电能表在线不停电校验技术研究

2021-03-26郭晓晶

光源与照明 2021年2期

关键词：电能表校验互感器

郭晓晶

国网福建省电力有限公司泉州供电公司，福建泉州 362000

0 引言

以往工作中，现场使用的电能表都是结合各相关用户负荷对应的大小予以划分，定期执行现场校验操作，其不足之处在于现场校验周期需要较长的时间，要想实现电能表负荷状况的实时监测具有一定的难度。

1 电能表的误差原因

在电能表的运行中，电流、电压、频率、负载、温度、倾斜、外磁场、天气等均是影响电能表计量，使之产生误差的原因。在检定规程中，对电能表的工作环境给出了规定，但在实际使用时，往往会受到环境条件影响，长时间处于极限工作环境时，甚至超过极限条件。在这样的情况下，很可能使电能表内部元器件失去正常的工作性能，造成计量误差。

1.1 电流互感器原因

电流互感器的倍率选取不恰当，会导致出现误差。当电流互感器工作在较小电流的状况时，磁通密度较小，导致误差变大，因此在对互感器实际容量加以选取的过程中，不可以选取过大，也应有效规避在较小电流下的运行。电流互感器二次容量选取不合适时，也会导致误差情况的出现。接入电流互感器的二次负荷主要包含外接导线电阻、接触电阻和电能表电流线圈阻抗。若是二次负荷阻抗中有一部分是电流互感器二次回路导线阻抗，特别是对于用电负荷相对偏大的用户而言，会对电流互感器的精准性产生一定影响。在互感器的一次侧对应电流长时间超出额定电流20%时，由于铁心产生角误差和磁饱和的负偏差，互感器的一次回路连接导线老化或是线径不够和接点接触电阻加大，导致二次负荷偏大。由于二次负载实际大小和互感器误差之间是正比关系，角误差会有所加大。在互感器接入的一次侧电流低于额定电流5%时，会在一定程度上影响激磁电流，造成角误差比较大的偏差。

电流互感器通常包含一次线圈、二次线圈以及铁心几个基本构成部分。铁心具有一定的磁阻，电流互感器在进行电流的传变时，势必会消耗一些电流，应用于励磁，促使铁心产生磁化作用，这样二次线圈便会形成二次电流与感应电势，电流互感器的误差也正是因为铁心消耗励磁电流所造成。由于激励电流与铁耗的问题，电流互感器一次电流与二次电流的差值为一个向量，误差主要包含相角差与比值差。

1.2 电压互感器原因

在构成电能计量综合组差的各种误差中，电压互感器二次回路压降所导致的计量误差通常最大，而压降相对偏大，导致少计电量和发供电量不平衡等问题的发生。在互感器的实际二次负荷超出额定容量上限过程中，对应的互感器比和角误差向负值便会有所加大。互感器二次绕组若是产生匝间短路问题，会导致电压线圈的匝数显著减少，进而导致互感器出现严重损坏或是出现较大的负误差。处于运行中的互感器，由于二次回路连接导线发生老化或是回路接点的接触电阻加大，会导致二次回路压降有所提高，当超出规定要求时，便会造成运行状况中互感器比、角误差的负超差。

电压互感器二次回路压降通常会导致较大的误差，这也是电能表计量综合误差的重要来源。因为压降比较大，导致电量少计量和发供电量不平衡情况的发生，所以针对处于运转状态下的电压互感器二次回路压降应实施周期测试，为了计算电能计量误差，可以两年进行一次测试。

2 电能表现场校验工作的注意要点

（1）电压对于额定值的偏差需要保持在±10%范围内；（2）频率对额定值的偏差需要保持在±5%范围内；（3）环境温度需要保持在0～35 ℃；（4）标准电能表中所通如的电流需要高出基本电流约为20%；（5）现场校验相应的负载功率需要是实际的经常负载；（6）在负载电流不足额定负荷的3%时，不应执行误差测定操作。

