三相电能表小电流需量示值误差异常原因分析及对策

刘 蜜，刘美明，郑加涛，蔡浚远，王世英

（国网山东省电力公司电力科学研究院，山东 济南 250003）

三相电能表小电流需量示值误差异常原因分析及对策

刘 蜜，刘美明，郑加涛，蔡浚远，王世英

（国网山东省电力公司电力科学研究院，山东 济南 250003）

随着计量资产集中化管理及电能表集中检定业务的开展，国网山东省电力公司计量中心承担全省供电公司电能表集中检定、统一配送任务。面对电能表大规模需求数量，其检定质量关系着全省供用电双方利益。强化到货抽检，处理质量问题，是重要的质量管控工作。针对某厂家生产的某型号三相电能表在进行到货抽样检定中出现小电流需量示值误差异常问题，介绍三相电能表需量示值误差试验方法，分析原因，并提出相应对策。

电能表；抽样检定；最大需量；需量示值误差

0 引言

电能表的需量是指一个规定时间间隔内功率的平均值［1］。最大需量是指规定时间段内记录的需量的最大值。为确保用电安全及用户容量配置合理，某些条件下最大需量可以作为向工业用户结算基本电费的依据，其计量准确性关系着供用电双方利益。JJG 596—2014《最大需量电能表》和 DL/T 1485—2015《三相智能电能表技术规范》都对三相电能表最大需量的测量准确度提出了要求。在三相电能表的抽检及全检试验中，需量示值误差是一项重要试验。

近期，国网山东省电力公司计量中心（以下简称省计量中心）对某厂家供货的某型号1级10（100）A三相电能表，按照国网公司到货验收要求，随机抽取500只做抽样检定。为了对电能表质量严格把关，检定中对各项试验误差在JJG 596—2014规程［2］要求的基础上做了内控。其中，对1级10（100）A三相电能表的需量示值误差试验在负载点0.1Ib的误差限要求为±1.0%。检定过程中发现，500只被测电能表在测量负载点0.1Ib的需量示值误差结果全部为+1.0%，且被测电能表的最大需量都为0.666 7 kW，虽然不超差，但是结果太过一致，与以往检定情况不符。

为了对批量到货电能表质量把好关，对该三相电能表在测量负载点0.1Ib需量示值误差结果一致现象产生的原因进行分析，并提出相应改进对策。

1 需量示值误差试验方法

试验开始前将电能表需量清零，并将电能表的需量周期设置为15 min，滑差时间1 min。在参比频率、参比温度、电压线路加参比电压、电流线路通电流 0.1Ib（0.1In）、Ib（In）和 Imax，cosφ=1 条件下，电能表连续运行18 min，滑差3次，读取电能表最大需量，按式（1）计算需量示值误差［1］：

式中：γP为被测电能表的需量示值误差，%；P为被测电能表的最大需量示值，kW；P0为由标准电能表计算得出的施加在被测电能表的实际功率，kW。

在参比条件下，不同负载点的需量示值误差限应满足［1］：

式中：δp为电能表的需量示值误差限，%；X为电能表的等级；Pn为电能表的额定功率，kW；P为测量负载点功率，kW。

按式（2）得出1级10（100）A三相电能表在不同负载电流的误差范围如表1所示。

表1 不同负载电流的需量示值误差限

2 电能表小电流需量示值误差异常原因分析

分析问题可能产生的原因：一是检定装置在负载电流0.1Ib的输出是否准确；二是电能表本身需量计量方法是否存在不足。

2.1 检定装置小电流输出准确性分析

在500只样表抽检中我们使用的检定装置是DZ603-40型三相电能表检定装置（以下简称DZ603-40型装置）。为了对该装置的试验结果作对比，使用CL3001D-16型三相电能表检定装置，设置相同试验参数，随机抽取50只该型号电能表做需量示值误差试验，结果得出50只被测电能表在负载点0.1Ib的需量示值误差结果全部为+1.0%，且最大需量都为0.666 7 kW，与DZ603-40型装置的检定结果一样。以上试验所使用的检定装置的周期检定经山东省计量科学研究院检定各项输出指标满足要求，可以确认检定装置在负载电流0.1Ib的输出准确［3］。

2.2 三相电能表需量计量方法分析

该型号三相电能表需量计量方法采用脉冲计量法［4］。即电能表内部计算需量的原理是采用计量芯片输出电量脉冲到微处理器进行计算，计算时将每个需量周期内累计的脉冲数根据计量芯片输出的脉冲常数和需量周期算出需量，同时通过分频按照电能表的脉冲常数输出脉冲信号。三相电能表内部计算需量原理如图1所示。

图1 需量计算原理

该型号三相电能表计量芯片的脉冲常数出厂设置是300 imp/kWh，与三相电能表的脉冲常数相同。以下根据脉冲计量法对电能表需量进行计算，并据此分析对需量示值误差结果的影响。

