CN111505563A - 一种电能表的综合误差测试方法 - Google Patents

一种电能表的综合误差测试方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111505563A
CN111505563A CN202010546806.6A CN202010546806A CN111505563A CN 111505563 A CN111505563 A CN 111505563A CN 202010546806 A CN202010546806 A CN 202010546806A CN 111505563 A CN111505563 A CN 111505563A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electric energy
energy meter
error
phase
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010546806.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111505563B (zh
Inventor
谢国强
朱亮
陈明亮
樊友杰
许继和
刘强
黄杨琪
桂小智
王冠南
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Jiangxi Electric Power Co ltd
State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangxi Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Jiangxi Electric Power Co ltd
State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangxi Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Jiangxi Electric Power Co ltd, State Grid Corp of China SGCC, Electric Power Research Institute of State Grid Jiangxi Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Jiangxi Electric Power Co ltd
Priority to CN202010546806.6A priority Critical patent/CN111505563B/zh
Publication of CN111505563A publication Critical patent/CN111505563A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111505563B publication Critical patent/CN111505563B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R35/00—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass
    • G01R35/04—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass of instruments for measuring time integral of power or current

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电能表的综合误差测试方法，包括：建立电能表综合误差试验平台；对待检电能表开展基本误差试验，得到基本误差；选取若干个对电能表构成影响的影响量，求每一个影响量对应的误差改变最大值；求误差分量的修正因子；将求得的多个误差改变最大值和修正因子代入到综合误差评估计算公式中，求得在多影响量同时作用下的综合误差；将综合误差与设定的误差限值进行比较，以判断待检电能表是否满足要求。本发明在电能计量综合误差模型中引入修正因子，消除因电压波动和三相不平衡的相关性而导致重复计算的误差分量，本发明可用于考核电能表在温度、谐波、电压波动、频率改变及三相不平衡多影响量共同作用下的计量性能。

Description

一种电能表的综合误差测试方法
技术领域
本发明属于电能计量技术领域，具体来说是涉及一种电能表的综合误差测试方法。
背景技术
为确保电能的准确可靠计量，当前的电能表相关标准规定了各类影响量试验，比如：谐波影试验、电压波动试验、频率改变试验、三相不平衡试验、温度试验、磁场试验等。然而，电能表在现场实际运行工况下，各影响量往往同时存在，在实验室仅对电能表开展单一影响量试验无法全面考核电能表在现场复杂工况下的计量性能。为考核电能表在多影响量共同作用下的计量性能，OIML R46在假设各影响量相互独立的条件下，给出了一种电能表综合误差测试方法。但是在实际运行工况中，各影响量并不完全独立，对于三相电能表，电压波动可能会造成三相不平衡。电压波动和三相不平衡的相关性会导致重复计算，采用该测试方法无法准确评估电能表在多影响量共同作用下的计量性能。
