电能表计量误差自动补偿系统的实现

王佰红等

摘要： 当前电能表计量误差补偿方法均需要人为干预，本文探讨一种简单而通用的方法来实现电能表误差的自动校准。

Abstract： The current meter measurement error compensation methods need human intervention. This paper discusses a kind of simple and general method to realize automatic calibration of watt-hour meter error.

关键词： 电能表；计量误差；自动补偿系统

Key words： watt-hour meter；measurement error；automatic compensation system

中图分类号：TD605 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）12-0017-02

0 引言

电子式电能表的普遍推广和使用，使得电能的计量更加准确，性能更加可靠。但电子式电能表的计量误差补偿方法，并不被生产厂以外所掌握和公开。其主要原因在于，电子式电能表的计量误差补偿方法、操作过程多样化；每个厂家、每个产品根据设计的不同都有区别。所以做为用户的电业部门的计量检定室，只能对电子式电能表进行检定，却不能对其进行补偿。那么有没有一种好的方法既满足生产厂家技术的保密性，又满足电表维护、误差补偿的要求，同时操作简单可以被大多数计量检定人员掌握呢？——不用人为干预，实现电能表计量误差的自动校准。

1 现状分析

目前，电子式电能表计量误差补偿方式有两种：采用硬件方式和采用软件方式。

1.1 硬件补偿 硬件调试方法就是调整电压采样的电阻分压网络电阻值，改变计量芯片采样电压Vi幅值，最终达到改变计量脉冲的输出频率，实现计量误差修正的方法（如图1）。此补偿方法仅限于以专用计量芯片为核心的电能表，此类芯片如：ADE7755、ADE7751、ADE7752、ATT7021、ATT7030等。调整图中R1～R9总阻值的大小，可以改变cosΦ=1.0时的误差值；调整图中C5容值大小，可以改变cosΦ=0.5L时的误差值。

1.2 软件补偿 软件补偿方法是靠软件算法来实现的，一般来说是将电能表输出误差和标准表相比对，将误差值输入到电能表内，电能表的数据处理核心——单片机通过一定的算法来对采样值进行校正从而达到改变计量误差值。具体方法和步骤不同厂家并不完全相同，一般有通过按键调试、专用遥控器调试和掌上电脑（手持终端）调试几种形式。①按键编程。按键编程操作比较烦琐，要有严格的数据保护措施，一般很少有厂家采用此方法。②专用遥控器和掌上电脑。专用遥控器编程和掌上电脑编程方法类似，二者均采用红外的方式与电表进行通讯，将修正数据输入到单片机内，经过运算后改变功率脉冲输出的频率，达到修正误差的目的。一般来说不同厂家的遥控器和掌上电脑程序互补兼容，不能互换。

2 系统构成介绍

以上介绍的几种方法均需要人参与误差修正的工作。也就是说，在校准时，需要操作人员将不同测量点的误差值输入到电能表中，来“告诉”电能表当前的误差。例如，在100%In点，COS？准=1.0时，校准人员需要观察此时电能表输出的功率脉冲误差，并将此误差输入到电能表中。一般说来，校准一台电能表，需要至少校准3～4个点，每个点至少输入2～3次数据才可以。这样操作起来比较繁琐，对专业行要求比较高，而且每个厂家定义又不相同，电业部门的检定人员很难掌握所有厂家的操作方法。

那么，可否有一种简单而通用的方法来实现电能表误差的自动校准，而减少人工的干预呢？下面介绍的一种电能表误差自动补偿方法操作简单，修正后的误差精度高、一致性好，可以普遍应用于具有通讯功能且采用软件调整误差的电能表中。

其系统构成如图2所示。

在这里有几个关键技术点：一是系统应该能够自动切换各检测点，如能够自动在100%In和400%In之间进行切换，给出相应的电流；二是能够自动读取各电能表输出的误差并记住不同电能表的误差值。三是能够将误差“告知”电能表；采用的计量装置为多功能检定装置，本身带有RS485通讯功能，计量计算机与电表间无需再设置通讯总线即可实现。

