智能电表误差的研究分析

陈嘉亮

摘 要：详细介绍了智能电能表的组成和功能，并在论述智能电能表误差来源的基础上，提出了一系列相应的解决方法，以供参考借鉴。

关键词：智能电能表；计量误差；一致性误差；误差来源

中图分类号：TM933.4 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.19.090

作为我国当今社会一种必不可少的能源，电能对提高人们生活水平和促进整个社会的发展具有重要意义。而电能表作为所耗费电能的计量工具，直接关系着用户和电力企业的利益。因此，确保电能表的计量准确性，避免误差过大十分重要。

1 智能电能表的组成及功能

智能电能表由测量单元、数据处理单元、通信单元等组成，具有电能量计量、数据处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能。

电能计量误差是电能表最基本的性能指标。单相智能电能表计量电路如图1所示。

图1 单相智能电能表功能框图

2 智能电能表的误差来源

计量电路所取的检测电流仅为外部负载电流，不包含电能表工作电源的电流，所以电能表本身的功耗不包含在电表能计量的电量内。主要误差来源有电流采样电路引起的误差、电压采样电路引起的误差、计量芯片引起的误差、影响量引起的误差和潜动性能影响轻载误差。

3 误差试验方法

3.1 误差一致性试验

电能表在参比电压、参比电流加载30 min后，测试同一批次n个被试样品。在参比电压、100%Ib、10%Ib、功率因数1和0.5 L处，被试样品的测量结果与同一测试点n个样品的平均值的最大差值不应超过一定限值。被试样品应使用同一台多表位校验装置同时测试。

3.2 误差变差试验

电能表在参比电压、参比电流加载30 min后，在参比电压、Ib、功率因数1和0.5 L处，对同一样品做第一次测试；在试验条件不变的条件下间隔5 min后，对样品做第二次测试。同一测试点处，两次测试结果的差的绝对值不应超过0.2%.

3.3 负载电流升降变差试验

电能表在参比电压、参比电流加载30 min后，按照负载电流从轻载到Imax的顺序进行首次误差测试，并记录各负载点的误差；负载电流在Imax点保持2 min后，再按照负载电流从Imax到轻载的顺序进行第二次误差测试，并记录各负载点误差。同一只被试样品在相同负载点处的误差变化的绝对值不应超过0.25%. 测试点的负载电流为0.05Ib、Ib、Imax。

4 电能表误差问题分析

4.1 误差一致性要求

误差一致性要求指同一批次数试验样品在同一测试点的测试误差与平均值间的偏差不能超过某一限定值。例如1级电能表，按国标要求，厂家出厂时Ib1.0误差应小于±0.6%，同一批一致性极限为±0.3%.

误差一致性是指被试样电能表在某点测试的误差与其他n个样品误差平均值的差值（n一般为3～6），即被检表误差减去n个样品误差平均值≤0.3%，而不是说样表在该测试点的误差小于0.3%.

例如某个生产厂家共生产10 000台单相1.0级表，作为电力公司，要求误差一致性极限为±0.3，而厂家生产10 000台单相表Ib1.0误差均在-0.2～+0.4内，所以10 000台的平均误差为+0.1，取任一台样品（Ib1.0误差为+0.4），0.4-0.1（0.1即为10 000台表的平均误差）=0.3，误差一致性是满足要求的。而且误差一致性要求的样本一般仅仅是在全性能试验的时候做的，真正批量入库的时候没有误差一致性要求，除非在招标技术规范中明确指出了误差一致性要求。《电子式交流电能表检定规程》（JJG 596—2012）中没有误差一致性判别要求。

4.2 误差变差要求

误差变差要求指对同一被试样品相同的测试点，在负荷电流为Ib、功率因数为1和0.5 L的负载点进行重复测试，相邻测试结果间的最大误差变化的绝对值不应超过0.2%.