发明内容
本发明的目的是为了克服了现有技术的不足，提供一种电能表的综合误差测试方法，可用于考核电能表在多影响量共同作用下的计量性能并消除因电压波动和三相不平衡的相关性而导致重复计算的误差分量。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种电能表的综合误差测试方法，所述测试方法包括以下步骤：
步骤1：建立电能表综合误差试验平台，试验平台包括三相标准功率源、标准电能表、温度控制箱和待检电能表，所述三相标准功率源用于产生检测所需的正弦测试信号、谐波测试信号和电压测试信号，所述标准电能表与三相标准功率源连接用于检测正弦测试信号、谐波测试信号和电压测试信号，所述标准电能表的电流线路与待检电能表的电流线路串联，所述标准电能表的电压线路与待检电能表的电压线路并联，所述待检电能表放置于温度控制箱内；
步骤2：选取特定的负载点，三相标准功率源输出正弦电压测试信号和电流测试信号，控制温度控制箱的温度处于参比温度，对待检电能表开展基本误差试验，得到基本误差
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；
步骤3：选取若干个对电能表构成影响的影响量，三相标准功率源输出测试信号，改变其中一个影响量，并测得在该影响量下待检电能表的相对误差，将相对误差与基本误差
Figure 581541DEST_PATH_IMAGE002
比较得到误差改变值，进而得到在该影响量下的误差改变最大值，对每一个影响量进行本步骤的操作，以分别得到每一个影响量对应的误差改变最大值；
步骤4：求由于电压波动和三相不平衡度相关而导致重复计算的误差分量的修正因子Cv%；
步骤5：将上述所求得的多个误差改变最大值和修正因子代入到综合误差评估计算公式中，求得在多影响量同时作用下的综合误差，所述综合误差评估计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为频率改变试验时的误差改变值的最大值，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为谐波试验时的误差改变值的最大值，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为电压波动试验时的误差改变值的最大值，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为三相不平衡试验时的误差改变值的最大值，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
为温度试验时的误差改变值的最大值；
步骤6：将综合误差与设定的误差限值进行比较，以判断待检电能表是否满足要求。
进一步的，所述的特定的负载点为：三相标准功率源电压输出端输出有效值为参比电压U N的正弦电压信号，标准功率源电流输出端输出有效值为标定电流I b的正弦电流信号，所述正弦电压信号和正弦电流信号同相位，即功率因数为1且频率均为参比频率f 0=50Hz。
进一步的，用待检电能表输出的脉冲来控制标准电能表计数以确定待检电能表的基本误差，基本误差
Figure DEST_PATH_IMAGE016
按下式计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE018
（%）
式中：m 1为标准电能表实测脉冲数；m 0为算定脉冲数，m 0按下式计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE020
式中：N为待检电能表低频或高频脉冲数；C 0为标准电能表的仪表常数，imp/kWh；C L为待检电能表的仪表常数，imp/kWh；K I、K U分别为标准电能表外接的电流、电压互感器的变比。
进一步的，选取的影响量包括三相标准功率源输出的正弦电压测试信号和电流测试信号的频率，改变该影响量，测得待检电能表在不同频率点的相对误差，求得待检电能表在该影响量下的误差改变最大值，记为频率改变试验时的误差改变值的最大值
Figure DEST_PATH_IMAGE022
。
进一步的，选取的影响量包括三相标准功率源输出的电压测试信号和电流测试信号取特定的谐波信号，测得待检电能表与该影响量对应的相对误差，求得待检电能表在该影响量下的误差改变最大值，记为谐波试验时的误差改变值的最大值
Figure DEST_PATH_IMAGE024
。
进一步的，选取的影响量包括电压测试信号的幅值，改变该影响量，测得待检电能表在不同幅值点的相对误差，求得待检电能表在该影响量下的误差改变最大值，记为电压波动试验时的误差改变值的最大值
Figure DEST_PATH_IMAGE026
。
进一步的，选取的影响量包括单相输出的电流测试信号，即仅输出任意一相电流测试信号，其它二相无电流输出，改变该影响量，测得待检电能表在不同相输出的电流测试信号时的相对误差，求得待检电能表在该影响量下的误差改变最大值，记为三相不平衡试验时的误差改变值的最大值
