摘要：智能电表在极端环境下的运行可靠性是非常重要的一个课题。新疆电力有限公司高干热过渡试验基地自2017年6月投入运行以来采集到了海量试验数据，通过数据分析可以研究智能电表在典型环境下的运行可靠性，但目前还没有一个完整的数据分析方法来处理这些数据。本文基于这个问题，提出了一种数据分析方法：选取其中的5只单相智能电能表部分基本误差数据进行系统分析，利用MATLAB绘制误差曲线和散点图。通过曲线的变化趋势分析环境温度对电能表试验误差的影响趋势，从而为电力计量用具的校验提供准确的依据。
关键词：高干热典型环境；智能电表；基本误差曲线；基本误差散点图；运行稳定性
引言
我国幅员辽阔，地理气候情况复杂，电能计量设备也运行使用于各种严酷的自然环境条件下，电能计量设备在典型环境下设备是否运行可靠、计量准确、稳定是电力企业、用户及行业专家所关注问题。现代电能计量设备的核心是电子设备，其在计量设备中发挥着重要作用，因而对电子设备的可靠性要求非常高。而电子设备的可靠性对温度非常敏感，如果环境温度达到一定程度，就会导致电子元器件工作失效，最终使整个电能计量设备失效或损坏。据统计，电子设备的失效有55%是温度超过规定值而引起的，随着温度的增加，电子设备的失效率成指数增长趋势，由此可以看出，热失效是电子设备的主要失效形式，而我国大部分地区处于亚热带区域，部分地区夏季高温时间较长，例如新疆吐鲁番地区，夏季日最高气温超过35℃的天数超过40天，加之干旱少雨，为典型的“高干热”气候条件，有统计资料表明，当地夏季高温天气已成为电气二次设备损坏、失效的主要原因之一。
为此，本文就新疆高干热过渡试验基地采集到的试验数据进行分析，目的就是为了验证电能计量设备在“高干热”典型环境下的稳定性和可靠性，对电能计量设备在“高干热”气候条件下的运行情况和失效机理进行分析研究，从而提出针对性的改进措施，建立健全电能计量设备标准，从而保证电能计量装置在“高干热”环境下依然能够有效的工作，确保电能计量准确可靠。对国网公司和社会都有巨大的效益。
1、试验环境与试验能力
1.1 试验环境
新疆高干热典型环境过渡试验基地位于吐鲁番，夏季有40多天，最高气温超过40℃，极限温度55℃，加之干旱少雨，在阳光炙烤下，表箱相对封闭，箱内相对封闭，箱内温度可达到70℃至80℃。在此环境下对电力计量用具进行试验，可以全面的反映其各项性能。
1.2 试验能力
新疆高干热典型环境过渡试验基地拥有单相智能电能表一体式检测装置1套，三相智能电能表一体式检测装置1套，环境测试系统1套，基地管理工作站1套，具备78只单相智能电能表、36只三相智能电能表、8只采集终端、40只单相单表位电能计量箱试验能力。
2、试验样品选择
新疆高干热典型环境过渡试验基地在挂试验样品有单相智能电能表78只，三相智能电能表36只，集中器8只，其中78只单相智能表由5个不同厂家的表组成，包括本地费控智能电能表24只，远程费控智能电能表54只；36只三相智能电能表由5个不同厂家表组成，包括本地费控智能电能表4只，远程费控智能电能表32只；8只集中器包含两个厂家各4只集中器。
3、试验方案
3.1 系统方案设计
高干热典型环境过渡试验基地电能表与采集终端试验系统主要完成智能电能表和用电信息采集终端的在线检测功能，采用检测设备与挂表架分离模式，户外测试区采用挂表架方式放置被检表，室内实验室配置功率源和误差比对标准电能表等检测设备的方式，实现智能电能表和用电信息采集终端的检定测试功能。由系统主站完成检测任务的配置及下发，环境试验基地子站系统接收相命令后完成电能表与终端的在线检测自动控制，并将检测结果通过数据和图像方式上传到数据库，在检测过程中监控系统和环境检测系统会对实验室设备的运行状况和运行环境进行实时监测控制。
3.2 系统检测方法
电能表与终端在线检测系统，它包含被检智能单、三相电能表，用电信息采集设备、校验装置、挂表架、上位机、服务器等设备。每套校验装置包含计算机、信号源、程控功率源、标准电能表、误差处理器等单元组成。户外挂表试验区分为三个主要部分，三相表挂表区、单相表挂表区、专变终端挂表区，在单、三相表挂表区同时配备集中器，采集器等设备，采用测试设备建立小型电力计量系统的方式进行长期运行试验。电能表与终端在线检测系统流程图如图4-1
图4-1电能表在线检测流程图
电能表与终端检测方案可以以测试日和非测试日划分，以七天为一周期对其进行测试。
电能表检测在测试日当天：
1、测试时间间隔为4小时，测试次数为6次；
2、第1次测试要求测试所有试验项目，其余5次只测试基本误差和日计时误差；
3、每次测试开始时，环境传感器自动进行对现场环境测量，并将数据上传到服务器；
用电信息采集终端在测试日当天：
1、周期数据采集成功率、电费下发成功率的测试周期为7天，测试时间间隔为8小时，每天测试次数为3次；
2、每天要求测试1次所有试验项目，其余2次只采集正向有功电能示值（总，费率1-M）；
3、每次测试开始时，环境传感器自动进行典型环境测量，并将数据能够上传到服务器；
3.3系统检测内容
1、电能表试验内容：
电流升降变差、电压波动、基本误差、启动试验、日计时误差、上下电试验。
2、用电信息采集终端试验内容：
电流基本误差、电压基本误差、功率基本误差、一次抄表成功率。
4、总结
（1）通过上述5个误差曲线图进行横向分析可得：A厂家的基本误差随温度变化幅度最大，曲线波动最大，B厂家和D厂家的智能电表基本误差随温度变化幅度最小，曲线比较平稳。C、E厂家则中规中矩，有较大的波动，但总体比较平稳。由此得出结论，在高干热典型环境条件下，B厂家和D厂家的智能电表运行可靠性最高，更能耐受极端环境，而A厂家的智能电表对典型环境的适应性较弱，运行可靠性不高，后期需进行改进。
（2）通过上述5个误差散点图进行纵向分析可得，随着温度的升高，所选的5只不同厂家的电能表均表现出基本误差随温度变化近似线性关系。随着温度增大，基本误差正向偏移，并且误差波动显著增大。
参考文献：
[1]王美妮.《电子设备高温环境热控制实验研究》.2014
[2]贺东明.《电能量采集终端综合测试管理系统的研究和应用》.2013
[3]DL_T_448-2016《电能计量装置技术管理规程》2015
[4]李鹏.《MATLAB入门》.2015
[5]殷鑫.《温度影响下的智能电能表误差模型》.2017
[6]刘启明.《浅析电能计量误差产生的原因和
论文作者:潘成龙
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/25
标签：误差论文; 电能表论文; 环境论文; 电能论文; 智能论文; 高干论文; 终端论文; 《基层建设》2019年第5期论文;