首先计算三相电能表计量芯片输出的脉冲间隔TP

式中：TP为计量芯片输出的脉冲间隔，s；P为当前功率，W；C为电能表计量芯片的脉冲常数，imp/kWh。

即电压220 V，电流1 A，电能表计量芯片的脉冲常数为300 imp/kWh，计算得出脉冲间隔TP为18.181 8 s。电能表需量周期为15 min，则需量区间为T＝15×60＝900 s，折算脉冲个数为 900/18.181 8＝49.5个。因为采用电量脉冲计算需量，只能取整数个脉冲，理论上计算需量的脉冲个数可能49个，可能50个。由于最大需量指规定的周期或结算周期内所记录的需量的最大值，因此计算需量的脉冲个数最可能取50个，即多计0.5个脉冲。

采用脉冲计量法计算需量［5］

式中：P为电能表需量示值，kW；m为累计脉冲数，imp；C为电能表计量芯片的脉冲常数，imp/kWh；T为最大需量测量周期，15 min。

按照式（4），当最大需量的脉冲个数取50个时，得到的电能表最大需量示值为P=0.666 7 kW，与电能表在检定装置上做需量示值误差试验时实际测得的最大需量示值一致。当电能表在参比电压220 V、电流0.1Ib运行，当负载稳定时，理论功率值P=3UI=0.66 kW。

也就是说，当电能表计量芯片的脉冲常数为300 imp/kWh时候，采用脉冲计量法计算需量，根据式（1）计算得到理论需量示值误差为（0.666 7-0.66）/0.66×100%=+1.0%，与电能表在检定装置上做需量示值误差试验时的误差结果吻合。

分析发现，由于该型号三相电能表计量芯片的脉冲常数为300 imp/kWh，在负载电流0.1Ib时，根据式（3）折算的脉冲个数较少，导致使用式（4）计算需量时，由于分母固定不变，造成多计0.5个脉冲，就会影响需量示值误差结果1.0%（此时默认电量误差为0），对需量示值误差的计算产生较大影响。

3 对策

通过试验分析，该批三相电能表需量示值误差在负载电流0.1Ib出现结果一致为+1.0%，原因是电能表内计量芯片输出的脉冲常数设置较低。当功率较小时，相应折算的脉冲个数较少，导致即使一个脉冲的增减所计算出的需量与理论值相差较大，表现为该负载点的需量示值误差结果较大。因此，要求电能表厂家对该批三相电能表内计量芯片输出的脉冲常数进行修改。修改为计量芯片输出的脉冲常数设置为 1 500 imp/kWh， 即为原 300 imp/kWh的整数倍。计量芯片输出的脉冲被微处理器接收，通过整数分频后按照300 imp/kWh的脉冲常数输出，即电能表微处理器接收到5个计量芯片的脉冲，则向电能表外部输出一个脉冲。原常数300 imp/kW时会对需量示值误差结果造成1.0%的影响，常数设置为1 500 imp/kWh后，理论上对需量示值误差结果的影响缩小为1.0%/5＝0.2%，该设置可以降低电能表在小功率时，采用脉冲计量法计算需量对需量示值误差结果的影响。

经试验验证，该批三相电能表经修改计量芯片输出的脉冲常数后，需量示值误差试验检定合格的电能表，其在负载电流0.1Ib的最大需量不再统一显示0.666 7 kW，并且批量抽检结果显示，在负载电流0.1Ib时的需量示值误差均在±0.2%范围内。

4 结语

该批三相电能表全部返厂，经过修改计量芯片输出脉冲常数后返回实验室继续检定，其需量示值误差试验全部合格且负载电流0.1Ib时的误差保持在±0.2%范围内。在相继到货的该三相电能表检定中，未发现此类问题，结果验证对计量芯片输出脉冲常数的修改正确有效，提高了三相电能表需量示值误差试验的准确性，确保省计量中心对电能表质量管控到位。

［1］刘沛，姜鹏飞.最大需量电能表检定规程［M］.北京：中国质检出版社，2014.

［2］唐虹，杨晓西.电子式交流电能表检定规程［M］.北京：中国质检出版社，2012.

［3］周航，罗威，郑天.小电流智能电能表需量示值误差测试技术研究［J］.陕西电力，2012，40（2）：74－76.

［4］冯小英，储昭碧.基于能量脉冲的变参数多时段最大需量算法［J］.计量技术，2008 （1）：7－9.

［5］陈萍，周善超.多功能电能表需量计量方法的分析和研究［J］.计量与测试技术，2008，35（9）：6－7，10.

Cause Analysis and Countermeasures of the Abnormal Demand Indication Error of Three-phase Electric Energy Meters

LIU Mi，LIU Meiming，ZHENG Jiatao，CAI Junyuan，WANG Shiying
（State grid Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250003，China）

Coming along with the centralized management of the measuring assets and the implementation of the electric energy meter verification，Shandong Electric Power Metering Center takes on the tasks verification of the electric energy meters，bided and procured by the State Grid and distribute them to the province’s power supply company.Facing the large demand for electric energy meter，the verification standard is of great importance to the interests of both the supply and demand sides.Enhancing the sampling and test as well as dealing with the quality problems are important quality control tasks involved.By reviewing the investigation of an error of indicated small current demand found in the sampling inspection of a batch of one type of three-phase electric energy meter，the test method of the indicated demand error of the three-phase energy meter is introduced.The cause of the error is analyzed and the solution to the problem is proposed.

electric energy meter；sampling test；maximum demand；demand indication error

TM933

A

1007－9904（2017）10－0022－03

2017－06－09

刘 蜜（1985），女，工程师，从事电能计量技术工作。