Figure DEST_PATH_IMAGE028
。
进一步的，选取的影响量包括待检电能表所处的温度环境，改变该影响量，测得待检电能表在不同相输出的电流测试信号时的相对误差，求得待检电能表在该影响量下的误差改变最大值，记为温度试验时的误差改变值的最大值
Figure DEST_PATH_IMAGE030
。
进一步的，在步骤4中，所述修正因子Cv%的确定方法如下：
步骤4.1：三相电力系统中，三相电压V a，V b，V c可表示为
Figure DEST_PATH_IMAGE032
其中|V i|表示各相的相电压的幅值，φi表示各相电压的初始相位角，下标i为a相、b相或c相；
步骤4.2：根据IEC61000-4-27标准中对零序、正序和负序的定义，
Figure DEST_PATH_IMAGE034
将步骤4.1中的公式代入上式可得零序V 0、正序V p和负序V n，
Figure DEST_PATH_IMAGE036
步骤4.3：三相电压波动时，记三相电压波动值分别为△|Vi|，则相应的零序V 0 ’、正序V p ’和负序V n ’分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE038
步骤4.4：电压波动试验时仅考虑幅值波动，故φ a=0、φ b=-2π/3、φ c=2π/3；记i=|V i |+△|V i |，i为a相、b相或c相，则将步骤4.3中的公式等号左右平方可得
Figure DEST_PATH_IMAGE040
步骤4.5：记电压三相不平衡度VUF n=|V n|/|V p|和VUF 0=|V 0|/|V p|，可得VUF 0=VUF n，由
Figure DEST_PATH_IMAGE042
可定义三相不平衡度VUF为
Figure DEST_PATH_IMAGE044
三相不平衡度VUF是关于三相电压波动△|V a |、△|V b |、△|V c |的函数；
步骤4.6：分析三相不平衡度和三相电压波动的关系，OIML R46要求电压波动的绝对值不超过电能表额定电压值（220V）的10%，即△|V i |≤22V，需求得三相不平衡度VUF在198≤a≤242，198≤b≤242，198≤c≤242条件下的最大值，可转化为三维的非线性规划问题：
Figure DEST_PATH_IMAGE046
步骤4.7：通过MATLAB的优化函数fmincon求解步骤4.6中的非线性规划问题，可得当三相电压波动的绝对值不超过额定电压的10%时，三相不平衡度最大为6.4516，即Cv%为6.4516%。
进一步的，在步骤6中，将综合误差
Figure DEST_PATH_IMAGE048
与设定的误差限值
Figure DEST_PATH_IMAGE050
比较，若满足
Figure DEST_PATH_IMAGE052
，则被测表满足要求；若不满足
Figure DEST_PATH_IMAGE054
，则被测表不满足要求。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在电能计量综合误差模型中引入修正因子，消除因电压波动和三相不平衡的相关性而导致重复计算的误差分量，本发明提出的电能表的综合误差测试方法，可用于考核电能表在温度、谐波、电压波动、频率改变及三相不平衡多影响量共同作用下的计量性能。
附图说明
图1是本发明的电能表综合误差试验平台示意图；
图2是本发明的电能表的综合误差测试方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-2所示，本发明的优选实施例，一种电能表的综合误差测试方法，所述测试方法包括以下步骤：
步骤1：建立电能表综合误差试验平台，试验平台包括三相标准功率源、标准电能表、温度控制箱和待检电能表，所述三相标准功率源用于产生检测所需的正弦测试信号、谐波测试信号和电压测试信号，所述标准电能表与三相标准功率源连接用于检测正弦测试信号、谐波测试信号和电压测试信号，所述标准电能表的电流线路与待检电能表的电流线路串联，所述标准电能表的电压线路与待检电能表的电压线路并联，所述待检电能表放置于温度控制箱内；
步骤2：选取特定的负载点，三相标准功率源输出正弦电压测试信号和电流测试信号，控制温度控制箱的温度处于参比温度，对待检电能表开展基本误差试验，得到基本误差
Figure DEST_PATH_IMAGE056
；
步骤3：选取若干个对电能表构成影响的影响量，三相标准功率源输出测试信号，改变其中一个影响量，并测得在该影响量下待检电能表的相对误差，将相对误差与基本误差
Figure DEST_PATH_IMAGE058
比较得到误差改变值，进而得到在该影响量下的误差改变最大值，对每一个影响量进行本步骤的操作，以分别得到每一个影响量对应的误差改变最大值；
步骤4：求由于电压波动和三相不平衡度相关而导致重复计算的误差分量的修正因子Cv%；
步骤5：将上述所求得的多个误差改变最大值和修正因子代入到综合误差评估计算公式中，求得在多影响量同时作用下的综合误差，所述综合误差评估计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE060