为实现计量误差的自动补偿，需要具体研制以下几部分内容：

①上位机自动补偿过程的实现。上位机程序运行后，进入电表参数设置界面，对电表的额定电压、基本电流、过载倍数、基本频率及脉冲常数进行设置。设置完成确定后，进入调表设置界面（见图3）。

首先对挂表情况进行设置，点击所有表位即选中所有表位挂表，如某个表位没有挂表，则将所对应的表位前的对号取消。然后设置误差限值，此误差限值是判定电表误差是否合格的范围。比如设置成0.5，那么误差上限就是

+0.5，下限就是-0.5。

设置完成后，点击设表址按钮。校表台每一表位装有一个继电器，可以控制具体表位的加电情况，程序是逐一给各个表位加电压，同时进行485通讯设置表地址，该表地址与所在表位号相同，这个地址是补偿误差通讯时的表地址，必须设置成功，否则将造成以后的通讯失败。设置表址时将根据挂表选择情况自动跳过没有挂表的表位。当校表台上的所有电表表地址设置完成且正确后，控制校表台吸合所有表位的继电器，以使全部电表加电，以便下一步进行检表。

以上工作完成后进行调表，点击Ib 1.0按钮，程序控制检表台按设定的额定电压和基本电流条件给定，使电表工作在Ib cosΦ=1.0条件下，检表台对电表输出的脉冲信号进行采样，得出电表在该点的实时误差，上位机采到5个实时误差后对该误差进行平均，得出平均误差。所有表位平均误差都得出后，误差数据和对应的表位号存入数据库。上位机程序根据预先设定好的误差限值分别对各个表位误差情况进行判别，如果误差合格将不再进行补偿，否则将根据数据库中的表位号与误差值与电表进行误差修正通讯，将平均误差传送给电表。然后再次进入检表、判定、补偿，直到误差合格为止。

调试Ib 0.5L和5%Ib 1.0时的工作情况与Ib 1.0时相同，只是在5%Ib 1.0点调试时的平均误差是三个实时误差的平均值。

以上三点误差调试完全合格，分别点击清零与校时按钮，清除电表上的电能、表地址，设置当地实时时间，保证电表安装前的统一性。整个调表过程见图4。

②电能表内单片机程序设计。关键是计量误差补偿数据的处理。表内补偿单元内的补偿码初始化后为一固定值，存储在片外EEPROM中，电表在接收到上位机发来的误差数据后，进行比例运算，要根据该误差数据对补偿单元的补偿码进行修正。此补偿码参与能量运算，保证计量的精度符合修正后的要求。补偿码为16位二进制数，存储在EEPROM中，软件上做了冗余，保证电表误差精度不会改变。误差修正有密码保护，通讯标识和数据格式不对外公开，可有效防止第三方恶意更改电表误差。电能表接收到修正误差数据后的处理过程见图5。

3 应用效果

该电能表计量误差自动补偿方法在吉林永大集团电表公司已经推广使用，应用在单相复费率项目中。在实际生产中取得了很好的效果，具体如下：①操作简单、易学，可以被大多数计量检定人员掌握。可推广到电业计量室进行试用。②生产效率高，实行自动补偿后，生产效率可以提高3倍。对电表生产厂家提高生产效率降低成本大大有益。③补偿后产品精度高，提高产品合格率。

4 结束语

电能表误差自动补偿系统是一种自动化的电表误差修正方法。根据所使用的校表台厂家不同，上位机程序需要相应的调整，我公司是与某检定装置生产厂家合作，将检表与自动补偿系统软件合二为一，取得了最简捷最优质的效果。实现计量误差自动化后，在一年一度的表计检定时，发现不合格电表可以随时进行补偿，无须返厂，快速投入到现场继续使用，企业、电业管理部门及用户均可受益。

参考文献：

[1]范巧成，祝福，宋韬，杨梅，邢成岗.电能计量装置综合误差的不确定度评定[J].电测与仪表，2009（09）.

[2]张伟光，张瑾，康广庸.现场电能表误差的电阻测试法[J].计量与测试技术，2012（08）.

