提高电能计量准确性的方法研究

提高电能计量准确性的方法研究

辛伟

国网内蒙古东部电力有限公司克什克腾旗供电分公司 内蒙古赤峰市 025350

摘要：随着社会的发展，人们的生活水平在不断的提升，人们对电能的依赖性越来越高，电能的消耗在逐渐增加。而电能的计量准确性可以起到优化资源配置，保障用户用电需求并确保用电安全的作用，但是目前电能计量仍存在一些问题，导致其准确性无法得到保证，因此，必须采取积极有效的措施加以解决和提升，保障我国电力产业的稳定发展。本文对提高电能计量准确性的方法进行研究。

关键词：电能计量；影响因素；准确性；提升方法

引言：电能计量主要有三个测量仪器的类型，分别为电气测量仪器、机械测量仪器和电子测量仪器。电能计量系统测量各种电量，如电功率因数、电压等。全模拟电能计量仪器使用机械系统测量各种电量，但所有机械系统都有一些惯性，因此电能计量仪器的时间响应有限。

一、电能计量系统的构建分析

1.电能计量直流电系统

随着电能使用的普及化，电能计量直流电系统变得越来越重要，要求客户正确计费，而不是每月为固定数量的计费。直流仪表费用以安培小时计算，电源的电压保持基本恒定，仪表的读数与实际消耗的能量成比例。例如，如果一个仪表记录在200V电源上消耗了100安培小时，那么就提供了20kw·h的能量，由此开发了多种实验型仪表。托马斯·爱迪生刚开始在直流(DC)机电仪表配备直读寄存器，后来开发了电气化学的计量系统，主要使用电解池，以计算电流消耗。每隔一段时间取出盘子并称重，然后向客户开账单。电化学仪表读数劳动强度大，主要包括一个垂直安装的玻璃结构，在仪表顶部有一个汞储存器。当电流从电源经过时，电化学的作用是将汞转移到柱的底部。与所有其他直流仪表一样，它记录了安培小时。一旦汞池耗尽，仪表就变成开路。因此，消费者有必要为进一步的电力供应付费，供应商的代理人将解锁仪表的安装，使其倒转，从而将汞恢复到容器和供应中。一个准确的电能计量直流电系统将为整体结构带来便利。

2.电能计量交流电系统

目前使用的交流电度表的工作原理与布拉希的原始发明大致相同，1889年，埃利·胡·汤姆逊在美国通用电气公司开发了一种基于无铁芯换向器电动机的记录式电能表。该仪表克服了电化学类型的缺点，可以在交流电或直流电下工作。应用先前使用的感应原理，只有在交流安培小时，才能生产出现代机电形式的瓦特小时计，使用的感应盘的转速与电路中的功率成正比。两相电机表的感应计虽然只能在交流电上工作，但它消除了设计中的换向器。伏安测量是通过配电网的所有功率，包括无功功率和实际功率，结合几种方法测量负载电流的失真。功率因数是电阻(或实际)功率与伏安的比率。电容性负载具有超前功率因数，而电感性负载具有滞后功率因数，纯电阻负载的功率因数为1。比如:计算机电源的电子负载以电压峰值汲取其电流，以填充其内部存储元件，这可导致电源电压峰值附近的显著电压降低，显示为电压波形的平坦化。

3.电能计量测量系统

电能计量测量系统是用来测量电量的方法及装置，可以进行电气量的测量，并测量系统的电气参数。使用换能器，诸如温度、压力、流量、力等物理特性都可以转换成电信号，便于测量和记录这些电信号。在实验中，使用高精度的电学量测量，确定基本物理性质，在某些情况下可精确到百万的数量级。在工业实践中，需要大量精度不高的测量，而电能计量测量系统是重要的组成部分。

二、提高电能计量准确性的方法

1.调整电能计量机电操作

机电感应仪表通过电磁感应，对非磁性但导电的金属盘进行旋转计数，该金属盘的速度旋转与通过仪表的功率成比例。因此，转数与能量使用成比例。电压线圈消耗小且有相对恒定的功率量，通常约为2w，这在仪表上没有记录。电流线圈的消耗与流过它的电流平方成比例，在满负载时高达几瓦，会记录在仪表上。由两组作用感应线圈形成两相直线感应电动机，由于线圈的感应特性，电压线圈的磁场被延迟90°，需要使用滞后线圈校准，还会产生涡流与瞬时电流、电压和相位角，两个相反的力之间的平衡导致盘以一定速度旋转。不同的相位配置需要使用额外的电压和电流线圈，表盘易于读取，指针指示每个数字。由于是齿轮结构，表盘指针大多是相邻指针沿相反方向旋转。当用户读取仪表时，读数可通过邮件或网络提供给电力公司电话，电力公司通常要求公司代表至少每年访问一次，以核实客户提供的读数，并对电表进行基本安全检查，以确保机电操作的有效性。

2.选择有效电能计量电子设备

电能计量设备显示在液晶显示器或LED显示器上，还可以将读数传输到远程位置。除了测量所使用的能量之外，电子仪表还可以记录负载和电源的其他参数、电压、功率因数和无功功率使用等。它们还可以支持一天中的时间计费，例如，记录高峰和非高峰时段使用的能量。电能计量仪表具有电源、计量引擎、处理和通信引擎(即微控制器)，以及其他附加模块，例如:RTC、LCD、通信端口/模块等。计量引擎负责电压和电流输入，使用数字信号处理器计算各种计量参数。仪表长期误差的最大来源是前置放大器的漂移以及电压基准的精度，因为大多仪表都在室外，二者会随温度而变化，且变化较大。处理和通信部分负责根据计量引擎生成的数字值计算各种导出量。还要负责使用各种协议进行通信，与从属模块连接的其他插件模块进行接口。其他附加模块作为从属模块，连接到处理和通信部分，用于各种输入/输出功能。在现代仪表上，大多数是在微处理器内实现，例如:温度传感器、存储器和模数转换器。

3.改善电能计量通信方法

改善电能计量通信方法，远程抄表是遥感勘测的实例，它节省了人工抄表的成本，解决了因此产生的错误，并且允许进行更多的测量和远程配置。许多智能电表都包含一个中断或恢复服务的开关，过去，旋转仪表可以使用一对电触点，当一个触点闭合时，另一个触点打开，以保障计数精度和安全性。每个接触状态变化都被认为是一个脉冲，脉冲频率表示功率需求，脉冲数表示计量的能量。继电器产生脉冲，再结合到电表中，继电器随电表盘的每次旋转(或半旋转)而改变状态。当连接到外部设备时，使用速率和总使用量可以由脉冲的速率和数量来确定。连接电表的典型方式是可编程逻辑控制器或其他控制系统，一些现代仪表还提供触点闭合，当仪表检测到接近较高的需求时，发出警告信息，以改进需求方管理。为半自动读数而设计的仪表具有串行端口，通过红外线穿过仪表面板，其可以在任何介质上操作，包括串行端口。数据可以通过无线网络、电话线或电力线本身传输，有些仪表可以通过互联网读取。电子仪表可以通过电话线或无线电将读数传送到中央计量。

结束语

输入模块和采样系统可以保持电路协作，产生采样值。代表线电压的采样值被直接输入到多路复用器，代表线路电流的采样值直接输入到多路复用器，当线路电流的采样值低于预定值时，使用测距放大器放大采样值，从而提高计量系统的精度。

参考文献

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