王兴泰1 顾国强2 李琦诺3
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摘要：文中运用误差理论，对单相、三相三线和三相四线接线所产生的综合误差进行分析。阐述了在不同负载下减小综合误差的方法，进而达到提高计量装置准确度的目的。
关键词：电能计量装置；准确性；综合误差；减小
1 综合误差的分析
1.1 单相电路有功功率的综合误差
电力用户多以感性负荷为主，这里我们就假设负载为感性，电能表只经电流互感器接入，得到相量图如下：
图2 三相三线电路感性负载时的向量图
图中UAB、UBC、IA、IC为互感器的一次侧电压和电流；Uab、Ubc、Ia、Ic为互感器的二次侧电压和电流；α1和α2分别为两组电流互感器的角差；β1和β2分别为两组电压互感器的角差；φA和φC分别为A相和C相的一次侧功率因数角。由此得第一组元件互感器一侧次功率为：
P1′=KlnKynUABIAcos（30O+φA-a1+β1）≈（1+Fu1+Fl1）UABIAcos（30O+φA-a1+β1）
式中：Fu1是接入电能表第一组元件电压互感器的比差；Fl1是接入电能表第一组元件电流互感器的比差。
在不考虑互感器的误差时，即接入电能表回路中互感器的合成误差值为零时，则电能表第一组元件的功率为：
P1=UABIAcos（30O+φA）
电能表第一组元件功率的差值为：
ΔP1=P1′-P1=UABIA（Fu1+Fl1）cos（30O+φA）+UABIAsin（30O+φA）sin（a1-β1）
同理得出第二组元件功率的差值为：
ΔP2=P2′-P2=UCBIC（Fu2+Fl2）cos（φC-30o）sin（a2-β2）
根据公式（1）可得：γh=（ΔP1+ΔP2）/（P1+P2）×100%
为方便推导，我们假设三相电路完全对称，即UAB=UCB=U，IA=IC=I，φA=φC=φ，且认为sin（a1-β1）≈a1-β1及sin（a2-β2）≈a2-β2，则得到：γh=0.5（Fu1+Fu2+Fl1+Fl2）+0.289[（Fu2-Fu1）+（Fl2-Fl1）]tgφ+0.0084[（a1-β1）-（a2-β2）]+0.0145[（a1-β1）+（a2-β2）]thφ（%）
我们知道与这组互感器配套使用的电能表的第一组元件和第二组元件的相对误差分别为γW1和γW2，则此三相三线电路有功电能表测量的综合误差为：γzh=γh+0.5（γW1+γW2）（%）。
2 如何减小综合误差
2.1 稳定性负载的调整
这类负载比较稳定，不会有很大的波动。由公式γzh=γh+γw（%）知，若γzh最小为零，只要使γh≈-γW即可。这时电能表的误差与互感器的误差大小相等、符号相反。因此，可以将电能表和互感器看成一个整体一起进行调整，操作步骤如下：首先要根据实际电路准确地计算出互感器的比差和角差，进而得到互感器的合成误差；然后确定负载及功率因数作为调整点；再按确定的调整点求出互感器新的合成误差值；根据新的互感器合成误差来调整电能表，以减小综合误差。但是当互感器的合成误差计算出为较大的值的时候，就不再适合用这种方法了。因电能表所能承受的调节范围有限，这时再将互感器的误差引入电能表反而会增加电能表本身的误差，致使整个电路的误差增加。
2.2 波动性负载的调整
这类负载波动较大，在电路中不稳定。这时可以采用电压和电流互感器组合使用的方式，相互调节，来减小综合误差。由组合互感器的合成误差公式：γh=Fl+Fu+0.0291（a-β）tgφ（%），若γh最小为零，只要使Fl+Fu≈0；a-β≈0即Fl≈-Fu，a≈β即可。这时电流和电压互感器的比差的绝对值相等或相近，符号相反；角差的绝对值相等或相近，符号相同。尤其是当电路的接线方式为两元件三相电能表时，要注意每个元件所连接的电流和电压互感器应自成一组，分别按照这个原则进行选择，才能使整个计量回路的互感器合成误差最小。这时，互感器的误差最小趋于零，可以忽略不计，只要调整电能表的误差的大小，就可以达到减小电路的综合误差的目的了。
2.3 冲击性负载的调整
这类负载波动剧烈，变化较快，而且在电路中经常出现。如果只是用上面的分析方法，是无法达到减小综合误差的目的的。我们需要从电能表和互感器两个方便来分别考虑，当他们各自的误差都为最小时，整个电路的综合误差也为最小。对于电能表来说，在额定电流工作时，误差都在可接受范围内。但当负载电流超过电能表的最大工作电流6A时，会产生近-20%的误差值。所以应该选择承受过载能力较大的电能表。对于互感器的来说，实际中的工作电流往往是最大工作电流的2~3倍。若按上述计算出的最大工作电流来选择互感器，将会产生很大的误差。这时，我们要根据实际的用电容量来计算工作电流，再按照这个工作电流来调节互感器，才能使他运行在最佳的工作范围内，以此来减小合成误差。如此两方便的调节，便可将冲击性负载的综合误差控制在合理的范围内。
3 结束语
如何减小电能计量装置的综合误差是提高计量准确度的关键。通过对互感器和三种不同接线方式综合误差的分析，我们提出了三种减小综合误差的方法，给实际工作提供了重要的理论依据。文中所述的减小计量装置的综合误差的方法在实际工作中都得到了很好的论证。随着计量技术的进一步发展，电能表和互感器精确度的提高也指日可待，在此基础上我们会取得更好的计量结果。
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论文作者:王兴泰1,顾国强2,李琦诺3
论文发表刊物:《河南电力》2018年7期
论文发表时间:2018/9/11
标签：误差论文; 互感器论文; 电能表论文; 负载论文; 电流论文; 电路论文; 元件论文; 《河南电力》2018年7期论文;