CN101526596B

CN101526596B - 动态负荷下单相电能表电能计量误差的测量方法

Info

Publication number: CN101526596B
Application number: CN2009100646906A
Authority: CN
Inventors: 闫章勇; 张聚杰; 董生怀
Original assignee: Zhengzhou Wonder Electric Co Ltd
Current assignee: Zhengzhou Wonder Electrical Power Co Ltd
Priority date: 2009-04-21
Filing date: 2009-04-21
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2029-04-21
Also published as: CN101526596A

Abstract

本发明提供一种动态负荷下单相电能表电能计量误差的测量方法，该方法包括如下步骤：在被测电能表N圈转动起始，计时，每一个定时周期Δt采集一次负荷电流Ii，累计采集次数S-1，累加负荷电流

被测电能表N圈转动结束，采集当前负荷电流Is，得计时时间T，计算当前计时间隔Δt1＝T-(S-1)×Δt；计算累加电能

设定通过被测电能表的实际电能E_r等于累加电能E₀；计算误差r＝(E_X-E_r)/E_r＝(E_X-E₀)/E₀。该方法通过连续的测量变化的负荷电流，避免了负荷电流变化对电能计量误差的影响，大大提高了测量电能计量误差的准确性。

Description

动态负荷下单相电能表电能计量误差的测量方法

技术领域

本发明涉及一种电能计量误差测量方法，具体地说，涉及一种动态负荷下单相电能表电能计量误差的测量方法。

背景技术

单相电能表作为电能计量和计费的仪表，广泛应用于千家万户；单相电能表长期工作在安装现场，为保证电能的准确计量，需要经常对电能表进行现场校验和检查，测量其电能计量误差是否符合要求，同时判断是否存在窃电现象。

目前，电能表的电能计量误差测量主要有如下两种方法：

1、使用电能表现场校验仪，直接测量并显示电能表计量误差，测量方法如下：在现场校验仪上输入圈数N、被测电能表电表常数Cx等相关参数；将现场校验仪接入被测电能表的电压和电流回路，现场校验仪实时对测到的电压和电流信号进行处理，累计在被测电能表转动N圈内通过被测表的实际电能E_r，并根据式(1)或其等效公式计算并显示出误差r；

r＝(Ex-E_r)/E_r 式(1)；

其中：Ex＝N/Cx：表示被测表累计的电能；N表示被测电能表转动的圈数；Cx表示被测电能表的电表常数；

采用电能表现场校验仪的误差测量方法，虽然具有测量准确性高、直接测得误差的优点，但在待测电能表数量较多、测量准确度要求不高的场合，如营业普查、反窃电筛查等情况下，存在以下问题和不足：a、测量误差时，必须将现场校验仪接入到被测表的电压回路，但在现场，可靠接入电压回路是比较困难的，因此操作繁琐、不方便、工作效率较低；b、在现场接入电压回路，有发生触电、短路等危险的可能性，安全性不高。

2、通过测量电流和时间间隔，然后人工或借助于其它工具计算，粗略测定电能表误差的方法，即通常所说的“瓦秒法”；测量方法及过程如下：用电流表测量通过被测电能表的负荷电流I，设测得值为It；用计时仪测量被测机械式电能表转动N圈，或者电子式电能表输出N个脉冲，所用时间间隔T；

被测电能表的误差r为：

r＝(N/Cx-U×It×cosφ×T)/(U×It×cosφ×T) 式(2)；

其中：Cx表示被测电能表的电表常数；N/Cx表示被测电能表转动N圈所累计的电能；U表示被测线路的供电电压，可用万用表测得或采用经验值；cosφ表示功率因数，一般采用经验值；U*It*cosφ*T表示在U、cosφ恒定、I＝It的情况下，在时间间隔T内实际通过电能表的电能；

式(2)可等效变换为：

r＝((N/Cx)/(U×It×cosφ)-T)/T 式(3)；

设：T0＝(N/Cx)/(U×It×cosφ) 式(4)；

T0称为在U×It×cosφ功率下，被检表输出N个脉冲理论上所需的时间，式(3)相应可变换为：

r＝(T0-T)/T 式(5)；

该技术可简单描述为：用电流表测量电流，用计时仪测量时间间隔，通过人工计算或借助于其它工具，按照式(4)计算出理论时间T0，然后按照式(5)计算出被测电能表的误差r。

采用该方法测量电能计量误差时，具有无须同时测量线路电压U的优点，但存在以下不足：a、测试过程需要2个以上测试工具，还需要人工计算，测试过程繁琐，工作效率较低；b、由于测量过程人工参与过多，使得测量出错的可能性较大；c、计算公式较复杂，没有一定理论基础的人员或非专业人士难以掌握运用，例如：农电工；d、尤其是，当负荷电流在测量期间变化较大时，误差的测量准确性较差。

