计量在暂态电能质量应用探究

刘静

佛山市质量计量监督检测中心 广东佛山 528225

当代，非线性设备的广泛使用，电网电能的质量日益变差，导致电压电流波形发生很大的畸形变化，对原有电能计量装置电能计量出现不精确的情况。电气设备在进行工作过程中，不仅仅会促使简谐波变化，甚至会引起暂态电能质量出现问题，进而威胁到电网的正常运行。本文是针对电子式电能表的工作原理与误差分析、逆变焊机的工作原理、逆变焊机的仿真分析、暂态电能质量中逆变焊机工作对电能计量的影响进行简单概括，仅作参考。

1 电子式电能表的工作原理与误差分析

1.1 电子式电能表工作原理

电子式电能表开始被相关电子企业广泛应用，电子式电能表的重要特征是计量精度高、负荷特性较好、功能消耗较低，电能表的电能加计单元原理如图1示：

图1 电能表的电能计量单元原理

1.2 电子电能表的误差分析

电子式电能表运行时，相关人员可以将电流通过的信号与电压通过的信号，将这两者通过乘法器，相乘之后产生的功率就将有两种不同信号，主要目的就是为了提出即时实功率信号，所要加入的滤波器频率处于很低的状态，可以运用滤波器过滤掉已经失去作用的频率信号，减少由于无用频率信号对于整个运行过程中信号的影响，保证了计量的准确性[1]。滤波器的功能就是电网运行中已经去除部分可能会产生的直流分量。因为电子电能表的计量原理主要是利用乘法器去计算而得到的直流分量，积累相加所得到的信息，如果出现电流信号，电压中含有直流分量，就会直接导致相关人员在进行测量出现误差[2]。

2 逆变焊机的工作原理

正常状态下，暂态电能质量对于电子电能表的运行会产生如何影响，这就需要专业人员对其进行深入研究、分析。专业人员可以将逆变焊机作为研究的目标。图2是逆变焊机的工作原理。

图2 逆变焊机的工作原理

逆变焊机的工作原理，主要是对交流、直流进行整合，进而达到逆变装置变换的目标，逆变焊机的逆变部分通常会选择使用全桥逆变电路[3]。

3 逆变焊机的仿真分析

在计算逆变焊机运行消耗的电能时，专业人员可以利用电能表的模型和理想电能计量的模型进行综合计算。空载阶段时，通常情况下，电压、电流是不会发生变化的，当然就不存在计量问题，由此可知，建立负载模型时，专业人员仅仅需要对拉弧阶段与短路进行考虑。电弧负载通常是非线性负载，当遇到溶滴超常进行时，电路就会出现短路，当电路处于燃弧阶段，点和负载则变为非线性负载，在逆变焊机电路运行中，短路。燃弧阶段会出现交替运行的情况、由于这两种电路运行阶段，负载不同，当当电弧长度y＞0时，电路处于燃弧阶段，气负载电压时U=k+yp+。

在此公式中，k，p，kr时常数，相关人员可以将k设置为20V，p设置为2V/mm，kr为25A/V，y在已经固定的中心数值范围之内变化，对于使用的运条不同，施工人员的技术与身体情况，这两者都会对电焊长度的变化幅度产生很大影响，同时也对变化频率、变化规律有部分影响，专业人员可以从工程学理论开始分析进而创建焊机负载模型。一般而言，施工人员使用运条通常的动作频率为1秒3到5次。，而技术熟练的情况下，一般不会出现太大波动，根据这些可以研究相关人员在进行工作时，焊接操作波动对电压、电流的影响，我们可以使：

y=2+1．5sin（6πt）

当出现短路情况，负载电阻就会变得非常小，相关人员在运用一般的焊条时候，可以将焊条电阻设置为0．01Ω，根据公式可以推导出在拉弧阶段，电流与电压的关系为：

I=25×［U-20-4-3sin（6πt）]

短路时候，电压与电流关系是：

I=100U

通过理论分析相关人员可以建立在模型。根据相关资料可知，通常情况短路时间约占拉弧时间的3%，相关人员可以通过控制开关满足相关焊接要求。相关人员可以从电源端输入交流电压，线电压设置为380V，经过整流、滤波装置，电压已经开始从三相交流电变成直流电流，再经过滤波作用获得表较小的直流电压，将直流电压通过变压装置。

4 暂态电能质量中逆变焊机工作对电能计量的影响

一般来说，焊机工作周期大约是10分钟左右，在施工过程中，焊接人员可以优先焊接6分钟，相关人员可以将焊接过程中一个时间段作为参考标准去研究，通过改变占空比来对焊机的功率进行适当调节，进而去研究暂态质量对电能计量的影响[4]。

4.1 占空比32%

专业人员可以根据对逆变电路的分析来明确逆变焊机仿真模型的大概框架，从而获得电压短的输出波形图。当占空比时32%，经过10秒之后电能功率20380J，而电能消耗理论值20797J，得到计量误差2．005%。

4.2 占空比22%

在逆变电路中，相关人员可以通过运行该仿真电路模型，获得逆变焊机输出端电压波形，占空比处于22%时，大概经过10s秒相电能表计量得到的电能是1220J，单相电能消耗的数值为10426J，通过电能量比较少计量了618J，计量误差达1．976%，减少了误差，保证计量的准确性。

4.3 占空比12%

相关人员可以能提供过仿真分析得到仿真电路的大概模型，进而得到电压输出端的波形图，占空比为12%，10秒过后单项电能表的点能为3310J，单相电能S所消耗理论值为3374J，电能表相比理论值少计量192J，计量误差达到1．897%，功率差是19．2W。

4.4 电能误差分析

逆变电路占空比不同，也会出现不同的计量误，对电能计量的影响也会不断变化，逆变焊机电路占空比不断增加，误差就会越大。

5 结语

电力系统运行过程中，相关人员需要对逆变焊机的暂态电能质量进行整体的分析与研究，利用相关科技软件来建立出逆变焊机的仿真模型，根据模型分析暂态电能质量的影响，相关人员可以通过调节占空比控制逆变焊机的电流与电压，提高电能计量的精确性。