电能表运行工况评估的国际标准对比分析
姚燕
内蒙古自治区呼伦贝尔市产品质量计量检测所 内蒙古呼伦贝尔 021008
[摘 要] 目前，我国对于电力的需求在不断的加大，本文对比分析了法制计量组织（OIML）发布的国际建议R46《有功电能表》与国际电工技术委员会（IEC）发布的IEC62053-22：2003《电量测量设备（交流电）.特殊要求.第22部分：静态电度表（0.2S和0.5S级）》以及IEC61000-4系列标准《电磁兼容》在电能表运行工况评估方面的差异。主要从电能表的谐波波形测试条件、电磁兼容性测试条件、误差评定方法和准确度等级等方面进行了详细的对比分析，为我国制定电能表环境适应性考核技术规范，开展电能表在运行工况下的环境适应性考核工作提供理论支持。
[关键词] R46；IEC；电能表；对比；分析
随着国家电力企业的发展，在城市电网转型以及农村电网的改造工作中都取得较大的发展，同时也积极地对电能计量自动化系统技术进行了推广，随着电网的整体自动化发展，电能计量自动化系统不但是电力企业的售点监视工具，同时也是电力营销部门计费的主要依据。因此探究电能计量自动化系统运行工况监控管理技术的研究及应用具有重要的意义，以下是具体内容。
1 系统基本原理
工程应用证明数字化电能表在现场非标准工况条件下运行时，其运行性能主要受到负荷条件的影响，因此，从负荷波动（包含电压/电流幅值变动、波形失真度变动、电网频率偏差变动、噪声含量变动）对数字化电能表运行性能进行分析与评估。为了达到分析与评估的效果，找出数字化电能表现场非标准工况下运行不稳定及计量失准的原因，研发了非标准工况下数字化电能表运行性能分析与评估系统。系统采用了数字功率源模拟现场非标准工况条件下电子式互感器输出的IEC60044协议数据包，数据包经过合并单元（准确度等级为0.2级）协议转换为IEC61850协议数据包，并输出给光纤交换机，光纤交换机将接收到的数据进行组网，分别转发到不同厂家生产的被测数字化电能表（为了保证分析结果的可靠性，选择了三块不同厂家的0.2S级数字电能表）及工控机。系统内部数字功率源上位机程序采用的VI（virtualinstrument）软件编程，可设置电流/电压幅值、相位、频率以及添加谐波、白噪声信噪比等参数，可输出谐波、频率偏差及含噪声的波形数据。工控机一方面通过以太网口接收IEC61850数据包；另一方面利用内嵌的PCI转RS-485串口卡及脉冲采集模块与数字化电能表的RS-485接口及脉冲输出接口连接，读取数字化电能表电参量信息及采集输出脉冲。当工控机上位机算法发现负荷出现波动时，能自动读取数字化电能表中电压/电流、波形失真度及电网频率等数据，并采集电能表输出的脉冲信号，评估数字化电能表的运行性能。
2 特殊波形测试条件对比
众所周知，谐波不但影响电能计量的公平性，还会造成电能计量装置的误差增大、计量失准。在谐波对电能计量误差的影响研究中，大部分标准均将谐波视为稳态信号，而实际电网中的谐波往往具有持续时间短、发生随机性强等非平稳特点，这使得在对电能表进行谐波影响量测试时得出的误差允许偏差往往会在规定允许范围，但是却不能反映出在实际电网的运行状态下，电能表对谐波是否准确计量，是否满足相关规定。IEC62053系列标准对于谐波影响的测试主要针对5次谐波，而OIML国际建议R46取消了5次谐波的测试，采用具有相同电流电压失真度的方顶波和尖顶波代替。方顶波和尖顶波的谐波成分更丰富，包含3、5、7、11、13次电压电流谐波，和电网实际运行状态更贴近，更能体现电能表计量抗干扰的性能。根据OIML国际建议R46，开展谐波对电能表计量误差影响试验时，将谐波信号同时接入至电压、电流输入端，规定单个电压谐波幅度不应超过0.12U1/h，单个电流谐波幅度不应超过I1/h，U1和I1是电压和电流的基波幅度，h表示谐波次数。谐波条件下的误差与标准正弦波形条件下表计的初始固有误差相比，验证谐波波形条件对表计误差影响偏差是否符合OIML国际建议R46的要求[1]。
3 准确度等级与误差评定对比
OIML国际建议R46从保护消费者的利益及立法需求的角度出发，使得在同一个准确度指标下，不同原理的电能表计量要求相同；而IEC系列标准从生产制造角度出发，根据电能表的工作原理制定不同标准。由于两种标准的出发点不同，所以在电能表的试验测试和误差评定以及准确度等级上均存在差异[18]。OIML国际建议R46把电能表的准确度等级分为A、B、C和D4个等级，分别对应IEC62053系列标准中的4个等级：2、1、0.5s、0.2s级。OIML国际建议R46推荐年用电量大于5000kWh或特定用户需使用B级或B级以上准确度等级电能表[19-20]。依次要求，则5（20）A以内的单相表可以采用A级，其余均要采用B级或更高等级电能表，我国目前5（60）A的规格按此建议应该采用B级。影响电能表计量误差的因素包括电气因素、气候环境因素、电磁干扰因素等，评价电能表的综合误差即是考核电能表在各种影响因素的共同作用下的计量性能。
(2)能动性-社群性问卷中文版(Agency-Communion-Inventory, AC-IN)。Abele等人2016年编制(Abele，Haeke，Peters，Louvet，Szymkow， & Duan，2016)，该量表包含能动性和社群性两个维度，共20个条目。采用1(最消极)到5(最积极)评分，评分越高代表在该维度上表现越积极。本研究中，能动性与社群性的α系数分别为0.66和0.76。
治疗6个月时，观察组治疗依从患者52例（96.29%），对照组38例（82.61%）；治疗12个月时，观察组治疗依从患者 50例（92.59%），对照组35例（76.08%）；均差异有统计学意义（P=0.039）。
4 结语
（1）谐波波形测试条件：IEC62053系列标准针对电能表的谐波测试试验采用了5次谐波，而OIML国际建议R46则选取了更符合实际工况的方顶波和尖顶波进行谐波试验，更能体现电能表在实际工况条件下的计量性能。
（2）电磁兼容性测试条件：OIML国际建议R46与IEC61000-4系列标准针对电磁兼容性测试各类检测项目基本一致，不同的是OIML国际建议R46在外部恒定磁场测试、由外部交流电源频率引起的磁场测试以及电磁场测试3个方面对测试磁场频率范围或磁场强度指标进行了提高。
（3）误差评定方法和准确度等级：OIML国际建议R46根据准确度结果将电能表分为A，B，C，D4个等级，分别对应IEC62053系列标准的2，1，0.5s，0.2s4个等级。OIML国际建议R46提出了电能表的综合误差评定模型，以提高电能表在实际运行工况下的性能测试要求。文中可为我国推广OIML国际建议R46全面实施工作奠定基础，也为一系列电能表的检定规程或标准的修订提供参考价值。
参考文献：
[1]刘嘉,蔡雨楠,邢琳.基于大数据的电网成本结构及效益综合分析研究与应用[J].电气自动化,2017,39(5):14-16+30.
[中图分类号] F407.61
[文献标识码] A