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE062
为频率改变试验时的误差改变值的最大值，
Figure DEST_PATH_IMAGE064
为谐波试验时的误差改变值的最大值，
Figure DEST_PATH_IMAGE066
为电压波动试验时的误差改变值的最大值，
Figure DEST_PATH_IMAGE068
为三相不平衡试验时的误差改变值的最大值，
Figure DEST_PATH_IMAGE070
为温度试验时的误差改变值的最大值；
步骤6：将综合误差与设定的误差限值进行比较，以判断待检电能表是否满足要求。
本发明在电能计量综合误差模型中引入修正因子，消除因电压波动和三相不平衡的相关性而导致重复计算的误差分量，本发明提出的电能表的综合误差测试方法，可用于考核电能表在温度、谐波、电压波动、频率改变及三相不平衡多影响量共同作用下的计量性能。
作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：
在本实施例中，所述的特定的负载点为：三相标准功率源电压输出端输出有效值为参比电压U N的正弦电压信号，标准功率源电流输出端输出有效值为标定电流I b的正弦电流信号，所述正弦电压信号和正弦电流信号同相位，即功率因数为1且频率均为参比频率f 0=50Hz。
在本实施例中，用待检电能表输出的脉冲来控制标准电能表计数以确定待检电能表的基本误差，基本误差
Figure DEST_PATH_IMAGE072
按下式计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE074
（%）
式中：m 1为标准电能表实测脉冲数；m 0为算定脉冲数，m 0按下式计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE076
式中：N为待检电能表低频或高频脉冲数；C 0为标准电能表的仪表常数，imp/kWh；C L为待检电能表的仪表常数，imp/kWh；K I、K U分别为标准电能表外接的电流、电压互感器的变比。
在本实施例中，选取的影响量包括三相标准功率源输出的正弦电压测试信号和电流测试信号的频率，改变该影响量，测得待检电能表在不同频率点的相对误差，求得待检电能表在该影响量下的误差改变最大值，记为频率改变试验时的误差改变值的最大值
Figure DEST_PATH_IMAGE078
。
在本实施例中，选取的影响量包括三相标准功率源输出的电压测试信号和电流测试信号取特定的谐波信号，测得待检电能表与该影响量对应的相对误差，求得待检电能表在该影响量下的误差改变最大值，记为谐波试验时的误差改变值的最大值
Figure DEST_PATH_IMAGE080
。
在本实施例中，选取的影响量包括电压测试信号的幅值，改变该影响量，测得待检电能表在不同幅值点的相对误差，求得待检电能表在该影响量下的误差改变最大值，记为电压波动试验时的误差改变值的最大值
Figure DEST_PATH_IMAGE082
。
在本实施例中，选取的影响量包括单相输出的电流测试信号，即仅输出任意一相电流测试信号，其它二相无电流输出，改变该影响量，测得待检电能表在不同相输出的电流测试信号时的相对误差，求得待检电能表在该影响量下的误差改变最大值，记为三相不平衡试验时的误差改变值的最大值
Figure DEST_PATH_IMAGE084
。
在本实施例中，选取的影响量包括待检电能表所处的温度环境，改变该影响量，测得待检电能表在不同相输出的电流测试信号时的相对误差，求得待检电能表在该影响量下的误差改变最大值，记为温度试验时的误差改变值的最大值
Figure DEST_PATH_IMAGE086
。
在本实施例中，在步骤4中，所述修正因子Cv%的确定方法如下：
步骤4.1：三相电力系统中，三相电压V a，V b，V c可表示为
Figure DEST_PATH_IMAGE088
其中|V i|表示各相的相电压的幅值，φi表示各相电压的初始相位角，下标i为a相、b相或c相；
步骤4.2：根据IEC61000-4-27标准中对零序、正序和负序的定义，
Figure DEST_PATH_IMAGE090
将步骤4.1中的公式代入上式可得零序V 0、正序V p和负序V n，
Figure DEST_PATH_IMAGE092
步骤4.3：三相电压波动时，记三相电压波动值分别为△|Vi|，则相应的零序V 0 ’、正序V p ’和负序V n ’分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE094
步骤4.4：电压波动试验时仅考虑幅值波动，故φ a=0、φ b=-2π/3、φ c=2π/3；记i=|V i |+△|V i |，i为a相、b相或c相，则将步骤4.3中的公式等号左右平方可得
Figure DEST_PATH_IMAGE096
步骤4.5：记电压三相不平衡度VUF n=|V n|/|V p|和VUF 0=|V 0|/|V p|，可得VUF 0=VUF n，由
Figure DEST_PATH_IMAGE098