3 不停电状况下电能表远程在线校验系统相关理论

虽然国家监督管理部门颁发了相关文件，对校验技术的相关方法、设备、复校准间隔的相应标准以及条件等方面都给出较为确切的规定，但因为管理的缺失，导致电能表校验技术文件状态相对空白。因此，创建一套能够预测的运维管理体系，是电能表校验的基础。换而言之，可以利用电能表整体运行状态的评定，并对比连续校验数据信息，第一时间发现初期阶段的故障，还可以针对潜在故障问题的严重程度与发展态势加以评定，能够在第一时间内精准地对电能表的具体运转状况加以掌握，从而对电能表的最佳检定时间加以确立。不停电状态下电能表远程在线校验理论的基础：在线校验不在检定工作范围中，虽然评定应用数据合格，但并不表示被检测电能表合格。但是若是产生了不合格的相关采用数据信息，对应检测的电能表多数不合格。因此，应用实时或是定时测量方法针对电流相关数据信息、实时电压以及环境温度和湿度等相关信息加以采样。借助针对被测电能表相关历史运行数据信息与近期连续检测相关数据信息的比较，针对具有一定隐蔽性的故障问题加以判定，对故障的严重程度及其发展趋势加以精准掌握，从而更加科学地对选择检定时机加以掌握[1]。

4 电能表在线不停电校验方法与技术实现

电能表在线不停电校验系统可以在不停电的情况下对电能表相应接线装置进行更换，同时存在电能表在线检测相关的预留接口，可以实时在线计量检测，以使相关问题得到有效解决。

4.1 实现方法

电能表接线装置能够借助物理开关对线路切换、隔离以及短接的情况加以控制，能够在不停电的情况下对数字电能表进行更换或是对高精度数字电能表实施并接处理，可以使不停电切换得以实现几种不同工作模式。首先，正常工作模式。借助于接线装置，数字电能表可以接入电能对电路加以监测。数字电能表会对相关用电数据信息加以采集，并向能源监测系统服务器进行传输，以实现其基本的电能监测功能。其次，在线换表安装模式。电能表接线装置在完成线路隔离后，能够在用户不停电的状况下，对原本的电能表加以更换，再利用相应接线装置切换至正常工作模式，电能接入其中需要对电路进行监测。最后，在线计量检测模式。利用电能表接线装置的切换，数字电能表在能源检测系统服务器与电能需监测电路中接入。能源监测系统相应管理软件可以起到电能表计量检测分析对比的作用，在线计量检测模式中，利用在线计量精度结果对能否与电能表精度管理相关要求相契合加以判断。利用电能表数据信息分析计量精度，将高精度数字电能表的相关数据信息作为基准源，与数字电能表计量精度进行比对，从而使电能表计量检测技术方法得以良好实现，再判断其能否与相应精度要求相契合，同时生成相应的定期历史数据信息。被测电能表与高精度采集装置是确保电能表远程在线不停电校验得以实现的相关数据信息来源，详细的信息内容包含电流、电压、温度和湿度、功率因数等[2]。

4.2 具体操作步骤

在不停电的状况下，针对电能表实施远程在线校验的具体操作步骤如下。第一，预采集高精度装置。前端处的高精度采集装置自动或是定期根据约定负荷点方式自动对电能数据信息与非用电有关数据信息进行采集，重点包含针对当前时间范围中（一般是1 min的设定，能够根据负载的实际大小对采样间隔加以调节），高频采集场地的离散电流和电压，并且对有关电能数据信息与非电能数据信息被测电能表输出的相应电能脉冲数加以采集，也可以采集附近环境的温度和湿度等相关数据信息。第二，借助高精度预采集设备压缩与帧化处理数据信息。对于高精度预采集装置，其存在比较强大的数据信息采集功能，采样周期中的数据信息量超过23 M。保证采集数据信息能够更加方便快捷、精准地向主站传输的基础方法是数据信息的压缩。此外，通信帧的促成是将相关通信协议作为根据，对主站的数据信息请求进行等待。第三，主站所采集的结果应结合需要进行采集或是读取高精度前端采集设备。主站数据信息召测命令的发出应定时或是根据要求实施，确保数据帧的有效获取。在主站，针对数据信息实施校验与压缩，确定无误后储存在相应服务器中。第四，主站对采样数据信息加以处理并存。对于采样所获取的相关数据信息实施数模转换，应根据所存储的A/D采样变比进行相关数据信息的转换，分类型保存与针对数据信息的处理需要应用插值算法实施。第五，主站数据的计算与判定。主站通过相互匹配的电能计算法，仔细对周期中离散状态的电压和电力进行计算采样，同时计算该时间段的有用功能值和无用功能值[3]。