采用该方法测量电能计量误差时，被测电能表的负荷电流需相对稳定；在该方式下，无需持续地测量负荷电流，具有操作简单的特点，加上测试的持续时间T一般为1分钟左右，在此期间负荷电流变化的概率很小，因此可适用于绝大多数使用场合。

应用电能计量误差测量仪，该方法的具体实施过程如下：

步骤一、使用者通过测量仪的按键部分，在测量仪显示部分的提示下，输入电表常数Cx、转动圈数N等相关参数，所需的功率因数cosφ和被测电能表的供电电压U是存储在测量仪中的默认值，使用者可以通过测量仪按键部分根据具体情况需要进行设定；

步骤二、使用者操作测量仪使其测量并记录负荷电流，设测量值为It，然后无需继续测量负荷电流，可将测量仪从待测线路上拿开；

步骤三、在被测表的转动N圈的开始和结束时刻，使用者操作按键部分的相关按键，中央处理单元通过软件或硬件计时器测得开始和结束间的时间间隔T；

步骤四、测量仪在获得相关参数电表常数Cx、圈数N和测量值负荷电流It、时间间隔T后，中央处理单元通过程序计算并显示误差r；

但在少数场合，如果测试期间内，负荷电流发生变化，上述稳定负荷方式就会存在测量方法误差，负荷电流偏离It越大，误差r的测量准确性越差；

下面结合图1来说明负荷电流I发生变化的情况：U×It×cosφ是在U、I(I＝It)、cosφ恒定的情况下，在时间间隔T内，检查仪测得的通过电能表的电能，为图1中的ABt2t1形成的矩形区域，但在T期间，实际通过电能表的电能为图1中的阴影区域Act2t1，由图可看出，实际通过电能表的电能，和检查仪采用稳态负荷方式所测得电能相差很大，因此就会存在测量方法误差。

为了解决以上问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种动态负荷下单相电能表电能计量误差的测量方法，该方法不需实时测量电压即可测量动态负荷下单相电能表的电能计量误差。

为了实现上述目的，本发明提供一种动态负荷下单相电能表电能计量误差的测量方法，该方法包括如下步骤：

步骤一、在被测电能表N圈转动起始，计时，并每经过一个定时周期Δt，采集当前通过被测电能表的负荷电流Ii一次，累计采集的负荷电流Ii次数S-1，即经过S-1个定时周期Δt，将采集到的S-1次

被测电能表N圈转动结束，采集当前通过被测电能表的负荷电流Is，得计时时间T，计算当前计时间隔Δt1＝T-(S-1)×Δt；

其中，设定定时周期Δt远小于计时时间T，当前计时间隔Δt1小于定时周期Δt，N、i、S为自然数，1≤i≤S-1；

步骤二、设定定时周期Δt足够小，则在每一个定时周期Δt内，可设定负荷电流是稳定的，并等于所采集的负荷电流Ii，即通过被测电能表的累加电能E₀：

E_{0} = Σ_{i = 1}^{s - 1} Ei + E_{s}

= Σ_{i = 1}^{s - 1} (U \times Ii \times \cos φ \times Δt) + U \times Is \times \cos φ \times Δt 1

= U \times \cos φ \times (Δt \times Σ_{i = 1}^{s - 1} Ii + Δt 1 \times Is);

其中，U表示被测电能表的供电电压，cosφ表示功率因数；

步骤三、因为定时周期Δt足够小，则设定通过被测电能表的实际电能E_r近似等于累加电能E₀，即E_r≈E₀；

步骤四、计算被测电能表的误差r为：

r = (E_{X} - E_{r}) / E_{r} = (E_{X} - E_{0}) / E_{0}

= (N / C_{X}) / (U \times \cos φ \times (Δt \times Σ_{i = 1}^{s - 1} li + Δt 1 \times Is)) - 1;

其中，Cx表示被测电能表的电表常数，E_X＝N/Cx表示被测电能表转动N圈所累计的电能。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，在测量电能计量误差的过程中，该方法通过连续的测量变化的负荷电流，达到较为精确地误差值，避免了负荷电流变化对电能计量误差的影响，大大提高了测量电能计量误差的准确性，而且采用该方法无须接入被测表的电压回路，无须借助于其它测试工具，具有接线简单、操作安全、工作效率高的优点；该方法适用于在测量电能计量误差期间通过待测电能表的负荷电流变化的场合。

附图说明

图1为功率与时间的关系示意图；

图2为本发明所采用的电能计量误差测量仪的原理示意图；

图3为动态负荷下电流或功率与时间的关系示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

在本实施例中，为了方便实现本方法，采用智能电能计量误差测量仪进行测量，如图2所示，使用者使用该智能电能计量误差测量仪时，通过按键部分，在显示部分的提示下输入电表常数Cx、电表转动圈数N、功率因数cosφ和被测电能表的供电电压U等相关参数；