[3]俞盛荣，胡龙湘.对电子式电能表几项功能的讨论[J].电测与仪表，2006（01）.endprint

摘要： 当前电能表计量误差补偿方法均需要人为干预，本文探讨一种简单而通用的方法来实现电能表误差的自动校准。

Abstract： The current meter measurement error compensation methods need human intervention. This paper discusses a kind of simple and general method to realize automatic calibration of watt-hour meter error.

关键词： 电能表；计量误差；自动补偿系统

Key words： watt-hour meter；measurement error；automatic compensation system

中图分类号：TD605 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）12-0017-02

0 引言

电子式电能表的普遍推广和使用，使得电能的计量更加准确，性能更加可靠。但电子式电能表的计量误差补偿方法，并不被生产厂以外所掌握和公开。其主要原因在于，电子式电能表的计量误差补偿方法、操作过程多样化；每个厂家、每个产品根据设计的不同都有区别。所以做为用户的电业部门的计量检定室，只能对电子式电能表进行检定，却不能对其进行补偿。那么有没有一种好的方法既满足生产厂家技术的保密性，又满足电表维护、误差补偿的要求，同时操作简单可以被大多数计量检定人员掌握呢？——不用人为干预，实现电能表计量误差的自动校准。

1 现状分析

目前，电子式电能表计量误差补偿方式有两种：采用硬件方式和采用软件方式。

1.1 硬件补偿 硬件调试方法就是调整电压采样的电阻分压网络电阻值，改变计量芯片采样电压Vi幅值，最终达到改变计量脉冲的输出频率，实现计量误差修正的方法（如图1）。此补偿方法仅限于以专用计量芯片为核心的电能表，此类芯片如：ADE7755、ADE7751、ADE7752、ATT7021、ATT7030等。调整图中R1～R9总阻值的大小，可以改变cosΦ=1.0时的误差值；调整图中C5容值大小，可以改变cosΦ=0.5L时的误差值。

1.2 软件补偿 软件补偿方法是靠软件算法来实现的，一般来说是将电能表输出误差和标准表相比对，将误差值输入到电能表内，电能表的数据处理核心——单片机通过一定的算法来对采样值进行校正从而达到改变计量误差值。具体方法和步骤不同厂家并不完全相同，一般有通过按键调试、专用遥控器调试和掌上电脑（手持终端）调试几种形式。①按键编程。按键编程操作比较烦琐，要有严格的数据保护措施，一般很少有厂家采用此方法。②专用遥控器和掌上电脑。专用遥控器编程和掌上电脑编程方法类似，二者均采用红外的方式与电表进行通讯，将修正数据输入到单片机内，经过运算后改变功率脉冲输出的频率，达到修正误差的目的。一般来说不同厂家的遥控器和掌上电脑程序互补兼容，不能互换。

2 系统构成介绍

以上介绍的几种方法均需要人参与误差修正的工作。也就是说，在校准时，需要操作人员将不同测量点的误差值输入到电能表中，来“告诉”电能表当前的误差。例如，在100%In点，COS？准=1.0时，校准人员需要观察此时电能表输出的功率脉冲误差，并将此误差输入到电能表中。一般说来，校准一台电能表，需要至少校准3～4个点，每个点至少输入2～3次数据才可以。这样操作起来比较繁琐，对专业行要求比较高，而且每个厂家定义又不相同，电业部门的检定人员很难掌握所有厂家的操作方法。

那么，可否有一种简单而通用的方法来实现电能表误差的自动校准，而减少人工的干预呢？下面介绍的一种电能表误差自动补偿方法操作简单，修正后的误差精度高、一致性好，可以普遍应用于具有通讯功能且采用软件调整误差的电能表中。

其系统构成如图2所示。

在这里有几个关键技术点：一是系统应该能够自动切换各检测点，如能够自动在100%In和400%In之间进行切换，给出相应的电流；二是能够自动读取各电能表输出的误差并记住不同电能表的误差值。三是能够将误差“告知”电能表；采用的计量装置为多功能检定装置，本身带有RS485通讯功能，计量计算机与电表间无需再设置通讯总线即可实现。

