检定电能表的圈数设定问题探讨

徐 扬

（广东电网有限公司韶关供电局，广东 韶关 512026）

0 引 言

电能作为一项重要的能源，被广泛应用于国民经济的各个领域。电能表作为重要的电能计量器具，已被国家质检总局列为依法管理、强制检定的范围。随着智能电能表的普及，对电能表的准确度、计量可靠性的要求日益提高。在使用标准电能表法检定电子式电能表时，合理设置圈数可以有效减少测量误差，提高计量准确度。

标准电能表法包括以下三种方法：定低频脉冲比较法、高频脉冲数预置法和定时比较法。我国的电能表检验装置生产企业基本采用的是高频脉冲预置法，这在国家计量检定规程JJG-596-2012《电子式交流电能表》、JJG307-2006《机电式交流电能表》、JJG597-2005《交流电能表检定规程》和JJG1085-2013《标准电能表》中均有规定。

高频脉冲数预置法主要是记读标准表在被检表输出N个低频脉冲时输出的高频脉冲数m，然后与算定（预置）的高频脉冲数相比较，从而计算被检表的相对误差[1]。

JJG307-2006《电子式交流电能表》中6.4.5.4款提到“算定（或预置）脉冲数、功率表或功率源显示位数和显示被检电能表误差的小数位数”，如表1所示[2]。

同时，每次测试时限不少于5 s。但是，规程未对具体脉冲数或圈数的设定进行说明。因此，以下将根据实际的计量检定工作经验，结合规程要求，对检定电能表基本误差的圈数设定进行探讨。

1 标准电能表基本误差的计算方法

1.1 电能表相对误差的通用公式

由电能表的工作原理可知，电能表的转数N与负载消耗的电能W成正比，即：

其中，C为电能常数，表示计度器每记录1 kW·h的电量转盘的转数。实际中，电能表因为存在误差，转完N转所需会有所改变，此时负载实际消耗的电能为：

其中，C'为电能表的实际常数，与电能表的误差特性相关。

对标志完全相同的一批被检电能表，可用一台标准电能表校核常数。将各被检表与标准表的同相电流线路串联，电压线路并联，在参比电压、最大电流及cosδ(sinδ)=1的条件下运行一段时间。停止运行后，按式（3）计算每个被检表的误差γ，要求γ不超过基本误差限：

表1 算定（或预置）脉冲数、功率表或功率源显示位数和显示被检电能表误差的小数位数

式中：γ0为标准表的已定系统误差，不需修正时，γ0=0；W'为每台被检电能表停止运行与运行前示值之差；W 为标准电能表显示的电能值，单位kW·h。

由式（2）和式（3），可得到电能表相对误差的通用公式为：

式（4）表明电能表的实际常数C'与电能表的额定常数C接近的程度[3]。

1.2 用标准电能表法检定电能表的相对误差计算公式

我国电能表检验装置生产企业基本采用高频脉冲数预置法。标准电能表和被检表都在连续运行的情况下，用被检表输出的脉冲控制标准表的计数，这时标准表算定（预置）高频脉冲数m0为：

式中，N为被检电能表高频脉冲数；C0为标准表脉冲常数；CL为被检表脉冲数常数；KI和KU分别为标准表外接的电流互感器电流比和电压互感器电压比。当没有外接的电流、电压互感器时，KI和KU都等于1[4]。

对铭牌上标有电流互感器变比KL或电压互感器变比KY经互感器接入式的电能表，算定脉冲数m0为：

2 脉冲数的设定

由于标准电能表和被检电能表输出的脉冲序列不均匀，可能会在启动计数和停止计数的瞬间出现±1个脉冲的误差。为了降低误差的偏差值，要求标准电能表测得的脉冲数应足够多。

于是，有：

其中，N为检定机电式交流电能表基本误差时所要设定的脉冲数，即圈数。以型号YC-1891D、准确度等级为0.1级的单相电能表标准装置，匹配型号为SZ-01A-K3、准确度等级为0.05级的多功能标准电能表为例，进行具体的计算及分析。被检电能表准确度等级为2.0级，参数为220 V，5（20） A，脉冲常数为3 200 imp/（kW·h）。根据JJG596-2012第6.4.5.2条要求，算定（或预置）脉冲数和实测脉冲数满足表1的规定，即m0必须大于等于100 000[2]。SZ-01A-K3型多功能标准电能表的脉冲常数如表2所示。

当负载电流为15 A时，约等于2个脉冲常数，即：

同理，可得其余在检定不同负载电流时所设定的圈数，如表3所示。

表3 理论上检定各负载电流点所设定脉冲数

表2所列为理论上被检表在各负载电流下至少要求设定的圈数，符合规程JJG597-2005第4.3.3条“装置显示被检表误差时，误差分辨率应不超过被检表最大允许误差的1/100”的要求[3]。而JJG307-2006中规定“每次测试时限不低于5 s”[2]，故实际检定中，必须考虑测试时间不得过短，如表4所示。设定的圈数越多，标准表累计的脉冲数越多，误差分辨率也随之提高，每个检定点的测量时间也越长。检定人员应该合理平衡检定时间与误差分辨率之间的矛盾，在满足检定分辨率的前提下，选择最短的测量时间[5]。

表4 实际上检定各负载电流点所设定脉冲数

3 结 论

电能表作为重要的计量器具，检定结果的准确性和严谨性关系着广大民众的生产和生活利益。虽然国家计量检定规程JJG-596-2012《电子式交流电能表》、JJG307-2006《机电式交流电能表》、JJG597-2005《交流电能表检定规程》和JJG1085-2013《标准电能表》明确规定了相关的测试项目，但是还存在不完善之处，如未明确规定检定电能表所设定的圈数等。所以，实际检定中，检定人员应根据装置的误差计算模型、标准电能表的高频脉冲常数、被检电能表的以及被测点的额定负载大小，计算满足精确度等级要求的最优圈数，在保证计量效率的同时，提高检定结果的准确性和可靠性，有效发挥电能表的计量作用。

表2 多功能标准电能表的脉冲常数/（imp/（kW·h））