智能电能表国内外标准分析及开展全性能检测的可行性分析

樊桦

摘 要：文章主要叙述了电能表的分类。国内外电能表标准的比对，IEC标准中将要求分为机械要求、电气要求、气候要求、准确度要求，及开展电能表全性能检测急需解决的问题。

关键词：种类；标准；影响量；检测问题

1 电能表的分类

电能表按类别划分一般有以下几种：

1.1 按所测电流类型分为：直流电能表和交流电能表

1.2 按用途可分为：单相电能表、三相电能表、特殊用途电能表（如标准电能表、最大需量表、脉冲电能表、预付费电能表、多费率电能表等）、多功能电能表、智能电能表。

1.3 按计量单元驱动方式分为：感应式电能表和静止式电能表。

按准确度等级分为：0.01级、0.02级、0.05级、0.1级、0.2S级、0.5S级、1级、2级、3级电能表，其中0.01级～0.1级为标准电能表，0.2S～3级为安装式电能表。

2 国内外电能表标准分析对比

电能是目前世界上使用最为广泛的一种能源，作为计量电能的电能表受到了世界各国的普遍重视，世界各国都制定有电能表的标准。综观众多国家的标准，虽有种种差别，但可以IEC（国际电工委员会）、美国和日本的标准作为代表。也就是说掌握了这几个标准则基本可以消除了电能表国际贸易的技术壁垒。

IEC标准是世界上最有影响的标准，目前大约为20多个国家或地区所采用（区别在于采用程度不同）。在欧洲几乎所有国家都等同采用，亚洲也有很多国家，如印度、巴基斯坦等在采用。我国也是采用IEC标准的国家。

美国标准除在其本土使用外，在加拿大、墨西哥及中、南美的其它一些国家都有使用。美国国家标准ANSI C12自1910年第一次出版后，至今已修订了多次。日本标准除在本国使用外，在东南亚的一些国家也有所使用。

这三种电能表标准在技术要求上有许多共同之处，也存在着一些差别，而且即使同样的要求，由于测试水平和测试条件的不同，也有差别。正是这些差别体现了标准的水平。

2.1 IEC专门的技术委员会（TC13）制定的电能表标准

IEC专门的技术委员会（TC13）负责制定以电能表为主的有关电能测量的标准。TC13将调整后的标准体系包含已制定和正在制定的标准共45个，按不同专业划分为九个分区：

2.1.1 IEC 62051：电能测量—术语

2.1.2 IEC 62052：电能测量设备—通用要求（包括通用的定义、要求、试验和试验条件）

2.1.3 IEC 62053：电能测量设备—特殊要求（按具体设备分别制定要求）

2.1.4 IEC 62054：电能测量设备—费率和负荷控制─特殊要求

2.1.5 IEC 62055：电能测量—付费售电系统

2.1.6 IEC 62056：电能测量—抄表、费率和负荷控制的数据交换

2.1.7 IEC 62057：电能测量—试验设备

2.1.8 IEC 62058：电能测量设备—验收检验

2.1.9 IEC 62059：电能测量设备—可靠性

2.2 美国标准ANSI C12

美国标准ANSI C12系列现行标准有6个：

2.2.1 ANSI C12.1 电能表规范

2.2.2 ANSI C12.10 机电式电能表

2.2.3 ANSI C12.18 ANSI 2型光口协议规范

2.2.4 ANSI C12.19 公用事业终端设备的表格

2.2.5 ANSI C12.20 0.2级和0.5级静止式电能表

2.2.6 ANSI C12.21 电话网络通信协议规范

2.3 日本标准JIS C12

日本标准JIS C12系列现行标准也有6个：

2.3.1 JIS C1210 电能表通则

2.3.2 JIS C1211 直接接入式交流电能表

2.3.3 JIS C1216 经仪用互感器接入式交流电能表

2.3.4 JIS C1263 无功电能表

2.3.5 JIS C1281 电能表耐气候性能

2.3.6 JIS C1283 有功、无功电能及最大需量的遥测装置

2.4 ANSI标准与IEC标准的比较

一般ANSI仪表和一般IEC仪表之间的最明显区别是：ANSI仪表为圆形，可插入插座，而IEC仪表为矩形，设计了接线盒以接受带条纹的电线。这些式样开发于20世纪初，受到IEC仪表主要用于室内（或保护罩内）而ANSI仪表主要用于室外的影响，由于ANSI用于室外，所以它的工作温度范围更广，提供更佳的气候保护。但是必须指出，ANSI标准还确定了无插座的仪表式样（带有为条纹电线而设计的接线盒），IEC标准具有针对室外仪表的一整套扩大的温度范围。

