单相智能电能表小电流下误差试验及数据分析

李慧

（内蒙古电力（集团）有限责任公司巴彦淖尔电业局电能计量中心,内蒙古 巴彦淖尔 015000）

引言

智能电能表作为电网最基本的单元，主要是对数据进行远程传递与分析，提高了智能电网建设与运行的效率，也是民用电收费的凭据，因此，智能电能表准确计量非常关键。智能电网及用电信息采集工作要求更换智能电表，从而达到智能电网的应用要求。但是，不少居民用户都在质疑智能电能表的轮换操作，为解决这些问题，初步对单相智能电能表小电流下误差试验及数据开展分析。

一、单相智能电能表的工作原理

单相智能电能表以电子式电能表为基础，表现出不同的功能，它的构成、工作原理类似于电子式电能表与多功能模块的融合。电子式电能表包含了众多的电子元器件，首先对用户的供电电压与电流实时采集，再以电能表集成电路对电压与电流信号科学处理，进一步形成了脉冲输出，与电能形成正比，借单片机达到了控制和显示电量的目的。感应式电能表涉及电流电压线圈、永磁铁、铝盘等，当电流线圈与可动铝盘内感应涡流发挥作用时开展计量。电能表计量先对电压、电流与相角数据实行采样，再开展乘法计算，从而获取功率，最终结合时间积分得出所需电量。

二、单相智能电能表的误差来源

（一）电流采样电路引起的误差

为了对几安培甚至十几安培交流电流进行测量，需将其转变为小信号交流电压。单相智能电能表电流用锰铜取样电阻，把相线作参考点。锰铜片电流采样有良好的线性，加之锰铜分流器材料的温度系数较低，预防了精度变化。

（二）电压采样电路引起的误差

上百伏被测电压与被测电流一样，需利用分压器或电压互感器转换为等效小电压信号，从而输送至乘法器。电子式电能表用电阻网络或电压互感器作分压器。电阻网络节省了成本，有良好的线性，不足是无法实行电气隔离。电压采样用电阻分压，基于电阻功耗与耐压，串联若干相同精度的贴片电阻。加之分压关系，取样电压关系式的分子和分母消除了电阻的温度变化。

三、单相智能电能表小电流下误差试验

（一）选择试验样表

试验初步选择了2015～2019 年不同厂家的7 只单相智能电能表。

（二）试验方案与方法

1.试验方案

根据5A 设定7 只样表的参比电流，实行小电流下误差试验。

2.试验方法

检定装置输出100%的参比电压，统一按照5A 的0.2%～5%选取样表的22 个负载点，有功功率为2.2～5.5W。要想全面展示小电流误差曲线，需对5A 的2%以下负载电流增加0.005A，从而确定一个测量点。在2%～5%之间的负载电流每增加0.025A 确定一个测量点，监控负载电流由大到小开展试验。

（三）试验数据

1.小电流状态下试验数据

根据国家计量检定规程《电子式交流电能表》要求，分析5A 的0.5%～5%误差试验数据。即在功率5.5W 电流0.025A 小电流情况下，全部电表正常运行，科学记录电量。基于用户的用电特点，仅用一只5W节能灯正常记录电量，同时用户增加用电负荷时准确记录电量。

由试验数据分析可知：10（40）A、10（60）A 和1（80）A 的单相智能电能表，在0.025～0.25A 的电流范围，最小误差为-2.83%，电表1 在5A 的0.5%获得；最大误差为＋1.98%，电表4 在5A 的0.6%获得。试验样表在5A 的0.7%～5%之间，计量误差在±20%内，分别满足了不同类型单相智能电能表的精确度要求（电表1、2、3、4、5 精度等级为2.0级，电表6、7 精度等级为1.0 级）。根据小电流的情况，各种电流规格的单相智能电能表试验误差都在允许范围。

2.误差曲线

结合试验数据，分别样表的误差曲线，见图1。对其分析可知，7 只样表的误差从参比电流的0.5%～5%表现出误差收敛特点，增大试验电流，误差减小；基本电流为5A 的样表与10A 的样表对比，前者误差检定结果更优。在试验电流区增大电流，7 只样表的误差值具有显著收敛性，且在-1.0%～＋1.0%区间内更稳定。因此，由试验结果分析，10A 或5A的表计都达到了使用要求，换表后也不存在电能多计的问题。

图1 误差曲线 (5A 参比电流的0.5%-5%)

3.标准偏差曲线

由表1 数据，绘制相同试验电流下7 只样表误差的标准偏差曲线，见图2。

图2 相同电流下样表误差的标准偏差曲线

关于2 级单相智能电能表，在±2%内样表误差基本合格。由图2 可知，增大试验电流，相应增大了功率，减小了标准偏差，表明样表的误差正在加快收敛。在0.5%Ib～5%Ib 范围内，标准偏差未超过2.14%，表明样表1—5 的误差范围是±2.0%，与2 级电能表精确度相符，样表6、7 的误差范围是±1.0%，与1 级电能表精确度相符；若电流达到3.5%Ib，则产生稳定的标准偏差。

结束语

经上述分析可知，小电流下的试验数据说明，不同规格的单相智能电能表计量误差在允许范围内，不会多计电量。另外，更换单相智能电能表，满足了用户的用电需要，保证了优化处理用电信息的质量，提高了供电公司的服务水平。