电子式电能表计量准确性的干扰因素与解决措施

2016-03-30作者潘坤明湖州市港航管理局直属分局

电子制作 2016年7期

作者/潘坤明，湖州市港航管理局直属分局

作者/潘坤明，湖州市港航管理局直属分局

文章摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，电能成为一种非常重要的商品被各领域广泛应用，发电、输电、用电领域都离不开电能表对数据进行计量统计，计量准确性直接影响到电力系统与电力用户的经济效益。鉴于电子式电能表工作原理与其他机械表不同，在计量特征轻载上也与其他电能表存在差异，本文将对电能表计量准确性干扰因素进行分析，提出几点解决对策。

关键词：电子式电能表；准确性；干扰性因素

在上个世纪80年代，电子式电能表得到了快速发展，并且随着两网改造工作的深入，“一户一表”制稳步推行，使用户电能表数量不断增多，使用现代化的技术对用户表计自动抄表成为必然，电子式功能表成为自动抄表计费系统的重要选择，测试精度高、频带宽、过载能力强、耗能低，比感应式电能表优势更多。但很多干扰性因素都会影响到电能表计量准确性，电子式电能表内部有很多元器件，对外界干扰极为敏感，某一个元器件运行失效就会降低电能表运行效率，加强对干扰源的分析确保电能表量值准确非常重要。

1.干扰因素对电子式电能表的影响

通常情况下，电子式电能表的精度高、稳定性好，但是在恶劣的环境下或者特殊条件将使电子式电能表运行失稳，对电能表可靠性提出了更高要求，这是因为电子式电能表使用单片机，外部温度、湿度或者热冲击、定额正弦振动等都是干扰因素，造成隐蔽缺陷的外现。干扰可分为软件与硬件两种，外部软件干扰是传导与辐射两种干扰，雷击感应电压、电网负荷冲击、非线性负载干扰、谐波等都会造成安装现场的电能表乱码或者数据丢失，但如果将其中的一个电能表拆除计量就又一次恢复正常[1]。硬件干扰则是电阻、电容、半导体器件、集成电路等出现的干扰，大量元器件批量生产过程中，生产设备、工艺条件、人为操作等都会不可避免的出现问题，由此，长期的干扰下将造成元器件正确运行受阻，误差增大。甚至造成电能表运行失稳。

2.电能计量装置运行误差分析

■2.1电流互感器轻载误差

次电流互感器是造成电能表轻载运行误差的重要原因。按照《电能计量表装置管理规程》中的相关规定，电流互感器的一侧出现电流需要在运行当中将额定电流控制为一侧电流的2/3，不能高于1/3。在具体运行当中，电流互感器出现1/3的额定电流，在1/10的额定电流下也在运行，造成电流互感器始终处于轻载运行状态。鉴于电流互感器没有在线性区间内运行，不能更好的对误差特性进行分析，电流互感器误差产生的原因是互感器铁芯消耗大量的激磁电流，激磁电流与铁磁损耗造成一次与二次电流差值为2个向量，这种误差包括比值差与相角差[2]。

■2.2电子式电能表轻载误差分析

鉴于电能表使用信号调理、AD转换以及数字化处理技术，配置常规机械表磁感应，在轻载下，将对电子式电能表计量误差造成影响，产生误差的原因为：

电能表启动与潜动特性。电能表的启动与潜动特性相互矛盾，在考虑到灵敏度的同时，还要考虑抗干扰性，在对这两个指标处理当中会使灵敏度降低。鉴于电能表启动电流设计为0.2%，由此，S级计量准确的电能表负载电流为0.2%～2%，要求电能表能够顺利启动，但对精度没有过高要求，足以见得电能表小电流负荷下其准确性降低。

仪用电流互感器误差影响。仪用电流互感器与一侧电流互感器都存在角差与比差问题，仪用电流互感器一般都使用磁性材料、磁短路能够将激磁电流减少，获得电流互感器误差特性[3]。

3.电子式电能表准确性干扰因素的解决对策

■3.1软件抗干扰对策

鉴于环境对单片机造成的影响是暂时的，很多因素都会影响单片机，并且抗干扰对策多样，在实际工作中，即使这些干扰不能彻底消除，但依然能将干扰降到最低。首先，使用抗干扰强单片机，国际知名单片机综合技术指标比其他单片机性能更优越，在满足运算能力下可以调节到最低工频；通常情况下，干扰信号频率与工作信号频率接近时，会造成工作信号幅度与周期性出现起伏变化，要想防止出现这种情况，就要将干扰源找到，测试电源基本工频为40HZ，大体与供电频率相同，由此，对电源变压器加屏蔽层进行抑制将放大器输入到屏蔽电缆中，如果电能表是高频，则与低频信号留有较远距离。电子式电能表需要使用A/D对电路进行变换，可分为模拟与数字部分，能够在A/D中分出两个地线，模拟与数字地线，其目的是防止出现干扰信号窜入到电路中，将模拟与数字模拟分开，功率与信号分开，两个并行布线中可以夹带一个地线([4])。

■3.2硬件抗干扰对策

电能表中很多硬件可靠性都会影响到电表运行稳定，这是电能表质量保证的基础，由此，需要选择可靠性高的元器件作为电能表硬件构成，无论元器件的质量多好不进行维护也会失效。由此，要想将可靠性提高就要定期检查硬件产品，定期筛查，将老旧的元器件淘汰，将电阻压低，使用电流对电路进行检测，比如，看门狗等电路都能将软件抗干扰能力提高，可让电子式电能表一端438接口与单片机分离，A、B两个接口加强保护，防止出现工模干扰或者差模干扰。此外，还要在电表接收铁壳上进行外包，将其与GND管胶连接，这样会使电磁干扰被屏蔽掉[5]。