电能表精度和功能检验的优化

1.试验室检验项目

电能表在安装到现场之前，必须进行精度检验以及功能检验，以确认是否合格。在安装到现场运行后，也要按规定定期进行现场误差检验。

按照中华人民共和国国家计量检定规程JJG 596—1999 《电子式电能表》的要求，电能表试验室检验项目有：

（1）工频耐压和绝缘电阻试验。

（2）直观检查和通电检查。

图4.29　电能表铭牌标识说明

（3）启动、潜动试验。

（4）校核计度器示数。

（5）确定电能测量基本误差。

（6）确定电能量测量标准偏差估计值。

（7）确定日计时误差。

（8）确定时段切换误差。

（9）确定需量误差。

（10）确定需量周期误差。

本书仅对电能测量基本误差以及启动、潜动试验、确定需量误差、确定日计时误差的方法进行说明，其他检验方法见JJG 596—1999标准要求。

2.电能表准确度检测

（1）检验步骤。

1）按照电能表接线图接线：电压、电流线从标准源输出端正确接入。

2）电能表电能输出脉冲正确接入标准表输入脉冲接口。

3）电能表和标准台体加电预热 （预热时间按照生产厂技术说明而定）。

4）按照规定负荷点检验精度。

（2）电压、电流接入。

单相电能表接线如图4.30所示。

三相三线电能表接线如图4.31所示。

图4.30　单相电能表接线图

图4.31　带电压、电流互感器三相三线电能表接线图

三相四线电能表接线如图4.32所示。

（3）电能表电能脉冲接线。

电子式电能表通常有专门电能脉冲输出接口以及高亮LED电能脉冲输出光脉冲信号，可以从专门脉冲输出接口将脉冲接入标准表，也可以从LED将电能脉冲输出的光脉冲信号接入标准表。

1）将电能脉冲输出接口的脉冲信号输入至标准表进行精度检验。

图4.32　三相四线电能表接线图

（a）带电压、电流互感器三相四线电能表接线图；（b）带电流互感器三相四线电能表接线图；（c）直接接入三相四线电能表接线图

电能表电能脉冲输出接口原理如图4.33所示。

从图4.33中可知，表内脉冲与外部通过光耦隔离，一般脉冲宽度为80ms。输出到外部设备时，需要由外部设备提供电源，电源电压最大不能超过输出光耦和三极管CE之间的耐压Uceo，一般为5～48V，而导通的最大电流不能超过三极管的最大导通电流，一般为50m A。

外部设备（在此处为标准表）的电能脉冲输入电路一般有两种：

图4.34所示为正脉冲输入电路，被检电能表输出端E接到标准电能表脉冲输入端H，而输出端C接到标准表的VCC，当被检电能表有正脉冲输出时，三极管导通，脉冲输出为低电平。

4.33　电子式电能表脉冲输出接口原理图

图4.34　正脉冲输入电路

图4.35所示为正负脉冲输入电路，当被检电能表有正脉冲输出时，T1三极管导通，而使与非门输入A为低电平，与非门输出为高电平；当被检电能表有负脉冲输出时，T2三极管导通，T3导通，与非门输入B为低电平，与非门输出也为高电平。

图4.35　正负脉冲输入电路

2）将LED电能脉冲光信号通过标准表的光电采样电路接入标准表。

光电脉冲采样电路是标准表中的一个重要组成部分，经历了三个阶段：第一代是简单的光接收电路；第二代具有波形处理电路；第三代具有自动跟踪电路，在此我们不作进一步的讲述了。

3）电能脉冲接线注意事项：①标准表和被校表的脉冲常数要设置一致；②被校表和标准表的脉冲对接时电路要达到匹配，以免由于驱动能力不够或电平不匹配引起误差不正确；③采用光电采样进行精度检验时，注意将光电采样器尽量对准光脉冲发射管，尽量接近，避免干扰进入。

3.电能表准确度检验负荷点

（1）常规检验负荷点。(www.xing528.com)

1）检验单相电能表和三相电能表（平衡负荷）时应调定的负荷点见表4.6。

2）检验三相电能表不平衡负荷时应调定的负荷点见表4.7。

表4.6　平衡负荷时的负荷点

表4.7　不平衡负荷时的负荷点

（2）注意事项：①标准电能表比被校电能表精度至少高二级；②试验室温度应在23℃±1℃范围内；③检验设置标准表的圈数要合适，一般检验额定电流点取1～4圈，检验最大电流点取4～6圈，检验小于额定电流的点取1圈；④在每一个负荷点，读三次测量值，取平均值作为测量结果。

4.启动和潜动项目检验

（1）启动标准要求。电能表在功率因数为1，电压为额定电压时，施加启动电流，表计应能够启动并且连续记录。其要求见表4.8。

表4.8　对启动电流要求

（2）潜动标准要求。当施加电压而电流线路无电流时，仪表的测试输出不应产生多于一个的脉冲。

（3）检验方法。按照中华人民共和国国家计量检定规程JJG 596—1999，对启动和潜动的检验方法和要求如下：

启动检验方法：电能表加入参比电压、参比频率和功率因数为1的条件下，负载电流升到启动电流时，电能表应能启动并且连续累计计数，安装式电能表应有脉冲输出或代表电能输出的指示灯闪烁。

