浅谈电能表的计量误差及调整方法
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中图分类号：G633.7 文献标识码：A
摘要:电能作为一种被广泛应用的重要能源，加强能源计量管理，要推行先进的能源计量检测方法，选择科学的能源计量检测手段，合理的配备计量器具，确保计量器具受控，保证能源计量数据的准确可靠，计量器具的准确与否关系到国家和人民的经济利益是生产力过程的最终体现。本文介绍分析电能表产生的误差的原因，并对其误差调整提出自己的一些建议。
电能表是用来测量电能的仪表，按结构和工作原理可分为感应式、电子式和机电一体式电能表，其中电子式仪表又分为全电子式和机电脉冲式电能表。感应式电能表采用电磁感应原理把电压、电流、相位转换为电磁力矩，推动铝制圆盘转动，圆盘的轴带动齿轮驱动计数器滚轮转动，转动的过程及时间累积的过程，因此感应式电能表的好处就是直观，动态连续，停电不丢数据；电子式电能表是通过对用户供电电压和电流实时采样，采用专用的电能表集成电路，对采样的电压和电流信号进行处理并相乘转换成与电能成比例的脉冲输出，然后通过模拟或数字电路实现电能计量功能。电子式电能表计量精度高、自身功耗少、特别是其计量参数灵活性好、派生功能多，比如可以集中数据上传，无线抄表等功能的扩展。电能表作为当前电能计量和经济核算的主要工具，它的准确性直接关系到我们电力企业与用户的经济利益，因此了解电能表计量误差产生的原因，并对其进行误差调整显得十分重要，本文就这个问题阐述自己的一些观点。
1、电能表产生误差的原因
为了做到准确计量，必须对电能表产生误差的因素有所了解。电能表检定的依据是以国家质量技术监督检验检疫总局的《机电式交流电能表》《JJG307——2006》国家质量技术监督局的《JJG 596——1999》《电子式电能表》检定规程为依据，对新生产、修理后和使用中的参比频率为５０赫兹至６０赫兹的机电式感应系交流有功和无功电能表检定的内容是：电能表进行检定之前要检查外观及零部件的质量情况；检定时，要保证电源频率、电压、环境温度、湿度、功率因数及工作位置、被检表电压、电流线圈预热时间、外磁场影响等都符合电能表检定规程，然后再进行规程中规定的各项检定项目的性能试验。从理论上讲，为了使电能表在各种负载电流下能够准确计量，电能表产生误差的原因必须具备下列两个条件：（1）摩擦力矩和补偿力矩相等；（2）圆盘转速与功率成正比，制动力矩与圆盘转速成正比。实际情况中，这些条件不可能在所有工作状态下实现，因为摩擦力矩是圆盘转速的复杂函数，不是一个常数；另外由于铁芯材料的原因，电能表在不同负载状态下，磁通与电流之间并不存在严格的正比关系。在制动力矩中，由于工作磁通产生的部分制动力矩与非工作磁通成正比，当负载变化较大时，它对总制动力矩的影响也较大。由于上述原因，感应式电能表在实际计量中不可避免的会产生偏差。电能表除了在正常情况下产生偏差外，还有由于电压、频率以及温度的变化引起的附加偏差。
电子式电能表的误差产生的原因：首先电压的影响，我们在利用电子式电能表进行测试时，往往加载在电能表上的电压与现场的电路电压不相同的，电压的不同必定会造成电压和电流乘积的变化，使输出数据也发生变化。另外温度的变化会造成电子元件的放大倍数变化，零点漂移这些都能使测量计算结果发生变化。
另外，不管是感应式还是电子式电能表，对不对称电压也是形成电能计量误差一个重要原因。（1）电能表里的附件很多不一样，在同一个线路里，同一个电压电流通过时，电能表附件会产生不平衡的局面。使得转动滑轮发生变化。（2）当电能表中附件一样时，会产生电压平衡的局面，但在电压不对称的情况下，转动滑轮也会发生变化，而且绝对值也不大相同，电能表计量误差依然存在。
