电子式电能表检定装置相位不对称导致误判的实例

刘彦刚 曾永玲 匡联国/. 江西省萍乡市计量所；. 江西省计量测试研究院

0 引言

电子式电能表检定装置，其源输出的电压和电流正弦波波形是采用数字合成技术产生的。装置只需要单相220V电源，就能方便地产生三相电压和电流，而且还可以产生高次谐波，其标准电能表能方便地实现真无功测量。应该说电子式电能表检定装置，其多功能、高精度是传统的机电式电能表检定装置无法比拟的。但正因为其源的波形是采用数字合成等特点，会出现一些机电式电能表检定装置不易出现的问题，例如：输出的三相电压不对称，导致检定跨相式无功电能表结果错误的故障。

1 故障现象

工作中检定两块跨相式三相四线无功电能表（型号规格为 DX862 3×220V/380V 3×1.5（6）A、准确度等级为3.0级），结果均不合格，两块表的基本误差基本一致，见表1。

由于两块电能表均出现了不合格的基本误差，让我们不得不怀疑检定装置有问题，所以又用电能表现场校验仪，对接在该检定装置上的两块电能表进行检测，测得的基本误差与该检定装置给出的结果基本一致。难道真有这么凑巧，两块电能表正好有基本一致的不合格的基本误差？为慎重起见，还是将两块电能表送兄弟单位复检，结果：两块电能表基本误差均合格。而且用上述我所的电能表现场校验仪，对接在兄弟单位的检定装置上的该两块电能表进行检测，测得的结果与用兄弟单位的检定装置测得的结果基本一致。

表1 典型负载时基本误差

2 故障原因

从上述检测情况可以看出：我们的检定装置是有故障，而且可以确定不是其标准表的问题。因为用在兄弟单位验证是正常的电能表现场校验仪，取代我们检定装置的标准表，得到的检定结果与用检定装置的标准表检定的结果是一致的。那么剩下的只有是检定装置源的问题了，但从检定装置的监视表看，电压、电流、相位差和功率均正常，应该说该故障的确颇为费解。

进一步认真思考，我们考虑到电子式电能表检定装置的标准表，与DX862机电式无功电能表测量无功的原理不同。我们检定装置的标准表是真无功电能表，测的是同相电压、电流及电流与电压相位差正弦的乘积；而DX862是跨相90°无功电能表[1]，以A相为例，其向量关系如图1所示，无功功率表达式如下：

当三相电压对称时：

图 1 跨相 90°无功表向量图

但上述等量关系是建立在三相电压对称的前提下，所以要查找检定装置的该故障，就要检查检定装置源输出的三相电压是否对称。

3 故障的查找

在没有相位表的情况下，利用电能表现场校验仪，测量跨相参数，从而达到检测检定装置输出的三相电压是否对称。从检定装置的监视表上得知：三相电压均为220 V，当设定合元sinφ=1.0时，三相相位表均为90°。说明此时三相相电压有效值相同，且同相电流与同相电压的相位差与设定的功率因数相符。在此前提下，可以利用电能表现场校验仪检测三相电压是否对称。仍以A相为例：用电能表现场校验仪测量此时的与滞后于90°的íA的相位差，如果三相电压对称的话，此相位差等于0°，且有效值为380V（=220V×）。此时测得的与 íA的相位差虽然约为0°，但有效值不为380V，而是396.16V， 记为。进一步可测得与此时的íA的相位差为25.0°，而不是三相电压对称时的30°，可见向前移了 5.0°，记为。同理测量出不对称情况下，其余的各线电压相对于三相电压对称时，对应线电压的相位差，如图2和表2所示。

4 错误检定结果的验证

为了更能说明问题，验算时以B相为例：

1）当相电压为Ub、负载电流为Ib、sinφ = 1.0时，

图2 检定装置三相电压不对称时的向量图

表2 检定装置三相电压不对称时线电压有效值和相位

计算结果与错误的检定结果-1.8%基本一致。

2）当相电压为Ub、负载电流为Ib、sinφ=0.5(L)时，

无功功率实际值 QB0.5=UBIBsin30° = 0.5 UbIb

计算结果与错误的检定结果-9.8%基本一致。

5 结束语

电子式电能表检定装置，因为具有多功能、高精度等优点，所以现在使用的几乎全部是电子式电能表检定装置。电子式电能表检定装置在该故障情况下，对检定有功电能表和真无功电能表没有影响，因为那时被检表与标准表的工作原理一致，均不利用跨相原理。只有在检定跨相式无功电能表时，才会给出错误的检定结果。应该说机电式电能表检定装置，一般不易出现该故障。而电子式电能表检定装置，输出的正弦波是数字合成的，合成时若读正弦波各相位对应值的起点出错，相位就有可能不对称。

[1] 蓝永林. 交流电能表检定与调整[M] . 北京：中国计量出版社，1992.