为实现计量误差的自动补偿，需要具体研制以下几部分内容：

①上位机自动补偿过程的实现。上位机程序运行后，进入电表参数设置界面，对电表的额定电压、基本电流、过载倍数、基本频率及脉冲常数进行设置。设置完成确定后，进入调表设置界面（见图3）。

首先对挂表情况进行设置，点击所有表位即选中所有表位挂表，如某个表位没有挂表，则将所对应的表位前的对号取消。然后设置误差限值，此误差限值是判定电表误差是否合格的范围。比如设置成0.5，那么误差上限就是

+0.5，下限就是-0.5。

设置完成后，点击设表址按钮。校表台每一表位装有一个继电器，可以控制具体表位的加电情况，程序是逐一给各个表位加电压，同时进行485通讯设置表地址，该表地址与所在表位号相同，这个地址是补偿误差通讯时的表地址，必须设置成功，否则将造成以后的通讯失败。设置表址时将根据挂表选择情况自动跳过没有挂表的表位。当校表台上的所有电表表地址设置完成且正确后，控制校表台吸合所有表位的继电器，以使全部电表加电，以便下一步进行检表。

以上工作完成后进行调表，点击Ib 1.0按钮，程序控制检表台按设定的额定电压和基本电流条件给定，使电表工作在Ib cosΦ=1.0条件下，检表台对电表输出的脉冲信号进行采样，得出电表在该点的实时误差，上位机采到5个实时误差后对该误差进行平均，得出平均误差。所有表位平均误差都得出后，误差数据和对应的表位号存入数据库。上位机程序根据预先设定好的误差限值分别对各个表位误差情况进行判别，如果误差合格将不再进行补偿，否则将根据数据库中的表位号与误差值与电表进行误差修正通讯，将平均误差传送给电表。然后再次进入检表、判定、补偿，直到误差合格为止。

调试Ib 0.5L和5%Ib 1.0时的工作情况与Ib 1.0时相同，只是在5%Ib 1.0点调试时的平均误差是三个实时误差的平均值。

以上三点误差调试完全合格，分别点击清零与校时按钮，清除电表上的电能、表地址，设置当地实时时间，保证电表安装前的统一性。整个调表过程见图4。

②电能表内单片机程序设计。关键是计量误差补偿数据的处理。表内补偿单元内的补偿码初始化后为一固定值，存储在片外EEPROM中，电表在接收到上位机发来的误差数据后，进行比例运算，要根据该误差数据对补偿单元的补偿码进行修正。此补偿码参与能量运算，保证计量的精度符合修正后的要求。补偿码为16位二进制数，存储在EEPROM中，软件上做了冗余，保证电表误差精度不会改变。误差修正有密码保护，通讯标识和数据格式不对外公开，可有效防止第三方恶意更改电表误差。电能表接收到修正误差数据后的处理过程见图5。

3 应用效果

该电能表计量误差自动补偿方法在吉林永大集团电表公司已经推广使用，应用在单相复费率项目中。在实际生产中取得了很好的效果，具体如下：①操作简单、易学，可以被大多数计量检定人员掌握。可推广到电业计量室进行试用。②生产效率高，实行自动补偿后，生产效率可以提高3倍。对电表生产厂家提高生产效率降低成本大大有益。③补偿后产品精度高，提高产品合格率。

4 结束语

电能表误差自动补偿系统是一种自动化的电表误差修正方法。根据所使用的校表台厂家不同，上位机程序需要相应的调整，我公司是与某检定装置生产厂家合作，将检表与自动补偿系统软件合二为一，取得了最简捷最优质的效果。实现计量误差自动化后，在一年一度的表计检定时，发现不合格电表可以随时进行补偿，无须返厂，快速投入到现场继续使用，企业、电业管理部门及用户均可受益。

参考文献：

[1]范巧成，祝福，宋韬，杨梅，邢成岗.电能计量装置综合误差的不确定度评定[J].电测与仪表，2009（09）.

[2]张伟光，张瑾，康广庸.现场电能表误差的电阻测试法[J].计量与测试技术，2012（08）.