可定义三相不平衡度VUF为
Figure DEST_PATH_IMAGE100
三相不平衡度VUF是关于三相电压波动△|V a |、△|V b |、△|V c |的函数；
步骤4.6：分析三相不平衡度和三相电压波动的关系，OIML R46要求电压波动的绝对值不超过电能表额定电压值（220V）的10%，即△|V i |≤22V，需求得三相不平衡度VUF在198≤a≤242，198≤b≤242，198≤c≤242条件下的最大值，可转化为三维的非线性规划问题：
Figure DEST_PATH_IMAGE102
步骤4.7：通过MATLAB的优化函数fmincon求解步骤4.6中的非线性规划问题，可得当三相电压波动的绝对值不超过额定电压的10%时，三相不平衡度最大为6.4516，即Cv%为6.4516%。
在本实施例中，在步骤6中，将综合误差
Figure DEST_PATH_IMAGE104
与设定的误差限值
Figure DEST_PATH_IMAGE106
比较，若满足
Figure DEST_PATH_IMAGE108
，则被测表满足要求；若不满足
Figure DEST_PATH_IMAGE110
，则被测表不满足要求。
图1是本发明的电能表综合误差试验平台示意图，所述的电能表的综合误差测试方法是通过电能表综合误差试验平台实现的，包括：三相标准功率源、标准电能表及温度控制箱；所述三相标准功率源包括A相电压源、B相电压源、C相电压源、A相电流源、B相电流源及C相电流源；A相电流源、B相电流源和C相电流源分别与标准电能表的对应电流线路连接，用于产生检测所需的正弦测试信号及谐波测试信号；A相电压源、B相电压源及C相电压源分别与标准电能表表的对应电压端子连接，用于产生检测所需的电压测试信号；标准电能表的电流线路与待检电能表的电流线路串联，标准电能表的电压线路与待检电能表的电压线路并联；待检电能表放置与温度控制箱内，温度控制箱产生检测所需的温度条件。
图2所示是本发明的电能表的综合误差测试方法流程图，具体步骤如下：
步骤S1：选取特定的负载点，三相标准功率源输出正弦电压测试信号和电流测试信号，控制温度控制箱的温度在参比温度，对待检电能表开展基本误差试验，得到基本误差
Figure DEST_PATH_IMAGE112
；
步骤S2：改变三相标准功率源输出的正弦电压测试信号和电流测试信号的频率，在不同频率点测得相对误差，与步骤S1的基本误差比较得到误差改变值，进而得到误差改变值的最大值
Figure DEST_PATH_IMAGE114
；
步骤S3：三相标准准功率源停止输出测试信号；
步骤S4：三相标准功率源输出的电压测试信号和电流测试信号为特定的谐波信号，测得待检电能表的相对误差，进而得到误差改变值
Figure DEST_PATH_IMAGE116
；
步骤S5：三相标准功率源停止输出测试信号；
步骤S6：三相标准功率源按照步骤S1输出测试信号，改变电压测试信号的幅值，在不同电压幅值点测得相对误差，与步骤S1的基本误差比较得到误差改变值，进而得到误差改变值的最大值
Figure DEST_PATH_IMAGE118
；
步骤S7：三相标准功率源停止输出测试信号；
步骤S8：三相标准功率源按照步骤S1输出电压测试信号，仅输出任意一相电流测试信号，其它二相无电流输出；分别测试仅输出A相、B相及C相电流测试信号时的相对误差，与步骤S1的基本误差相比得到误差改变值，进而得到误差改变值的最大值
Figure DEST_PATH_IMAGE120
；
步骤S9：三相标准功率源输出输出测试信号；‘
步骤S10：三相标准功率源按照步骤1输出电压测试信号和电流测试信号，控制温度控制箱改变温度，在各温度点下测得待检电能表的相对误差，与步骤1的基本误差比较得到误差改变值，进而得到误差改变值的最大值
Figure DEST_PATH_IMAGE122
；
步骤S11：将上述步骤得到的值代入到综合误差评估模型中得到在多影响量同时作用下的综合误差
Figure DEST_PATH_IMAGE124
，综合误差评估模型为：
Figure DEST_PATH_IMAGE126
其中Cv%为由于电压波动和三相不平衡度的相关而导致重复计算的误差分量的修正因子，
Figure DEST_PATH_IMAGE128
为频率改变试验时的误差改变值的最大值，
Figure DEST_PATH_IMAGE130
为谐波试验时的误差改变值的最大值，
Figure DEST_PATH_IMAGE132
为电压波动试验时的误差改变值的最大值，
Figure DEST_PATH_IMAGE134
为三相不平衡试验时的误差改变值的最大值，
Figure DEST_PATH_IMAGE136
为温度试验时的误差改变值的最大值；
步骤S12：将
Figure DEST_PATH_IMAGE138
与设置的误差限
Figure DEST_PATH_IMAGE140
比较，若满足
Figure DEST_PATH_IMAGE142
，则被测表满足要求；若不满足
Figure DEST_PATH_IMAGE144
，则被测表不满足要求
步骤S1所述的基本误差
Figure DEST_PATH_IMAGE146
是通过基本误差试验得到：