电流传感器对被测电流信号进行采样；信号调理电路对该电流信号进行适当的处理，如放大或衰减、滤波、阻抗变换等，处理成中央处理单元适合读取的信号；中央处理单元对该信号进行分析、计算；

在被测表转动N圈的开始和结束时刻，使用者操作按键部分的相关按键，通知中央处理单元，中央处理单元根据相关参数和算法，计算被测电能表的误差，并送至显示部分显示出所测误差；供电电源部分为上述的各电路提供合适的电源。

结合图3，一种动态负荷下单相电能表电能计量误差的测量方法，包括如下步骤：

使用者将测量仪接入被测电能表的电流回路，持续实时测量负荷电流，直到完成误差的测量；

步骤二、在被测电能表N圈转动起始，操作测量仪按键部分的相关按键，中央处理单元收到此信号后，启动中央处理单元中的循环定时器，定时器的定时周期为Δt，同时，中央处理单元计时，并每经过一个定时周期Δt，中央处理单元读取当前测得的负荷电流Ii一次，累计采集负荷电流Ii次数S-1，即经过S-1个定时周期Δt，中央处理单元读取并将采集到的S-1次

并按照式(15)计算Q_T1：

Q_{T 1} = Δt \times Σ_{i = 1}^{s - 1} Ii

式(15)；

被测电能表N圈转动结束，操作按键部分的相关按键，中央处理单元收到此信号后读取当前负荷电流Is，同时，中央处理单元读取定时器当前值，得计时时间T，并计算当前计时间隔Δt1＝T-(S-1)×Δt；按照式(16)计算Q_T2：

Q_T2＝Δt1×Is 式(16)；

其中，定时周期Δt远小于计时时间T，当前计时间隔Δt1小于定时周期Δt，N、i、S为自然数，1≤i≤S-1；

步骤三、下面结合图3说明动态负荷下的测量原理：ACt2t1所示粗线框内所示区域为在动态电流I作用下，通过电能表的实际电能E_r，而图中的阴影部分是在动态负荷下测得的累加电能E₀；设定定时周期Δt足够小，则在每一个定时周期Δt内，可认为负荷电流是稳定的，并等于所采集的负荷电流Ii，即通过被测电能表的累加电能E₀：

E_{0} = Σ_{i = 1}^{s - 1} Ei + E_{S}

= Σ_{i = 1}^{s - 1} (U \times Ii \times \cos φ \times Δt) + U \times Is \times \cos φ \times Δt 1

= U \times \cos φ \times (Δt \times Σ_{i = 1}^{s - 1} Ii + Δt 1 \times Is)

式(17)；

其中，U表示被测电能表的供电电压，cosφ表示功率因数；

步骤四、定时周期Δt足够小时，则设定通过被测电能表的实际电能E_r近似等于累加电能E₀，即E_r≈E₀；

步骤五、在测得Q_T1和Q_T2后，中央处理单元按照如下式(18)或其等效公式计算并显示误差r，完成误差的测量，被测电能表的误差r为：

r = (E_{X} - E_{r}) / E_{r} \approx (E_{X} - E_{0}) / E_{0}

= (N / C_{X}) / (U \times \cos φ \times (Δt \times Σ_{i = 1}^{s - 1} Ii + Δt 1 \times Is)) - 1

= (N / C_{X}) / (U \times \cos φ \times (Q_{T 1} + Q_{T 2})) - 1

式(18)；

本发明特别适用于测量准确度要求不高、待测电能表数量较大的场合，如营业普查、反窃电筛查等。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。

Claims

1.一种动态负荷下单相电能表电能计量误差的测量方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一、在被测电能表N圈转动起始，计时，并每经过一个定时周期Δt，采集通过被测电能表的负荷电流Ii一次，累计采集负荷电流Ii次数S-1，即经过S-1个定时周期Δt，将采集到的S-1次

被测电能表N圈转动结束，采集通过被测电能表的负荷电流Is，得计时时间T，计算当前计时间隔Δt1＝T-(S-1)×Δt；

E_{0} = Σ_{i = 1}^{s - 1} Ei + E_{S}

= Σ_{i = 1}^{s - 1} (U \times Ii \times \cos φ \times Δt) + U \times Is \times \cos φ \times Δt 1

= U \times \cos φ \times (Δt \times Σ_{i = 1}^{s - 1} Ii + Δt 1 \times Is);

其中，U表示被测电能表的供电电压，cosφ表示功率因数；

步骤三、定时周期Δt足够小，则设定通过被测电能表的实际电能E_r近似等于累加电能E₀，即E_r≈E₀；

步骤四、计算被测电能表的误差r为：

r = (E_{X} - E_{r}) / E_{r} = (E_{X} - E_{0}) / E_{0}

= (N / C_{X}) / (U \times \cos φ \times (Δt \times Σ_{i = 1}^{s - 1} Ii + Δt 1 \times Is)) - 1;