[3]俞盛荣，胡龙湘.对电子式电能表几项功能的讨论[J].电测与仪表，2006（01）.endprint

摘要： 当前电能表计量误差补偿方法均需要人为干预，本文探讨一种简单而通用的方法来实现电能表误差的自动校准。

Abstract： The current meter measurement error compensation methods need human intervention. This paper discusses a kind of simple and general method to realize automatic calibration of watt-hour meter error.

关键词： 电能表；计量误差；自动补偿系统

Key words： watt-hour meter；measurement error；automatic compensation system

中图分类号：TD605 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）12-0017-02

0 引言

电子式电能表的普遍推广和使用，使得电能的计量更加准确，性能更加可靠。但电子式电能表的计量误差补偿方法，并不被生产厂以外所掌握和公开。其主要原因在于，电子式电能表的计量误差补偿方法、操作过程多样化；每个厂家、每个产品根据设计的不同都有区别。所以做为用户的电业部门的计量检定室，只能对电子式电能表进行检定，却不能对其进行补偿。那么有没有一种好的方法既满足生产厂家技术的保密性，又满足电表维护、误差补偿的要求，同时操作简单可以被大多数计量检定人员掌握呢？——不用人为干预，实现电能表计量误差的自动校准。

1 现状分析

目前，电子式电能表计量误差补偿方式有两种：采用硬件方式和采用软件方式。

1.1 硬件补偿 硬件调试方法就是调整电压采样的电阻分压网络电阻值，改变计量芯片采样电压Vi幅值，最终达到改变计量脉冲的输出频率，实现计量误差修正的方法（如图1）。此补偿方法仅限于以专用计量芯片为核心的电能表，此类芯片如：ADE7755、ADE7751、ADE7752、ATT7021、ATT7030等。调整图中R1～R9总阻值的大小，可以改变cosΦ=1.0时的误差值；调整图中C5容值大小，可以改变cosΦ=0.5L时的误差值。

1.2 软件补偿 软件补偿方法是靠软件算法来实现的，一般来说是将电能表输出误差和标准表相比对，将误差值输入到电能表内，电能表的数据处理核心——单片机通过一定的算法来对采样值进行校正从而达到改变计量误差值。具体方法和步骤不同厂家并不完全相同，一般有通过按键调试、专用遥控器调试和掌上电脑（手持终端）调试几种形式。①按键编程。按键编程操作比较烦琐，要有严格的数据保护措施，一般很少有厂家采用此方法。②专用遥控器和掌上电脑。专用遥控器编程和掌上电脑编程方法类似，二者均采用红外的方式与电表进行通讯，将修正数据输入到单片机内，经过运算后改变功率脉冲输出的频率，达到修正误差的目的。一般来说不同厂家的遥控器和掌上电脑程序互补兼容，不能互换。

2 系统构成介绍

以上介绍的几种方法均需要人参与误差修正的工作。也就是说，在校准时，需要操作人员将不同测量点的误差值输入到电能表中，来“告诉”电能表当前的误差。例如，在100%In点，COS？准=1.0时，校准人员需要观察此时电能表输出的功率脉冲误差，并将此误差输入到电能表中。一般说来，校准一台电能表，需要至少校准3～4个点，每个点至少输入2～3次数据才可以。这样操作起来比较繁琐，对专业行要求比较高，而且每个厂家定义又不相同，电业部门的检定人员很难掌握所有厂家的操作方法。

那么，可否有一种简单而通用的方法来实现电能表误差的自动校准，而减少人工的干预呢？下面介绍的一种电能表误差自动补偿方法操作简单，修正后的误差精度高、一致性好，可以普遍应用于具有通讯功能且采用软件调整误差的电能表中。

其系统构成如图2所示。

在这里有几个关键技术点：一是系统应该能够自动切换各检测点，如能够自动在100%In和400%In之间进行切换，给出相应的电流；二是能够自动读取各电能表输出的误差并记住不同电能表的误差值。三是能够将误差“告知”电能表；采用的计量装置为多功能检定装置，本身带有RS485通讯功能，计量计算机与电表间无需再设置通讯总线即可实现。

