关键词：智能电能表；计量准确性；影响因素；改进对策
引言：
随着智能电网时代的到来，越来越多的智能设备应用于国家电网系统当中，其中智能电能表就替代了传统电表，提高了电能计量数据反馈的时效性与准确性。但由于环境因素、安装技术、材料质量等因素影响，导致了部门智能电能表的计量安全性与可靠性出现下降，直接影响到智能电能表的应用社会价值。为此，技术人员需对其出现的问题进行及时解决，保证智能电能表的计量准确性。
一、智能电能表
智能电能表的核心工作部件为智能芯片，该类电能表可以实现，电功率计量、计时、计费、通信数据、用电管理等多种功能，有效提升了用户与电力企业之间的业务来往。下图1是典型的单相智能电能表硬件设计框架图，通过对其框架图分析可知，该智能电能表主要包含了计量系统与单片机控制系统。
其中计量系统发挥了非常重要的工作价值，计量系统设计的可靠性，直接影响到电能表计量数据的真实性与准确性。基于电阻分压系统的运行，以获得相关的电压信号，为微型电流互感器的作用下完成信号取样。通过将取样后的电压与电流，及时的传输入计量智能芯片当中，在芯片设计的内部系统处理下，可以获得一定的脉冲信号，并通过SPI总线输入到单片机当中[1]。
在单片机数据处理时，可以对采集到的脉冲信号进行累计运算，并根据设计的电费收费标准进行计量处理，以输出相关的计量数据信息。同时，单片机可以实现对电能表各个系统的协调控制，保证智能电能表的安全稳定运行。.png)
图1 智能电能表计量工作原理
二、影响因素
基于工作温度对智能电能表计量数据准确性影响变化进行分析论述，首先构建电能表的电热耦合仿真系统，在该系统构建过程中，分析到电能表的PCB板的元器件较多且结构非常复杂，为了避免元器件对该次实验的结果造成影响，为此重新构建仿真模型。
（一）软件技术
通过Altium Designer软件技术，对智能电能表PCB的元器件参数导入，并构建相关3D模型。通过计算机系统的模型转配简化，最终，可以得到关于温度变化的计量数据仿真模型。
（二）研究对象
本次研究采用的智能电能表为单相智能电能表，该电能表的负荷开光为电磁继电器保持性开关。该继电器的负载工作电流为90A，而电压为250V。该智能电能表的线圈额定电压为直流9V，对应的电阻参数为50Ω[2]。
当智能电能表正常工作时，衔铁通过永磁提供触动力，确保线圈可以保持在吸合的状态下，此时电能表处于正常工作，继电器线圈不发热。笔者通过SolidWorks软件技术，构建了如下如2所示的智能电能表继电器模型。
.png)
图2 继电器模型
（三）实验搭建
在实验搭建时，将智能电能表的继电器负载电流控制在5A，同时将智能电能表放入温度箱内，以对电能表的温度进行一定控制[3]。为保证温度监测的质量与准确，需利用热点偶测量电表进行温度测量，具体的电路原理图，如下图3所示。
.png)
图3 测试电路原理图
（四）实验数据
通过对电能表的温度进行实测，并与仿真数据结果进行对比，则可以很好的校正仿真模型，提高仿真模型处理的可靠性[4]。在不同的环境温度下，智能电能表的变压器关键元器件处的仿真结果，以及具体实验测试的工作温度数据，如下表1所示。
.png)
表1 仿真数据与实验数据
（五）影响分析
通过对表1的仿真数据与实验测试数据进行分析可知，通过仿真模型得到的数据信息，基本与实验测试数据没有发生较大差异。在高温时差别稍大，此时的PTC仿真误差值达到-5.17%。通过剖析实验设备可知，在高温工作环境下，设备的损耗稍微变小，此时的发热量也降低，热负荷也降低，而对应其他位置的温度则有一定的下降。但是，仿真模型并没有直接改变电能表的变压器，因此，理论上仿真数据，应当比实测设备的温度要高出一定值。
在实验测试工作开展时，笔者基于智能电能表计量系统，分别对分压式电阻与计量芯片进行实验，以测试其工作计量数据在不同温度下的工作状态变化。笔者首先搭建了计量芯片的电能表温度测试电路，以获得其参考电压，随着工作温度的变化产生的数据变化，并绘制出智能芯片的温度特性曲线。
笔者结合温度仿真结果与绘制的温度特性曲线进行对比分析，发现智能电能表，在不同的工作温度下，电能表的各个元器件实际的工作参数值发生了一定改变。基于蒙特卡洛理论的计算方式，则可以分析得出，在不同环境容差下，电能表计量数据的误差具体情况。
通过仿真模型的处理分析，则可以得出优化前，没有进行校正的智能电能表，在不同的工作环境温度下计量误差大约在1.47%到3.03%之间，说明智能电能表的计量精度较低，标准差只有0.06，无法达到国家智能电能表的安装技术标准。当工作环境的温度上升为70摄氏度时，此时，智能电能表的计量误差出现了增大，最大的计量误差为21.39%，该工作环境温度下，智能电能表的计量数据准确性非常低，且一致性较差。由此可见，外界工作环境温度的变化，对智能电能表的计量数据产生着直接影响。为很好提高智能电能表的计量工作可靠性、安全性、稳定性与准确性，笔者在下文就温度对智能电能表的影响，提出了以下技术补偿方案，以抑制温度变化对智能电能表计量数据的影响，提高智能电能表计量工作的准确性[5]。
三、改进对策
通过开展温度补偿技术方案，以减小由于工作温度变化，造成的计量误差。该技术应用后，高温下的电能表计量误差值直接缩小一半，充分说明温度补偿技术改进对策的可行性与适用性。
四、结束语
上文就工作温度变化下，智能电能表计量误差的变化进行研究。通过实验开展与仿真工作开展，论证了温度的具体影响变化，并提出了温度补偿技术方案，以提高计量数据的准确性。
参考文献：
[1]何静涵,王跃红.智能电能表计量准确性的影响因素及改进对策[J].计量与测试技术,2018,4508:78-79.
[2]张蓬鹤,张保亮,陈思禹.基于分层抽样的运行智能电能表剩余寿命预测方法研究[J].电测与仪表,2019,5605:148-152.
[3]罗群,刘春雨,王月明,张志龙,王维光,张健.计及谐波信号和温度变化的智能电能表计量误差分析方法[J].中国测试,2019,4507:117-121+139.
[4]高博,张祯铭,宋洪武,郑楠.三相智能电能表自动检定流水线质量监控方法应用研究[J].吉林电力,2019,4704:37-40.
[5]葛一帅,谢琳.用电信息采集系统建设运维及智能表推广工作中的舆情风险管控[J].企业管理,2016,S1:238-239.
论文作者:余志凌
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 17期
论文发表时间:2020/1/9
标签：电能表论文; 智能论文; 温度论文; 数据论文; 工作论文; 准确性论文; 误差论文; 《当代电力文化》2019年 17期论文;