两套标准之间有许多相似之处。由于IEC和ANSI仪表的主要功能相同，所以这两套标准规定了许多相同的测试。它们都规定了起动电流、蠕变和一系列负载电流的准确度、电压和功率因数等性能测试，规定了不受电压浪涌、电流浪涌、磁场、静电放电和无线电干扰等外界影响的情况。但是，由于测试等级和测试条件方面存在的差异，IEC和ANSI仪表并非在完全相同的条件下接受测试。两套标准均适用于50Hz和60Hz的频率。

IEC标准中省略的一个重要方面是接线盒的尺寸。ANSI标准完整规定了插座型仪表（S底座）和接线盒仪表（A底座）外部接口的尺寸和形状。

ANSI和IEC通信标准之间有部分兼容性。

2.5 ANSI电能表标准与IEC电能表标准技术要求对比

IEC标准中将要求分为机械要求、电气要求、气候要求、准确度要求共28项试验，ANSI标准中将性能要求分为准确度的内部影响和外部影响二类共28项试验。二个标准对一些技术要求的分类自有其内在的逻辑，但因电能表的主要功能就是用于测量电能的，所以对电能表应具有的基本性能要求应是一致的。下面对这些要求的异同作一简要分析对比。

2.5.1 关于负载特性

所谓负载特性是指电能表在各种不同电流负载下对电能测量的准确度。这应是电能表的最基本的要求，也是体现电能表内在品质的主要指标，对此二个标准有不同的表述。有关内容见表1。

在不同功率因数时，不同电流负载相对的允许误差改变。

从上表可看出，ANSI标准要求仪表在不同电流负载时，计量的一致性须控制在一定范围内。就是要求仪表的误差特性曲线要平直。

2.5.2 关于影响量影响

关于影响量，IEC给出的定义是：“可能影响仪表工作特性的任一量，一般为外部量。”由影响量引起仪表的误差改变即为影响量影响，亦称为附加误差。IEC规定的影响量基本上是相对于参比条件（reference condition）的改变；美国标准将其分别列为对准确度的内部和外部影响。以IEC标准为参照，列表比较如下（见表2）。

ANSI没列的影响量并不表示没有影响，而是这些量不应引起电能表的误差改变。

2.5.3 关于绝缘

对仪表的绝缘要求是涉及人身和仪表本身安全的一个指标。IEC标准规定了交流电压和脉冲电压二个试验；美国标准只规定交流电压试验，见表3。

2.5.4 关于机械要求

IEC标准的机械要求可分为两部分，一部分是对电能表的各零部件的要求，一部分是外部机械物理量的试验。这些试验共五项，包括：振动试验、冲击试验、弹簧锤试验、防尘和防水试验、耐热和阻燃试验。美国标准除对结构上有要求外，涉及机械要求的也有五项：机械冲击、运输跌落、机械振动、运输振动和防雨水。冲击和振动二个标准都有，但其试验参数和试验条件是不一样的。

2.5.5 关于使用环境温度

环境温度对电能表的计量准确度有较大的影响，二个标准对不同使用环境的电能表的温度特性提出了要求。IEC按不同使用环境分为户内用表和户外用表；而美国只有户外用表，见表4。

对于在温度范围内的误差改变，IEC规定，在规定工作范围内以平均温度系数表示（%/K），在工作极限范围内只要求能连续地运行。美国标准则规定在规定工作范围的两极端温度时的允许的误差改变，在极限工作范围内能连续地运行。

2.5.6 关于气候影响

气候条件对电能表影响的试验，IEC规定了四项试验，即高温度试验、低温试验、交变湿热试验和阳光幅射试验。美国标准有贮存温度影响、相对湿度影响、气候模拟试验和盐雾试验等四项。