为实现计量误差的自动补偿，需要具体研制以下几部分内容：

①上位机自动补偿过程的实现。上位机程序运行后，进入电表参数设置界面，对电表的额定电压、基本电流、过载倍数、基本频率及脉冲常数进行设置。设置完成确定后，进入调表设置界面（见图3）。

首先对挂表情况进行设置，点击所有表位即选中所有表位挂表，如某个表位没有挂表，则将所对应的表位前的对号取消。然后设置误差限值，此误差限值是判定电表误差是否合格的范围。比如设置成0.5，那么误差上限就是

+0.5，下限就是-0.5。

设置完成后，点击设表址按钮。校表台每一表位装有一个继电器，可以控制具体表位的加电情况，程序是逐一给各个表位加电压，同时进行485通讯设置表地址，该表地址与所在表位号相同，这个地址是补偿误差通讯时的表地址，必须设置成功，否则将造成以后的通讯失败。设置表址时将根据挂表选择情况自动跳过没有挂表的表位。当校表台上的所有电表表地址设置完成且正确后，控制校表台吸合所有表位的继电器，以使全部电表加电，以便下一步进行检表。

以上工作完成后进行调表，点击Ib 1.0按钮，程序控制检表台按设定的额定电压和基本电流条件给定，使电表工作在Ib cosΦ=1.0条件下，检表台对电表输出的脉冲信号进行采样，得出电表在该点的实时误差，上位机采到5个实时误差后对该误差进行平均，得出平均误差。所有表位平均误差都得出后，误差数据和对应的表位号存入数据库。上位机程序根据预先设定好的误差限值分别对各个表位误差情况进行判别，如果误差合格将不再进行补偿，否则将根据数据库中的表位号与误差值与电表进行误差修正通讯，将平均误差传送给电表。然后再次进入检表、判定、补偿，直到误差合格为止。

调试Ib 0.5L和5%Ib 1.0时的工作情况与Ib 1.0时相同，只是在5%Ib 1.0点调试时的平均误差是三个实时误差的平均值。

以上三点误差调试完全合格，分别点击清零与校时按钮，清除电表上的电能、表地址，设置当地实时时间，保证电表安装前的统一性。整个调表过程见图4。

②电能表内单片机程序设计。关键是计量误差补偿数据的处理。表内补偿单元内的补偿码初始化后为一固定值，存储在片外EEPROM中，电表在接收到上位机发来的误差数据后，进行比例运算，要根据该误差数据对补偿单元的补偿码进行修正。此补偿码参与能量运算，保证计量的精度符合修正后的要求。补偿码为16位二进制数，存储在EEPROM中，软件上做了冗余，保证电表误差精度不会改变。误差修正有密码保护，通讯标识和数据格式不对外公开，可有效防止第三方恶意更改电表误差。电能表接收到修正误差数据后的处理过程见图5。

3 应用效果

该电能表计量误差自动补偿方法在吉林永大集团电表公司已经推广使用，应用在单相复费率项目中。在实际生产中取得了很好的效果，具体如下：①操作简单、易学，可以被大多数计量检定人员掌握。可推广到电业计量室进行试用。②生产效率高，实行自动补偿后，生产效率可以提高3倍。对电表生产厂家提高生产效率降低成本大大有益。③补偿后产品精度高，提高产品合格率。

4 结束语

电能表误差自动补偿系统是一种自动化的电表误差修正方法。根据所使用的校表台厂家不同，上位机程序需要相应的调整，我公司是与某检定装置生产厂家合作，将检表与自动补偿系统软件合二为一，取得了最简捷最优质的效果。实现计量误差自动化后，在一年一度的表计检定时，发现不合格电表可以随时进行补偿，无须返厂，快速投入到现场继续使用，企业、电业管理部门及用户均可受益。

参考文献：

[1]范巧成，祝福，宋韬，杨梅，邢成岗.电能计量装置综合误差的不确定度评定[J].电测与仪表，2009（09）.

[2]张伟光，张瑾，康广庸.现场电能表误差的电阻测试法[J].计量与测试技术，2012（08）.

[3]俞盛荣，胡龙湘.对电子式电能表几项功能的讨论[J].电测与仪表，2006（01）.endprint