[2]。

同時(shí)，每次測(cè)試時(shí)限不少于5 s。但是，規(guī)程未對(duì)具體脈沖數(shù)或圈數(shù)的設(shè)定進(jìn)行說(shuō)明。因此，以下將根據(jù)實(shí)際的計(jì)量檢定工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合規(guī)程要求，對(duì)檢定電能表基本誤差的圈數(shù)設(shè)定進(jìn)行探討。

1 標(biāo)準(zhǔn)電能表基本誤差的計(jì)算方法

1.1 電能表相對(duì)誤差的通用公式

由電能表的工作原理可知，電能表的轉(zhuǎn)數(shù)N與負(fù)載消耗的電能W成正比，即：

其中，C為電能常數(shù)，表示計(jì)度器每記錄1 kW·h的電量轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)數(shù)。實(shí)際中，電能表因?yàn)榇嬖谡`差，轉(zhuǎn)完N轉(zhuǎn)所需會(huì)有所改變，此時(shí)負(fù)載實(shí)際消耗的電能為：

其中，C'為電能表的實(shí)際常數(shù)，與電能表的誤差特性相關(guān)。

對(duì)標(biāo)志完全相同的一批被檢電能表，可用一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)電能表校核常數(shù)。將各被檢表與標(biāo)準(zhǔn)表的同相電流線路串聯(lián)，電壓線路并聯(lián)，在參比電壓、最大電流及cosδ(sinδ)=1的條件下運(yùn)行一段時(shí)間。停止運(yùn)行后，按式（3）計(jì)算每個(gè)被檢表的誤差γ，要求γ不超過(guò)基本誤差限：

表1 算定（或預(yù)置）脈沖數(shù)、功率表或功率源顯示位數(shù)和顯示被檢電能表誤差的小數(shù)位數(shù)

式中：γ0為標(biāo)準(zhǔn)表的已定系統(tǒng)誤差，不需修正時(shí)，γ0=0；W'為每臺(tái)被檢電能表停止運(yùn)行與運(yùn)行前示值之差；W 為標(biāo)準(zhǔn)電能表顯示的電能值，單位kW·h。

由式（2）和式（3），可得到電能表相對(duì)誤差的通用公式為：

式（4）表明電能表的實(shí)際常數(shù)C'與電能表的額定常數(shù)C接近的程度[3]。

1.2 用標(biāo)準(zhǔn)電能表法檢定電能表的相對(duì)誤差計(jì)算公式

我國(guó)電能表檢驗(yàn)裝置生產(chǎn)企業(yè)基本采用高頻脈沖數(shù)預(yù)置法。標(biāo)準(zhǔn)電能表和被檢表都在連續(xù)運(yùn)行的情況下，用被檢表輸出的脈沖控制標(biāo)準(zhǔn)表的計(jì)數(shù)，這時(shí)標(biāo)準(zhǔn)表算定（預(yù)置）高頻脈沖數(shù)m0為：

式中，N為被檢電能表高頻脈沖數(shù)；C0為標(biāo)準(zhǔn)表脈沖常數(shù)；CL為被檢表脈沖數(shù)常數(shù)；KI和KU分別為標(biāo)準(zhǔn)表外接的電流互感器電流比和電壓互感器電壓比。當(dāng)沒(méi)有外接的電流、電壓互感器時(shí)，KI和KU都等于1[4]。

對(duì)銘牌上標(biāo)有電流互感器變比KL或電壓互感器變比KY經(jīng)互感器接入式的電能表，算定脈沖數(shù)m0為：

2 脈沖數(shù)的設(shè)定

由于標(biāo)準(zhǔn)電能表和被檢電能表輸出的脈沖序列不均勻，可能會(huì)在啟動(dòng)計(jì)數(shù)和停止計(jì)數(shù)的瞬間出現(xiàn)±1個(gè)脈沖的誤差。為了降低誤差的偏差值，要求標(biāo)準(zhǔn)電能表測(cè)得的脈沖數(shù)應(yīng)足夠多。

于是，有：

其中，N為檢定機(jī)電式交流電能表基本誤差時(shí)所要設(shè)定的脈沖數(shù)，即圈數(shù)。以型號(hào)YC-1891D、準(zhǔn)確度等級(jí)為0.1級(jí)的單相電能表標(biāo)準(zhǔn)裝置，匹配型號(hào)為SZ-01A-K3、準(zhǔn)確度等級(jí)為0.05級(jí)的多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表為例，進(jìn)行具體的計(jì)算及分析。被檢電能表準(zhǔn)確度等級(jí)為2.0級(jí)，參數(shù)為220 V，5（20） A，脈沖常數(shù)為3 200 imp/（kW·h）。根據(jù)JJG596-2012第6.4.5.2條要求，算定（或預(yù)置）脈沖數(shù)和實(shí)測(cè)脈沖數(shù)滿足表1的規(guī)定，即m0必須大于等于100 000[2]。SZ-01A-K3型多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表的脈沖常數(shù)如表2所示。

當(dāng)負(fù)載電流為15 A時(shí)，約等于2個(gè)脈沖常數(shù)，即：

同理，可得其余在檢定不同負(fù)載電流時(shí)所設(shè)定的圈數(shù)，如表3所示。

表3 理論上檢定各負(fù)載電流點(diǎn)所設(shè)定脈沖數(shù)

表2所列為理論上被檢表在各負(fù)載電流下至少要求設(shè)定的圈數(shù)，符合規(guī)程JJG597-2005第4.3.3條“裝置顯示被檢表誤差時(shí)，誤差分辨率應(yīng)不超過(guò)被檢表最大允許誤差的1/100”的要求[3]。而JJG307-2006中規(guī)定“每次測(cè)試時(shí)限不低于5 s”[2]，故實(shí)際檢定中，必須考慮測(cè)試時(shí)間不得過(guò)短，如表4所示。設(shè)定的圈數(shù)越多，標(biāo)準(zhǔn)表累計(jì)的脈沖數(shù)越多，誤差分辨率也隨之提高，每個(gè)檢定點(diǎn)的測(cè)量時(shí)間也越長(zhǎng)。檢定人員應(yīng)該合理平衡檢定時(shí)間與誤差分辨率之間的矛盾，在滿足檢定分辨率的前提下，選擇最短的測(cè)量時(shí)間[5]。

表4 實(shí)際上檢定各負(fù)載電流點(diǎn)所設(shè)定脈沖數(shù)

3 結(jié) 論

電能表作為重要的計(jì)量器具，檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性和嚴(yán)謹(jǐn)性關(guān)系著廣大民眾的生產(chǎn)和生活利益。雖然國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程JJG-596-2012《電子式交流電能表》、JJG307-2006《機(jī)電式交流電能表》、JJG597-2005《交流電能表檢定規(guī)程》和JJG1085-2013《標(biāo)準(zhǔn)電能表》明確規(guī)定了相關(guān)的測(cè)試項(xiàng)目，但是還存在不完善之處，如未明確規(guī)定檢定電能表所設(shè)定的圈數(shù)等。所以，實(shí)際檢定中，檢定人員應(yīng)根據(jù)裝置的誤差計(jì)算模型、標(biāo)準(zhǔn)電能表的高頻脈沖常數(shù)、被檢電能表的以及被測(cè)點(diǎn)的額定負(fù)載大小，計(jì)算滿足精確度等級(jí)要求的最優(yōu)圈數(shù)，在保證計(jì)量效率的同時(shí)，提高檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，有效發(fā)揮電能表的計(jì)量作用。

表2 多功能標(biāo)準(zhǔn)電能表的脈沖常數(shù)/（imp/（kW·h））