2.5.7 关于机械结构

以上仅涉及静止式电能表的有关技术性能，而对仪表机械结构上的一些要求各国的差异更为显著。所以IEC没有对此作出具体规定，让各国家委员会去制定相应的标准。而美国以及其它国家都有外形尺寸、安装尺寸及端子的排列和尺寸方面的规定或专门标准。在研究电能表国际标准时也应对这些内容引起重视。

2.5.8 关于仪表等级

关于仪表等级的分类，IEC是按准确度来分的，即仪表在电能测量时所允许的最大百分数误差。如IEC将仪表分为2级、1级、0.5级、0.2级，即允许的最大误差为2%、1%、0.5%和0.2%。而美国则是以最大电流来分等级的，并以此决定仪表的负载特性。如class100、class200分别表示仪表的最大电流为100A和200A。

3 开展符合IEC标准和ANSI标准的电能表全性能检测需解决的问题

开展符合IEC标准和ANSI标准的电能表全性能检测需解决以下问题：

3.1 由于在仪表机械结构上的各国的差异非常显著。所以针对不同的标准，不同的出口国需配置不同的台体。

3.2 IEC标准和ANSI标准对应的电能表电流等级（电流大小）不同，所以需要检定装置的电流容量满足相应标准要求。

3.3 ANSI标准有运输跌落、运输振动、盐雾试验，IEC标准和国标、国电网标准没有此项试验，需配置相应检测设备。

3.4 通讯协议不同

国内智能电能表通讯和安全认证方面的技术由国电网垄断。

参考文献

[1]王兆宏，徐人恒，徐民.GB/T 17215.211-2006 通用要求、试验和试验条件[Z].2006.

[2]薛德晋，徐茂林，杨晓西.GB/T 17215.322-2008静止式有功电能表（0.2S级和0.5S级） [Z].2008.

[3]邓文栋，徐民.GB/T 17215.323-2008静止式无功电能表（2级和3级）[Z].2008.

[4]宗建华，卢兴远.Q/GDW 364-2009 单相智能电能表技术规范[S].2009.

[5]宗建华，卢兴远.Q/GDW357-2009 0.2S级 三相智能电能表技术规范[S].2009.

[6]宗建华，卢兴远.Q/GDW 358-2009 0.5S级.三相智能电能表技术规范[S].2009.

IEC标准中将要求分为机械要求、电气要求、气候要求、准确度要求共28项试验，ANSI标准中将性能要求分为准确度的内部影响和外部影响二类共28项试验。二个标准对一些技术要求的分类自有其内在的逻辑，但因电能表的主要功能就是用于测量电能的，所以对电能表应具有的基本性能要求应是一致的。下面对这些要求的异同作一简要分析对比。

2.5.1 关于负载特性

所谓负载特性是指电能表在各种不同电流负载下对电能测量的准确度。这应是电能表的最基本的要求，也是体现电能表内在品质的主要指标，对此二个标准有不同的表述。有关内容见表1。

在不同功率因数时，不同电流负载相对的允许误差改变。

从上表可看出，ANSI标准要求仪表在不同电流负载时，计量的一致性须控制在一定范围内。就是要求仪表的误差特性曲线要平直。

2.5.2 关于影响量影响

关于影响量，IEC给出的定义是：“可能影响仪表工作特性的任一量，一般为外部量。”由影响量引起仪表的误差改变即为影响量影响，亦称为附加误差。IEC规定的影响量基本上是相对于参比条件（reference condition）的改变；美国标准将其分别列为对准确度的内部和外部影响。以IEC标准为参照，列表比较如下（见表2）。

ANSI没列的影响量并不表示没有影响，而是这些量不应引起电能表的误差改变。

2.5.3 关于绝缘

对仪表的绝缘要求是涉及人身和仪表本身安全的一个指标。IEC标准规定了交流电压和脉冲电压二个试验；美国标准只规定交流电压试验，见表3。

2.5.4 关于机械要求

IEC标准的机械要求可分为两部分，一部分是对电能表的各零部件的要求，一部分是外部机械物理量的试验。这些试验共五项，包括：振动试验、冲击试验、弹簧锤试验、防尘和防水试验、耐热和阻燃试验。美国标准除对结构上有要求外，涉及机械要求的也有五项：机械冲击、运输跌落、机械振动、运输振动和防雨水。冲击和振动二个标准都有，但其试验参数和试验条件是不一样的。