三相标准功率源电压输出端输出有效值为参比电压U N的正弦电压信号，标准功率源电流输出端输出有效值为标定电流I b的正弦电流信号，上述正弦电压信号和正弦电流信号同相位，即功率因数为1且频率均为参比频率f 0=50Hz；温度控制箱控制温度为参比温度T N=23℃；
用待检电能表输出的脉冲（低频或高频）控制标准电能表计数来确定待检电能表的基本误差，基本误差
Figure DEST_PATH_IMAGE148
按下式计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE150
（%）
式中：m 1为标准电能表实测脉冲数；m 0为算定脉冲数，按下式计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE152
式中：N为待检电能表低频或高频脉冲数；C 0为标准电能表的仪表常数，imp/kWh；C L为待检电能表的仪表常数，imp/kWh；K I、K U分别为标准电能表外接的电流、电压互感器的变比。
步骤S2所述的频率改变试验时的误差改变最大值
Figure DEST_PATH_IMAGE154
是通过频率改变试验得到：
以设定的步长
Figure DEST_PATH_IMAGE156
改变基本误差试验时三相标准功率源输出的正弦电压信号和正弦电流信号的频率，得到n个范围为0.98f 0~1.02f 0的频率点，进而确定各个频率点对应的待检电能表相对误差
Figure DEST_PATH_IMAGE158
（
Figure DEST_PATH_IMAGE160
）；频率改变时待检电能表相对误差改变值
Figure DEST_PATH_IMAGE162
，其中相对误差改变值的最大值记为
Figure DEST_PATH_IMAGE164
。
步骤S4所述的谐波试验时的误差改变值
Figure DEST_PATH_IMAGE166
是通过谐波试验得到的，以方波试验为例说明：
三相标准功率源的电压输出端和电流输出端分别输出特定谐波测试信号，以方波电压信号和方波电流信号为例，所述的方波电压信号满足
Figure DEST_PATH_IMAGE168
，其中，f 0为基波频率，
Figure DEST_PATH_IMAGE170
，
Figure DEST_PATH_IMAGE172
分别为电压各次谐波的幅值和相角，设置要求如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE174
，
Figure DEST_PATH_IMAGE176
，
Figure DEST_PATH_IMAGE178
，
Figure DEST_PATH_IMAGE180
，
Figure DEST_PATH_IMAGE182
，
Figure DEST_PATH_IMAGE184
，
Figure DEST_PATH_IMAGE186
，
Figure DEST_PATH_IMAGE188
,
Figure DEST_PATH_IMAGE190
,
Figure DEST_PATH_IMAGE192
，
Figure DEST_PATH_IMAGE194
，
Figure DEST_PATH_IMAGE196
；所述的方波电流信号满足
Figure DEST_PATH_IMAGE198
，其中，f 0为基波频率，
Figure DEST_PATH_IMAGE200
，
Figure DEST_PATH_IMAGE202
分别为电流各次谐波的幅值和相角，设置要求如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE204
，
Figure DEST_PATH_IMAGE206
，
Figure DEST_PATH_IMAGE208
，
Figure DEST_PATH_IMAGE210
，
Figure DEST_PATH_IMAGE212
，
Figure DEST_PATH_IMAGE214
，
Figure DEST_PATH_IMAGE216
，
Figure DEST_PATH_IMAGE218
，
Figure DEST_PATH_IMAGE220
，
Figure DEST_PATH_IMAGE222
，
Figure DEST_PATH_IMAGE224
，
Figure DEST_PATH_IMAGE226
；得到方波影响下待检电能表相对误差
Figure DEST_PATH_IMAGE228
，进而确定谐波试验时的误差改变量
Figure DEST_PATH_IMAGE230
。
步骤S6所述的电压波动试验时的误差改变最大值
Figure DEST_PATH_IMAGE232
是通过电压波动试验得到的：
三相标准功率源电流输出端输出有效值为标定电流I b的正弦电流信号，上述正弦电压信号和正弦电流信号同相位，即功率因数为1且频率均为参比频率f 0=50Hz，以步长
Figure DEST_PATH_IMAGE234
改变标准功率源电压输出端输出的正弦电压信号的有效值，使其在0.9U N~1.1U N范围内变化，得到m个测量点对应的待检电能表相对误差
Figure DEST_PATH_IMAGE236