变差也称回差或迟滞误差，在外界条件不变的前提下，使用同一仪表对某一参数进行正反行程测量，两示值之差为变差。变差反映了仪表检验时所得的上升曲线与下降曲线经常出现的不重合现象。

负载电流升降变差：电能表基本误差按照负载电流从小到大，然后从大到小的顺序进行两次测试，并记录负载点误差；在功率因数为1、负荷电流在0.05Ib～Imax变化范围内的情况下，同一只被试样品在相同负载点处的误差变化的绝对值不应超过0.25%.

4.3 测量的重复性

重复性是指在测量装置在同一工作环境，被测对象参量不变的条件下，输入量按同一方向多次全量程变化时，输入输出特性曲线的一致程度。用输入、输出特性曲线间最大偏差值ΔR与量程yFS之比的百分数来表示：

. （1）

问题描述：某供应商供货智能电能表经全检验收试验发现误差一致性不合格。

电能表误差一致性问题深层次原因分析如下。

误差一致性试验：同一批次数试验样品在同一测试点的测试误差与平均值间的偏差不能超过下表限定值。说明电能表批量生产过程中的不同电表具有不同特性，需要在生产过程中加以改进。误差一致性问题涉及采样电路元器件、计量芯片等的精度、稳定度和可靠性以及电能表生产工艺和调校工艺等。

5 智能电能表误差及一致性误差的控制

5.1 设计过程控制

合理设计计量电路，优选元器件。设计过程对控制一致性的误差非常重要。为了保证计量的精确性和降低误差，我们就必须对信号采样和信号计量电路提出更高的要求。对于电流、电压采样电路，当使用锰铜电阻或电阻网络采样时，所使用的电阻就必须是高精度、温度系数低、稳定性高的电阻。对于电能表的核心计量芯片，芯片的选型对电能表的性能至关重要。计量芯片的选型需要考虑的问题有：计量芯片实现的计量精度等级、计量芯片测量范围内的测量线性度（应保证误差在1 500∶1，动态范围内<0.1%，最好选用误差在5 000∶1，动态范围内<0.1%的计量芯片，或选用误差在8 000∶1，动态范围内<0.1%的计量芯片）、稳定度与计量芯片的批量供货的一致性。

5.2 生产过程控制

在生产时，应当尽量使生产流程标准化，在一些流程中使用自动化生产，达到产品的误差一致性要求；严格按照工艺流程，利用超声波清洗设备，并定期更换清洗液，避免清洗不干净；规范三防漆喷涂工艺，必须在高温烘干后涂三防漆，并喷涂均匀，保证厚度，同时，三防漆的材料很重要，最好采用进口醇酸树脂材料，防止产品受潮后性能受影响；加强老化工艺处理，确保出厂产品计量性能稳定、可靠；加强元器件筛选和电能表生产流程管理，提高自动化生产水平，保证产品质量的一致性。

5.3 校表流程控制

采用软件校表，提高校表、复表内控误差标准，在工艺控制上缩小初校误差范围，出厂时严格检查误差。复校内控误差范围应控制在一定范围内，如表1所示。

表1 复校内控误差范围

误差限值 Ib（cosφ=1、0.5L） 0.1Ib（cosφ=1）

±0.2% ±0.3%

5.4 计量标准器具的定期校准/检定

用0.02%级标准功率计来校正工厂生产中使用的0.05%级电能表校验仪，避免电能表校验仪的台差的影响。进一步加强对测量不确定度的研究，探究电能表设计和生产过程中的误差原因，并有针对性地改进。

6 结束语

综上所述，智能电表的误差会影响人们的日常用电，我们需要采取相应方法解决有关问题。本文就智能电表的误差进行了研究分析，希望能为相关工作提供参考。

参考文献

[1]王学伟，温丽丽，贾晓璐，等.智能电能表动态误差的OOK激励测试方法[J].电力自动化设备，2014（09）.

[2]胡晓丽.认清智能电表发展技术分析未来发展新趋势[J].电子制作，2014（22）.

〔编辑：王霞〕

Research and Analysis of Error of Smart Meter

Chen Jialiang

Abstract： This paper introduces the composition and function of the intelligent electric energy meter， and discusses the source of the error sources of the smart meter， and puts forward a series of corresponding solutions.

Key words： smart meter； measurement error； consistency error； error source