電氣工程中計量與測試技術(shù)的應(yīng)用

陳衛(wèi)中

摘要：電氣工程設(shè)備類型眾多，意味著電能計量任務(wù)更加繁重，同時對電能計量工作提出更高要求。本文首先分析了計量測試技術(shù)的類型以及造成計量誤差的原因，隨后分析電能計量測試技術(shù)的應(yīng)用方式和效果。

關(guān)鍵詞：電氣工程;計量測試技術(shù);應(yīng)用

一、計量測試技術(shù)分析

1.常用計量技術(shù)。電氣工程計量過程中通常采用電壓測量和電流互感測量兩種方式，例如在110kV計量場景中綜合使用這兩種方法，弱點側(cè)計量也是如此。對110kV執(zhí)行計量操作時，通常使用的設(shè)備是有功電能表。在電能計量過程中需要考慮到110kV交直流供電方式，電能計量之前熟練掌握計量設(shè)備使用的要求，確保在電能計量工作中合理使用計量設(shè)備。電氣工程110kV側(cè)的中性點處于接地狀態(tài)，保證電荷的均勻分布特征，最大限度降低電荷分布不均勻的現(xiàn)象，進(jìn)而保證電能計量結(jié)果的準(zhǔn)確性。如果計量某個時間段的電能大小，則需要關(guān)注到起始與結(jié)束時間點的電能計量讀數(shù)，計算兩個抄表數(shù)之差獲取電量計量結(jié)果。電氣工程變電器一般具有弱點，也為電量計量工作找到落腳點。從變電器設(shè)備弱點側(cè)開展計量工作，保障電能計量結(jié)果的精準(zhǔn)性。針對用戶終端的計量工作采用弱點側(cè)計量原理。常見的用戶終端包括日常用電環(huán)境中的常見設(shè)備，例如電氣設(shè)備、電機(jī)設(shè)備、電梯設(shè)備、中央空調(diào)系統(tǒng)等等，上述設(shè)備可能對電能計量過程產(chǎn)生干擾，具體干擾方式則是設(shè)備工作狀態(tài)下產(chǎn)生的諧波，對電能計量結(jié)果的影響不容忽視。因此在計算電能計量結(jié)果時需要注意干擾因素的影響，處理干擾因素并保證計量結(jié)果的精準(zhǔn)性。電能計量過程中需要利用到電流正弦波，要注意規(guī)避諧波因素的影響。

2.計量表誤差原因分析。目前最常見的電能表基于電磁原理設(shè)計，電磁線圈工作過程中會產(chǎn)生力矩，決定力矩大小的重要因素在于線圈功率。電能表力矩如果無法保證穩(wěn)定狀態(tài)，則會產(chǎn)生諧波效應(yīng)，降低電能計量精度;具體表現(xiàn)為電能表力矩的方向和大小都處于變化狀態(tài)。在高次諧波的影響下，對電能表的正常運行速度造成干擾，最終導(dǎo)致電能計量偏差。

電子計量表在執(zhí)行計量任務(wù)的過程中也會受到諧波干擾的影響，該類型計量設(shè)備執(zhí)行計量任務(wù)的原理在于交流采樣，獲取計量狀態(tài)下的電壓電流信號，同時包括相位角度信息。針對獲取的信號數(shù)據(jù)，利用計算機(jī)芯片讀取處理數(shù)據(jù)的性能，實現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的處理效果，形成電能計量結(jié)果。此后對電子計量表測試數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，為測試數(shù)據(jù)的顯示和存儲奠定基礎(chǔ)。計算機(jī)芯片執(zhí)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理過程相對嚴(yán)密，該過程不會產(chǎn)生誤差;造成誤差的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)信息自身的準(zhǔn)確性，在諧波影響下，數(shù)據(jù)信息采集過程精密性偏低。相比電能表計量方式，電子計量表在抗干擾、處理數(shù)據(jù)誤差方面的性能更優(yōu);計算機(jī)芯片具有良好的修正數(shù)據(jù)誤差的性能，體現(xiàn)出電子計量表測量的優(yōu)越性。因此執(zhí)行電量計量任務(wù)時，也可以從電路角度入手，通過提升電子電路結(jié)構(gòu)的完善性，提升抗干擾能力并保證測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。計量測試過程中使用的裝置基于A/D采樣原理設(shè)計，具有操作簡易、抗干擾能力弱的特征。