2.5.5 关于使用环境温度

环境温度对电能表的计量准确度有较大的影响，二个标准对不同使用环境的电能表的温度特性提出了要求。IEC按不同使用环境分为户内用表和户外用表；而美国只有户外用表，见表4。

对于在温度范围内的误差改变，IEC规定，在规定工作范围内以平均温度系数表示（%/K），在工作极限范围内只要求能连续地运行。美国标准则规定在规定工作范围的两极端温度时的允许的误差改变，在极限工作范围内能连续地运行。

2.5.6 关于气候影响

气候条件对电能表影响的试验，IEC规定了四项试验，即高温度试验、低温试验、交变湿热试验和阳光幅射试验。美国标准有贮存温度影响、相对湿度影响、气候模拟试验和盐雾试验等四项。

2.5.7 关于机械结构

以上仅涉及静止式电能表的有关技术性能，而对仪表机械结构上的一些要求各国的差异更为显著。所以IEC没有对此作出具体规定，让各国家委员会去制定相应的标准。而美国以及其它国家都有外形尺寸、安装尺寸及端子的排列和尺寸方面的规定或专门标准。在研究电能表国际标准时也应对这些内容引起重视。

2.5.8 关于仪表等级

关于仪表等级的分类，IEC是按准确度来分的，即仪表在电能测量时所允许的最大百分数误差。如IEC将仪表分为2级、1级、0.5级、0.2级，即允许的最大误差为2%、1%、0.5%和0.2%。而美国则是以最大电流来分等级的，并以此决定仪表的负载特性。如class100、class200分别表示仪表的最大电流为100A和200A。

3 开展符合IEC标准和ANSI标准的电能表全性能检测需解决的问题

开展符合IEC标准和ANSI标准的电能表全性能检测需解决以下问题：

3.1 由于在仪表机械结构上的各国的差异非常显著。所以针对不同的标准，不同的出口国需配置不同的台体。

3.2 IEC标准和ANSI标准对应的电能表电流等级（电流大小）不同，所以需要检定装置的电流容量满足相应标准要求。

3.3 ANSI标准有运输跌落、运输振动、盐雾试验，IEC标准和国标、国电网标准没有此项试验，需配置相应检测设备。

3.4 通讯协议不同

国内智能电能表通讯和安全认证方面的技术由国电网垄断。

参考文献

[1]王兆宏，徐人恒，徐民.GB/T 17215.211-2006 通用要求、试验和试验条件[Z].2006.

[2]薛德晋，徐茂林，杨晓西.GB/T 17215.322-2008静止式有功电能表（0.2S级和0.5S级） [Z].2008.

[3]邓文栋，徐民.GB/T 17215.323-2008静止式无功电能表（2级和3级）[Z].2008.

[4]宗建华，卢兴远.Q/GDW 364-2009 单相智能电能表技术规范[S].2009.

[5]宗建华，卢兴远.Q/GDW357-2009 0.2S级 三相智能电能表技术规范[S].2009.

[6]宗建华，卢兴远.Q/GDW 358-2009 0.5S级.三相智能电能表技术规范[S].2009.

IEC标准中将要求分为机械要求、电气要求、气候要求、准确度要求共28项试验，ANSI标准中将性能要求分为准确度的内部影响和外部影响二类共28项试验。二个标准对一些技术要求的分类自有其内在的逻辑，但因电能表的主要功能就是用于测量电能的，所以对电能表应具有的基本性能要求应是一致的。下面对这些要求的异同作一简要分析对比。

2.5.1 关于负载特性

所谓负载特性是指电能表在各种不同电流负载下对电能测量的准确度。这应是电能表的最基本的要求，也是体现电能表内在品质的主要指标，对此二个标准有不同的表述。有关内容见表1。

在不同功率因数时，不同电流负载相对的允许误差改变。

从上表可看出，ANSI标准要求仪表在不同电流负载时，计量的一致性须控制在一定范围内。就是要求仪表的误差特性曲线要平直。

2.5.2 关于影响量影响

关于影响量，IEC给出的定义是：“可能影响仪表工作特性的任一量，一般为外部量。”由影响量引起仪表的误差改变即为影响量影响，亦称为附加误差。IEC规定的影响量基本上是相对于参比条件（reference condition）的改变；美国标准将其分别列为对准确度的内部和外部影响。以IEC标准为参照，列表比较如下（见表2）。