；确定电压改变时待检电能表相对误差改变值
Figure DEST_PATH_IMAGE238
，其中相对误差改变值的最大值记为
Figure DEST_PATH_IMAGE240
。
步骤S8所述的三相不平衡试验时的误差改变最大值
Figure DEST_PATH_IMAGE242
是通过三相不平衡试验得到的：
三相标准功率源电压输出端输出有效值为参比电压U N的正弦电压信号；电流输出端仅输出任一相有效值为标定电流I b的正弦电流信号，其它二相无电流信号；分别得到仅输出一相时，三相不平衡对待检电能表相对误差改变值
Figure DEST_PATH_IMAGE244
，
Figure DEST_PATH_IMAGE246
，
Figure DEST_PATH_IMAGE248
，其中相对误差改变值的最大值记为
Figure DEST_PATH_IMAGE250
。
步骤S10所述的温度试验时的误差改变最大值
Figure DEST_PATH_IMAGE252
是通过温度试验得到的：
三相标准功率源电压输出端输出有效值为参比电压U N的正弦电压信号，标准功率源电流输出端输出有效值为标定电流I b的正弦电流信号，上述正弦电压信号和正弦电流信号同相位，即功率因数为1且频率均为参比频率f 0=50Hz；温度控制箱控制温度以步长
Figure DEST_PATH_IMAGE254
改变温度，使其在-40℃~+70℃范围内变化范围内变化，得到p个测量点对应的待检电能表相对误差
Figure DEST_PATH_IMAGE256
；得到温度变化时待检电能表相对误差改变值
Figure DEST_PATH_IMAGE258
，其中相对误差改变值的最大值记为
Figure DEST_PATH_IMAGE260
。
步骤S11中所述的修正因子Cv%的确定方法如下：
步骤S11.1：三相电力系统中，三相电压V a，V b，V c可表示为
Figure DEST_PATH_IMAGE262
其中|Vi|表示各相的相电压的幅值，φi表示各相电压的初始相位角，i为a相、b相、c相；
步骤S11.2：根据IEC61000-4-27标准中对零序、正序和负序的定义，
Figure DEST_PATH_IMAGE264
将步骤S11.1中的公式代入上式可得零序V 0、正序V p和负序V n，
Figure DEST_PATH_IMAGE266
步骤S11.3：三相电压波动时，记三相电压波动值分别为△|V i |，则相应的零序V 0 ’、正序V p ’和负序V n ’分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE268
步骤S11.4：电压波动试验时仅考虑幅值波动，故φ a=0、φ b=-2π/3、φ c=2π/3。记i=|V i |+△|V i |，i为a相、b相、c相。则将步骤S11.3中的公式等号左右平方可得
Figure DEST_PATH_IMAGE270
步骤S11.5：记电压三相不平衡度VUF n=|V n|/|V p|和VUF 0=|V 0|/|V p|，可得VUF 0=VUF n。由
Figure DEST_PATH_IMAGE272
可定义三相不平衡度VUF为
Figure DEST_PATH_IMAGE274
三相不平衡度VUF是关于三相电压波动△|V a |、△|V b |、△|V c |的函数；
步骤S11.6：分析三相不平衡度和三相电压波动的关系，OIML R46要求电压波动的绝对值不超过电能表额定电压值（220V）的10%，即△|V i |≤22V，需求得三相不平衡度VUF在198≤a≤242，198≤b≤242，198≤c≤242条件下的最大值。此时可转化为三维的非线性规划问题：
Figure DEST_PATH_IMAGE276
步骤S11.7：通过MATLAB的优化函数fmincon求解步骤S11.6中的非线性规划问题，可得当三相电压波动的绝对值不超过额定电压的10%时，三相不平衡度最大为6.4516，即Cv%为6.4516%。
在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种电能表的综合误差测试方法，其特征在于，所述测试方法包括以下步骤：
步骤1：建立电能表综合误差试验平台，试验平台包括三相标准功率源、标准电能表、温度控制箱和待检电能表，所述三相标准功率源用于产生检测所需的正弦测试信号、谐波测试信号和电压测试信号，所述标准电能表与三相标准功率源连接用于检测正弦测试信号、谐波测试信号和电压测试信号，所述标准电能表的电流线路与待检电能表的电流线路串联，所述标准电能表的电压线路与待检电能表的电压线路并联，所述待检电能表放置于温度控制箱内；
步骤2：选取特定的负载点，三相标准功率源输出正弦电压测试信号和电流测试信号，控制温度控制箱的温度处于参比温度，对待检电能表开展基本误差试验，得到基本误差
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；
步骤3：选取若干个对电能表构成影响的影响量，三相标准功率源输出测试信号，改变其中一个影响量，并测得在该影响量下待检电能表的相对误差，将相对误差与基本误差