二、計量測試技術(shù)應(yīng)用

1.應(yīng)用概述。計量測試技術(shù)處于不斷發(fā)展?fàn)顟B(tài)，充分適應(yīng)電氣工程逐步發(fā)展的節(jié)奏，計量測試技術(shù)已經(jīng)日臻完善。但是電氣工程設(shè)備運行過程中會產(chǎn)生干擾因素，可能會影響計量測試工作的正常節(jié)奏，最終影響計量測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。另一方面，電氣工程供電系統(tǒng)承擔(dān)著非常繁重的供電任務(wù)，很多設(shè)備長期處于高負(fù)荷甚至超負(fù)荷的工作狀態(tài)，供電設(shè)備本身可能處于亞健康狀態(tài)，進(jìn)而產(chǎn)生影響電能計量精準(zhǔn)性的因素;因此在應(yīng)用計量測試技術(shù)的過程中不斷改進(jìn)技術(shù)體系，保證電能測量精準(zhǔn)性并推動電氣工程的發(fā)展。

2.電子計量表調(diào)試。電子計量表應(yīng)用過程中可能會受到諧波干擾因素的影響，為保證電子計量表的精確性，在應(yīng)用之前借助計量測試技術(shù)開展試驗工作，確定電子計量表的性能以及使用效益，保證電量計量工作的全面性，并與電力用戶的實際需求吻合。在應(yīng)用計量測試技術(shù)的過程中經(jīng)常采用A/D采樣方式，執(zhí)行采樣操作后獲取的數(shù)據(jù)信息保存在A表中，作為電能計算的參考依據(jù);借助單片機(jī)的計算功能，就可以獲取電能量計算結(jié)果。A/D采樣模式實現(xiàn)電能量計量的階段效應(yīng)，能夠獲取某一時間段內(nèi)的電能量。但是該方式適用在靜態(tài)測量環(huán)境中，如果使用環(huán)境內(nèi)存在諧波干擾現(xiàn)象，則會影響測量結(jié)果的精度。眾所周知電氣設(shè)備抗諧波干擾能力偏弱，如果電氣設(shè)備工作狀態(tài)下產(chǎn)生明顯諧波，降低電量計量結(jié)果的參考價值。因此需要對傳統(tǒng)A/D模式進(jìn)行改造升級，在充分吸收A/D采樣模式優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，借鑒時分隔乘法器的思想，將時分隔計量模式與電量計量過程相結(jié)合，由此實現(xiàn)了T型電能表。在功率計量過程中有效規(guī)模諧波影響，電量計量結(jié)果更加精準(zhǔn)。關(guān)于其他電力參數(shù)數(shù)據(jù)的采集，仍然應(yīng)用A/D采樣模式，保證電力參數(shù)和無功電能數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。這種計量測試技術(shù)實現(xiàn)功能的擴(kuò)展效應(yīng)，與此同時會造成計量成本的提升。

3.應(yīng)用效果分析。改造升級后的計量測試技術(shù)，在測量過程、測量結(jié)果精準(zhǔn)度方面表現(xiàn)出較強(qiáng)的優(yōu)越性，通過測量可以獲取更加精準(zhǔn)完善的計量結(jié)果和評級結(jié)果，測量結(jié)果與電能計量結(jié)果理論最佳狀態(tài)的差距很小。在電能計量領(lǐng)域應(yīng)用全電子式計量設(shè)施，為電子計量過程賦予更多智能化因素，同時降低計量過程成本。通過此前分析得知T表在測量過程中適應(yīng)性更強(qiáng)，在抵抗諧波干擾的情況下，獲得結(jié)果的精準(zhǔn)度相比于A表測量過程顯著提升。在電氣工程計量測試過程中，有必要推廣T表的使用。不可否認(rèn)的是高性能計量表的應(yīng)用導(dǎo)致電能調(diào)整成本的提升，但是相比于計量測試技術(shù)革新帶來的經(jīng)濟(jì)效益可以忽略不計。

結(jié)束語：電能計量測試技術(shù)仍處于不斷發(fā)展階段，在電氣工程結(jié)構(gòu)愈發(fā)縝密、設(shè)備工作原理和環(huán)境越來越復(fù)雜的情況下，需要不斷提升電能計量測試的抗干擾能力，為計量測試技術(shù)的應(yīng)用開辟更廣闊的空間。

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