对双向计量的电能表，正向和反向启动检验均需要进行。

潜动检验方法：电能表加入参比电压，电流回路中无电流时，电能表在启动电流下产生1个脉冲的10倍时间内，输出不得多于1个脉冲。

在潜动检验时，有时也给电流回路加入1/5的启动电流，而要求电能表不走表，这样的方法更加严格和有效，因为在实际运行现场往往存在很小的感应电流，而感应电流不是真正的负荷电流，不应该计量电能。

5.最大需量误差

（1）最大需量的定义：在指定的时间区间内，需量周期中测得的平均功率的最大值。

（2）最大需量的误差要求：在0.05Ib到Imax范围内，最大需量的相对误差应不大于±（0.5+0.05Pm/Pn）%

式中：Pm为在参比电压下，cosφ=1及I=Imax时的计算功率；Pn为实际负荷点功率。

注意：此误差不包括测量单元误差，而只考虑最大需量计算误差。

（3）最大需量误差的检验方法。

1）选择负荷点为0.1Ib，Ib，Imax，cosφ=1.0。

2）用标准功率表法测量需量误差：电能表加入额定电压，加入选定的负荷电流，cosφ=1.0，经过一个需量周期后，读取电能表上显示的最大需量值为P，而加在电能表上的实际功率为P0，可以得到实测最大需量误差为 （P—P0）/P0%，如果小于等于最大需量误差要求则判定合格。

3）标准电能表法测量需量误差：对标准电能表和被测电能表的电压线路加入参比电压，电流线路加入选定的负荷点电流在cosφ=1.0的条件下，经过选定的一个需量周期，读取标准电能表电能累计值W，读取被测电能表显示的最大需量值P，计算最大需量误差为（P—P0）/P0%—λ，其中P0为实际的功率值，P和P0的单位为k W，可以通过下式计算得到

P0=60WKiKu/T0

式中：T0为实测的需量周期，min；W 为实测的电能值，k W·h，即标准电能表累计的电能值；Ki为被测电能表设置的电流互感器的额定变比；Ku为被测电能表设置的电压互感器的额定变比；λ为被测表测量电能的百分比误差。

4）测量最大需量误差时的注意事项：使用标准功率表法测量时，负荷要稳定；在测量之前应该清除原被测表中的最大需量值；可以根据被测表需量周期结束指示来判断时间是否到达一个需量周期。

6.时钟精度

表内时钟决定分时计量的正确性，要求表内时钟日误差为0.5s，有两种方法进行测量：

一是测试被测电能表的时基频率输出，通过时基频率的偏差来判断时钟的准确度。如时基为32768 Hz，要达到0.5s/d的时钟准确度要求，时基频率应该在32768 [1±0.5÷（24×60×60）]=32768±0.18963Hz范围内。

二是连续走时72h，在试验之前将电能表时钟校对到北京时间 （电台报时），72h到后与北京时间对时，读取时钟误差，判断时钟日计时误差。

7.参数设置和数据抄读

多功能电能表在挂网运行之前，必须进行参数设置。而在电能表运行中随时可能读取表计中数据。

（1）参数设置和数据读取方法。

方法1。通过表计的数据通信接口和PC机相连，根据要求进行参数输入和数据抄读。方法2。使用IC卡等传输介质设置参数或数据抄读。

1）参数设置：在PC机上输入所需的参数并写入传输介质中，再将介质插入到电能表中完成参数的转入（电能表会自动检测介质的插入并且确认有效后读入参数）。

2）数据读取：将传输介质插入电能表中，电能表识别后将数据写入介质中，再在PC机上下载。

方法3。使用手持设备（如北京振中公司和广州兰德公司生产的手抄器）。

1）参数设置：在PC机上输入所需的参数并写入手持设备中，或直接在手持设备上输入参数，再通过数字接口（一般为RS-232/RS-485或远红外）写入电能表中。

2）数据读取：将电能表数据通过通信接口读入手持设备，再在PC机上下载。

（2）参数设置内容。

多功能电能表中有如下参数必须设置：

1）时段参数，包括周表、节假日表、季表、日表。

2）电能表的日期时间（调准时间）。

3）在挂表之前清除电能表中的电量和最大需量。

4）其他参数，包括需量周期、滑差步进时间、结算日、负荷曲线记录间隔和记录项目、功率限额、电压上下限、循环显示项目等。

5）数据通信口通信地址。

6）注意，参数设置必须进行复检，防止出现错误，复检所读取的参数必须符合设置要求。否则，一旦挂网造成的影响不可估量。

（3）读取数据内容。

电能表所有的电量数据：有无功电量、分时电量、最大需量、历史电量、日期时间、负荷曲线、事件记录、所有设置的参数等。