电能计量误差与电能计费问题分析

黄书怀

摘 要：随着社会主义经济制度的改革，我国的社会经济和国民生活水平都得到了很大的提高。经济的迅速发展和科学技术的进步，促进了我国电力的发展。电量需求的逐渐增加，需要加强对电能的计量误差和电能计费的管理。通过简述有功电能的计量，分析电能计量的误差，探讨电能计量误差和计费之间的关系。

关键词：电能计量；误差分析；电能计费；问题分析

中图分类号：TM930.1 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）01-0023-02

电力的经济效益主要通过电能计费实施。在电力企业的经营管理过程中，提高电能计量的准确性和电能计费的公正性、合理性，是提高电力企业经济效益的有效途径。要想做好电力系统中电能计量和电能计费工作，需要提高电力企业的经营管理水平，加大资金投入，应用科学的技术和方法，从而避免电力企业的损失，促进电力企业的发展。

1 有功电能的计量

我国电力系统的发展，促进了电子技术的提高。随着各种用电设备的增加，电网中的非线性负荷也日益增多。这些非线性负荷，会在电网中产生谐波电流，导致电压和电流发生畸形变化。电网的谐波污染，会对附加的谐波电能造成一定的损耗。计算谐波电能，需要进行有功电能的计量。

有功电能在一定的时间内，可以用W=P×t表示，P代表平均的有功功率，t代表的是有功功率的计量时间。求这段时间内的有功电能，可以利用这个公式，通过对这段时间内的有功功率平均值的计算来实现。在三相四线制对称的电力系统中，如果电路中存在谐波，那么电路中平均功率和功率交流量的总和就是电力的瞬时功率。电力瞬时功率中一周期的平均值，被称为电力的有功功率。因此，可以用上述方法求出电力的瞬时功率，再求电力的有功功率。保证电力直流分量的无衰减通过，可以利用低通滤波器消除瞬时功率中的谐波。

2 电能计量误差的分析

全数字式的电能表功能检测，一般情况下，对前置低通滤波器的使用都是在电力的检测通道中，根据实际的电能计量需要进行截止频率的设置。虽然在电力中使用前置低通滤波器可以有效的消除电力谐波，但是，在进行电能计量的时候会产生一定的影响，出现计量误差。电能计量中出现误差的原因，主要有以下几方面。

2.1 具有不可估计性

有功电能的产生，需要一定的条件。例如，电压和电流必须保证相同的频率。因为这个特定的条件，在有功电能的计量过程中，使用前置低通滤波器滤除高频分量的时候，可能会造成部分有用信息的损失。但是，在不同的电路中，存在不同的高频分量，所以，高频分量是不确定的。在进行电能的计量过程中，产生的计量误差，具有不可估计性。

2.2 功率因素角的改变

在电路中使用前置滤波器虽然消除了电能中的谐波，但是会对电力系统中不同的频率信号造成一定的影响，致使不同相移的产生，进而导致功率因素角的改变，造成电能的计量出现误差。综合这些观点可知，电能中产生计量误差的主要原因就是前置滤波器。下面分析前置滤波器对电能计量造成的影响。

2.2.1 理想状态下的影响

当电路中的前置滤波器处于理想工作状态时，通常情况下，电压的有效值是1，电流的有效值和电压的有效值相同，存在阻性负载。这个时候，需要用到前置滤波器，属于两阶的巴特沃思模拟滤波器，拥有1 000 Hz的截止频率。当实际的电能有功功率值达到3的时候，计量会出现误差。电能的计量积分，因为滤波器的动态响应，在一定的时间内，会出现相位延时的问题。如果要对电能计量的实时性进行考虑，需要在数据处理模块中进行延时误差的补偿。不同的相移由不同的谐波造成，可以直接利用基波下的方法处理。

2.2.2 含有高次谐波情况下的影响

在电力系统运行过程中，存在高次谐波的时候，电压和电流包含相同的50 Hz和2 800 Hz的频率成分。50 Hz和2 800 Hz的有效值不同，分别为1和0.1。在计算的过程中，应用同样的取向位进行。在含有高次谐波的电能计量过程中，同样应用1 000 Hz截止频率的两阶巴特沃思模拟滤波器。电能计量的误差随着高次谐波的频率会发生一定的变化。例如，高次谐波的频率和前置滤波器的截止频率值的差异越小，计量的误差就越大，而且高次谐波的占有率也会影响到电能计量的误差值，两者成正比关系。所以，在进行电能计量的过程中，应该重视高次谐波的影响，保证截止频率的合理设置。

2.3 滤波器的选择

可以在电力系统中运行的滤波器有很多种，选择合适的滤波器消除电力中的谐波，可以有效地避免前置滤波器造成的计量误差问题。瞬时功率包括电力系统中的直流分量，在理想的电力运行状态中，直流分量的值为0。直流分量，从某种特定的程度上说，也是电力系统的有功功率。通常情况下，求电力的有功功率，有以下方法：①通过低通滤波器，进行电能有功功率的计量。一般情况下，电能的交流分量，150 Hz是最小频率，所以在进行低通滤波器的选择时，要保证低通滤波器的截止频率不超过150 Hz。②利用平均滤波器，保证电力谐波的滤除。根据低通滤波器和平均滤波器之间的比较，发现平均滤波器中的瞬时功率相对来说比较稳定，所以在电能的计量过程中，可以应用平均滤波器减少计量误差。

3 电能计量误差和计费的探讨

目前，我国的电量计费是电力经济效益提高的主要问题。在电力企业的经济管理过程中，电量的计费应该包括基波有功功率的计量和谐波有功功率的计量。但是，目前我国的电量计费，缺少统一的谐波功率收费标准。所以，电量计费的主要设备——电表，它的计量功能很重要。在我国的供电系统中，目前主要应用感应式和电子式电能表两种计量装置。工作原理和工作结构的不同，对感应式电能表有较大的影响，限制了感应电能表发挥良好的工作性能。例如，在感应式电能表的运行过程中，必须保证电压和电流处于理想的运行状态。如果电力系统的非线性电气性能致使谐波产生，电能的计量总和就会产生误差。

保证电能计量的真实性和准确性，需要用科学的计量方法，选择合适的电能表种类记录用户实际的用电情况，进行统计和计量。在进行电量计费的过程中，应该选择合理的计费方法，保证电力企业的经济效益，保护用户的用电权益。例如，计费的时候，分开计算基波有功功率的电量和谐波有功功率的电量，结合电力企业的发展情况和用户实际的用电情况，制订不同的收费标准，保证电量计费的合理性。

电力企业的迅速发展，需要我们提高电力安全意识。在进行电能计量的过程中，对于电力系统中产生的谐波可以通过安全的滤波器进行消除，不能盲目地进行谐波抑制，妨碍电能计量工作的进行，影响电力系统的安全运行。在电量计费的过程中，计费人员要规范操作，防止电力安全事故的发生，保证电量的真实性和准确性。

4 结束语

电能的计量和电量的计费，是我国电力企业经济发展的一个重要考核标准。实现对电能的准确计量，才能保证电量计费的真实性。通过科学的方法，提高电能计量和电量计费的技术水平，有利于提高电力企业的经济效益，促进电力企业的发展。

参考文献

[1]周莉，刘开培.电能计量误差分析与电能计费问题的讨论[J].电工技术学报，2005，20（02）：64-65.

[2]朱丽芬.电能计量误差分析与电能计费问题的讨论[J].科技论坛，2013，25（10）：60-61.

〔编辑：吴珍〕