2、电能表计量误差分析和调整
电能表计量装置包括电能表、互感器和二次线三部分，其误差亦有这三部分引起的，即电能表误差、互感器误差、电压互感器二次导线压降引起的误差，三者的代数和统称为综合误差。电能计量的准确与否，与每部分都密切相关的。只有电能计量装置的综合误差才是衡量电能计量准确与否的唯一标准，单独一个部分的误差，如电能表的误差，都不能代表整个计量装置的误差。
在实际计量装置中，电能表的误差可以在负荷点下将其调整至最小，而互感器合成误差和电压互感器和电流互感器引起的误差均与实际二次回路的运行参数有关，可通过对相关参数的调整降低其误差。电流互感器、电压互感器的合成误差在额定负荷范围内均可用准确度来控制。
由于二次回路造成的误差，我们只有通过合理的选择进行补偿，才能从整体上降低误差指数。电能表、互感器之间只有在型号、性能上更加匹配，每个元件的质量都有保证，才能使电能表检定合格。
电压互感器二次导线压降所造成的误差，在综合误差中也占有相当的比例，可以通过电能表、互感器的合理选择来补偿，从而降低计量装置的综合误差。此外，要降低计量综合误差，在新投运和改造的计量装置选型上，要求电能表、互感器都必须符合电能计量装置技术管理规程要求，按负荷类别选取适当的准确度等级，并在投产前做好各项测试工作，在以后的计量管理中，根据《电能计量装置技术管理规程》进行周期检验和轮换。
计量检定规程有明确规定，电能表的检定主要项目有：直观检查、启动实验、潜动实验、基本误差的测定、绝缘强度试验和走字试验等，每个项目都有具体的要求，检定员只需要按照规程检定判断电能表是否合格。在日常工作还能遇到这样的情况，电能表的其他技术指标均能达到，就是基本误差超差，而该技术指标对电能表来说最为重要，如果这项指标不准，该表不能使用。在这种情况下，对此电能表进行基本误差调整，使其符合国家计量检定规程的要求，可为用户节约资金。简单来说，调差调整就是平时大家所说的表计走快走慢时对表的调整。从专业的角度说，调整误时，既要考虑电流负荷的实际情况，又要考虑电压、频率等相应情况，如果是三相表还要考虑平衡问题，才能把误差调整至规定的范围内。
为了提高电能计量装置整体计量性能，对于一些重要的计量点可采用综合误差的概念来进行电能表、互感器误差的优化配置，如选配电能表时，应考虑互感器的合成误差使电能表的误差和互感器的合成误差相抵消，根据电流、电压互感器的误差合理地组合配对，尽量减少互感器的合成误差。
一般大多数仪表经过调整都能合格，但也有例外，以下几种情况就不能用上述的常规办法处理。这些情况更复杂，需要检定人员认真学习电能表工作原理，了解电能表的各组成部分的关系，从中找到解决办法。常出现的特殊情况有以下几种：（1）在进行满载调整时，始终呈现负误差和正误差，而这样的误差是不允许的。文献资料和工作经验表明出现负误差的原因是电压电流铁芯间的工作气隙增大，减小驱动转矩造成的；出现正误差的原因是制动磁铁的磁性减弱造成的。了解了上述原因后，采取调小电流电压间的工作气隙，增强制动磁铁的磁性等相应措施即可解决问题。（2）在对电能表进行相位角误差调整时，无论怎样调整都不能把误差调整到预定范围内。根据其工作原理，对其电流铁芯、电压线圈进行观察，总结出是由于电流线圈、电压线圈倾斜，或者存在电压线圈匝间短路现象造成。重新装配电流铁芯更换电压线圈就可解决。
3、结束语
随着我国电力需求日益增加以及电力市场不断完善，加强电能表的数字研究已经成为一种必须。通过技术完善和人为原因的控制，提升电能计量的精准性，有效的保护用户、发电企业与用户企业之间的利益关系，使我国的电力市场更加稳固发展。
参考文献： 李志军 谈电能表检定误差
邓昌辉 电能计量装置误差综合分析