文/熊龍軍，國網(wǎng)吉林省電力長春供電公司客戶服務(wù)中心計量室

1 動態(tài)測試的相關(guān)概念與要求

動態(tài)特性測試包含著三個方面：(l)動態(tài)測試激勵信號的建模；（2）測試對象(即：控制系統(tǒng)、測量儀表、傳感器等)的系統(tǒng)建模；（3）被測對象量值的測量與溯源方法。與(2)屬于信號與系統(tǒng)建模理論的范疇，(3)則屬于測試理論與技術(shù)的范疇，三者整體構(gòu)成了動態(tài)特性的測試方法。而動態(tài)特性既包括動態(tài)響應(yīng)特性，還包括動態(tài)誤差特性等。動態(tài)響應(yīng)特性是被測對象的輸入信號隨時間發(fā)生變化時，輸出信號與輸入信號之間的關(guān)系，包括：時域響應(yīng)特性和頻域響應(yīng)特性。系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)特性的描述方法有：脈沖響應(yīng)函數(shù)、系統(tǒng)傳遞函數(shù)和頻率響應(yīng)函數(shù)。動態(tài)誤差特性是測量儀表與傳感器在動態(tài)測量條件下測量域的性能指標，是被測對象動態(tài)特性的外在表現(xiàn)，動態(tài)誤差特性取決于被測對象本身的動態(tài)響應(yīng)特性，還與被測信號的形式密切相關(guān)。

1.1 動態(tài)測量的概念

從系統(tǒng)和測量學的角度來看，電能表是一種特殊的測量系統(tǒng)，其功能是完成對功率信號的測量和累計計算電能。對于測量系統(tǒng)，按運動狀態(tài)可劃分為靜態(tài)測量系統(tǒng)和動態(tài)測量系統(tǒng)。靜態(tài)測量的一般定義為：測量期間被測對象的值可認為是恒定的量的測量。對于動態(tài)測量，按照國際計量局(BIPM)、國際電工委員會、國際標準化組織(ISO和國際法制計量組織(OIML)聯(lián)合制定的《國際通用計量學基本名詞》中給出的定義為：為確定變量的瞬時值及(或)其隨時間變化的量所進行的測量。B.A.格拉諾夫斯基提出定義為：測量裝置在動態(tài)條件下使用的測量即為動態(tài)測量，動態(tài)是以測量裝置輸出變化信號為特征。概括對動態(tài)測量的認識，其核心可歸納為兩點：一是認為被測對象的量值(如：瞬時值、有效值、或其他特征值)或參數(shù)在時間域上或者空間域上是變化的；二是與被測對象有關(guān)的測量輸出量是變化的。顯然，前者定義屬于狹義的動態(tài)測量，概念明確；后者定義則屬于廣義動態(tài)測量，涵義更廣泛。

1.2 動態(tài)電能測量與電能表的動態(tài)特性

針對智能電網(wǎng)動態(tài)負荷，電能表完成的電能計量屬于狹義的動態(tài)測量。動態(tài)電能測量可定義為：被測信號的特征值在測量期間處于非穩(wěn)態(tài)條件下的測量。與此相對應(yīng)，穩(wěn)態(tài)電能測量可定義為：被測信號的特征值在測量期間處于穩(wěn)態(tài)條件下的測量。這里的被測信號特征值均指被測電壓、電流的有效值(或幅值)、有功功率、無功功率、頻率、相位和諧波的有效值(或幅值)等參量。

概括以上論述，電能表動態(tài)特性測試與兩個因素密切相關(guān)：(1)測試激勵信號的形式，即：激勵信號模型；(2)電能表的系統(tǒng)參數(shù)，即系統(tǒng)模型。激勵信號模型反映被測對象面臨的所有可能客觀條件等外部因素，反應(yīng)的是被測對象的本質(zhì)特性；而系統(tǒng)模型則反映電能表本身的固有動態(tài)特性等內(nèi)部因素。電能表動態(tài)特性的測試需要合理的測試信號及其特性指標來完成。

1.3 動態(tài)負荷、沖擊負荷與動態(tài)電流的概念

動態(tài)負荷特性(dynamic characteristics of load)的定義：電力負荷從電力系統(tǒng)吸取的有功功率和無功功率隨負荷端點的電壓、系統(tǒng)頻率、以及用電時間動態(tài)變化的關(guān)系。動態(tài)負荷特性與每種類型用電設(shè)備的典型特性相關(guān)，同時亦與影響負荷功率的其他因素相關(guān)。動態(tài)負荷可分為周期性或非周期性兩類，其主要特征是對功率需求不斷變化，且具有很大的隨機性。

沖擊負荷(impact load)的定義：相對于平均負荷功率而言，短時間功率變化很大的負荷。從測量角度來看，沖擊負荷的主要特征是負荷有功功率短時間內(nèi)產(chǎn)生突然變化，其峰值可能是其平均負荷的數(shù)倍或數(shù)十倍。需要注意的是，從電力系統(tǒng)分析而言，經(jīng)常使用沖擊負荷表示電網(wǎng)的動態(tài)負荷，但是，從電能表動態(tài)特性測試而言，兩種負荷對電能表的動態(tài)誤差影響不同，有必要區(qū)別定義。

2 結(jié)束語

論述了動態(tài)電能測量相關(guān)的定義，提出了電能表動態(tài)特性測試涉及的科學問題，即：動態(tài)測試激勵信號的建模、測試對象的系統(tǒng)建模、被測對象量值的測量與溯源方法。進而，提出了電能表動態(tài)測試激勵信號建模和動態(tài)系統(tǒng)建模的具體要求。通過對比控制系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、傳感器的動態(tài)建模研究現(xiàn)狀，指出電能表的系統(tǒng)建模屬于非線性、帶通、多變量輸入一輸出的復雜測量系統(tǒng)建模。同時，指出針對控制系統(tǒng)、傳感器采用的系統(tǒng)建模、測試信號建模和校準方法，不適合電能表的動態(tài)特性測試。