ANSI没列的影响量并不表示没有影响，而是这些量不应引起电能表的误差改变。

2.5.3 关于绝缘

对仪表的绝缘要求是涉及人身和仪表本身安全的一个指标。IEC标准规定了交流电压和脉冲电压二个试验；美国标准只规定交流电压试验，见表3。

2.5.4 关于机械要求

IEC标准的机械要求可分为两部分，一部分是对电能表的各零部件的要求，一部分是外部机械物理量的试验。这些试验共五项，包括：振动试验、冲击试验、弹簧锤试验、防尘和防水试验、耐热和阻燃试验。美国标准除对结构上有要求外，涉及机械要求的也有五项：机械冲击、运输跌落、机械振动、运输振动和防雨水。冲击和振动二个标准都有，但其试验参数和试验条件是不一样的。

2.5.5 关于使用环境温度

环境温度对电能表的计量准确度有较大的影响，二个标准对不同使用环境的电能表的温度特性提出了要求。IEC按不同使用环境分为户内用表和户外用表；而美国只有户外用表，见表4。

对于在温度范围内的误差改变，IEC规定，在规定工作范围内以平均温度系数表示（%/K），在工作极限范围内只要求能连续地运行。美国标准则规定在规定工作范围的两极端温度时的允许的误差改变，在极限工作范围内能连续地运行。

2.5.6 关于气候影响

气候条件对电能表影响的试验，IEC规定了四项试验，即高温度试验、低温试验、交变湿热试验和阳光幅射试验。美国标准有贮存温度影响、相对湿度影响、气候模拟试验和盐雾试验等四项。

2.5.7 关于机械结构

以上仅涉及静止式电能表的有关技术性能，而对仪表机械结构上的一些要求各国的差异更为显著。所以IEC没有对此作出具体规定，让各国家委员会去制定相应的标准。而美国以及其它国家都有外形尺寸、安装尺寸及端子的排列和尺寸方面的规定或专门标准。在研究电能表国际标准时也应对这些内容引起重视。

2.5.8 关于仪表等级

关于仪表等级的分类，IEC是按准确度来分的，即仪表在电能测量时所允许的最大百分数误差。如IEC将仪表分为2级、1级、0.5级、0.2级，即允许的最大误差为2%、1%、0.5%和0.2%。而美国则是以最大电流来分等级的，并以此决定仪表的负载特性。如class100、class200分别表示仪表的最大电流为100A和200A。

3 开展符合IEC标准和ANSI标准的电能表全性能检测需解决的问题

开展符合IEC标准和ANSI标准的电能表全性能检测需解决以下问题：

3.1 由于在仪表机械结构上的各国的差异非常显著。所以针对不同的标准，不同的出口国需配置不同的台体。

3.2 IEC标准和ANSI标准对应的电能表电流等级（电流大小）不同，所以需要检定装置的电流容量满足相应标准要求。

3.3 ANSI标准有运输跌落、运输振动、盐雾试验，IEC标准和国标、国电网标准没有此项试验，需配置相应检测设备。

3.4 通讯协议不同

国内智能电能表通讯和安全认证方面的技术由国电网垄断。

参考文献

[1]王兆宏，徐人恒，徐民.GB/T 17215.211-2006 通用要求、试验和试验条件[Z].2006.

[2]薛德晋，徐茂林，杨晓西.GB/T 17215.322-2008静止式有功电能表（0.2S级和0.5S级） [Z].2008.

[3]邓文栋，徐民.GB/T 17215.323-2008静止式无功电能表（2级和3级）[Z].2008.

[4]宗建华，卢兴远.Q/GDW 364-2009 单相智能电能表技术规范[S].2009.

[5]宗建华，卢兴远.Q/GDW357-2009 0.2S级 三相智能电能表技术规范[S].2009.

[6]宗建华，卢兴远.Q/GDW 358-2009 0.5S级.三相智能电能表技术规范[S].2009.