Figure 472408DEST_PATH_IMAGE002
比较得到误差改变值，进而得到在该影响量下的误差改变最大值，对每一个影响量进行本步骤的操作，以分别得到每一个影响量对应的误差改变最大值；
步骤4：求由于电压波动和三相不平衡度相关而导致重复计算的误差分量的修正因子Cv%；
步骤5：将上述所求得的多个误差改变最大值和修正因子代入到综合误差评估计算公式中，求得在多影响量同时作用下的综合误差，所述综合误差评估计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 435554DEST_PATH_IMAGE004
为频率改变试验时的误差改变值的最大值，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为谐波试验时的误差改变值的最大值，
Figure 746450DEST_PATH_IMAGE006
为电压波动试验时的误差改变值的最大值，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为三相不平衡试验时的误差改变值的最大值，
Figure 203976DEST_PATH_IMAGE008
为温度试验时的误差改变值的最大值；
步骤6：将综合误差与设定的误差限值进行比较，以判断待检电能表是否满足要求。
2.根据权利要求1所述的一种电能表的综合误差测试方法，其特征在于，在所述步骤2中，所述的特定的负载点为：三相标准功率源电压输出端输出有效值为参比电压U N的正弦电压信号，标准功率源电流输出端输出有效值为标定电流I b的正弦电流信号，所述正弦电压信号和正弦电流信号同相位，即功率因数为1且频率均为参比频率f 0=50Hz。
3.根据权利要求1所述的一种电能表的综合误差测试方法，其特征在于，在所述步骤2中，用待检电能表输出的脉冲来控制标准电能表计数以确定待检电能表的基本误差，基本误差
Figure DEST_PATH_IMAGE009
按下式计算：
Figure 565818DEST_PATH_IMAGE010
（%）
式中：m 1为标准电能表实测脉冲数；m 0为算定脉冲数，m 0按下式计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE011
式中：N为待检电能表低频或高频脉冲数；C 0为标准电能表的仪表常数，imp/kWh；C L为待检电能表的仪表常数，imp/kWh；K I、K U分别为标准电能表外接的电流、电压互感器的变比。
4.根据权利要求1所述的一种电能表的综合误差测试方法，其特征在于，在所述步骤3中，选取的影响量包括三相标准功率源输出的正弦电压测试信号和电流测试信号的频率，改变该影响量，测得待检电能表在不同频率点的相对误差，求得待检电能表在该影响量下的误差改变最大值，记为频率改变试验时的误差改变值的最大值
Figure 185018DEST_PATH_IMAGE012
。
5.根据权利要求1所述的一种电能表的综合误差测试方法，其特征在于，在所述步骤3中，选取的影响量包括三相标准功率源输出的电压测试信号和电流测试信号取特定的谐波信号，测得待检电能表与该影响量对应的相对误差，求得待检电能表在该影响量下的误差改变最大值，记为谐波试验时的误差改变值的最大值
Figure DEST_PATH_IMAGE013
。
6.根据权利要求1所述的一种电能表的综合误差测试方法，其特征在于，在所述步骤3中，选取的影响量包括电压测试信号的幅值，改变该影响量，测得待检电能表在不同幅值点的相对误差，求得待检电能表在该影响量下的误差改变最大值，记为电压波动试验时的误差改变值的最大值
Figure 248789DEST_PATH_IMAGE014
。
7.根据权利要求1所述的一种电能表的综合误差测试方法，其特征在于，在所述步骤3中，选取的影响量包括单相输出的电流测试信号，即仅输出任意一相电流测试信号，其它二相无电流输出，改变该影响量，测得待检电能表在不同相输出的电流测试信号时的相对误差，求得待检电能表在该影响量下的误差改变最大值，记为三相不平衡试验时的误差改变值的最大值
Figure DEST_PATH_IMAGE015
。
8.根据权利要求1所述的一种电能表的综合误差测试方法，其特征在于，在所述步骤3中，选取的影响量包括待检电能表所处的温度环境，改变该影响量，测得待检电能表在不同相输出的电流测试信号时的相对误差，求得待检电能表在该影响量下的误差改变最大值，记为温度试验时的误差改变值的最大值
Figure 496624DEST_PATH_IMAGE016
。
9.根据权利要求1所述的一种电能表的综合误差测试方法，其特征在于，在步骤4中，所述修正因子Cv%的确定方法如下：
步骤4.1：三相电力系统中，三相电压V a，V b，V c可表示为
Figure DEST_PATH_IMAGE017
其中|V i|表示各相的相电压的幅值，φi表示各相电压的初始相位角，下标i为a相、b相或c相；
步骤4.2：根据IEC61000-4-27标准中对零序、正序和负序的定义，
Figure 962241DEST_PATH_IMAGE018
将步骤4.1中的公式代入上式可得零序V 0、正序V p和负序V n，
v
步骤4.3：三相电压波动时，记三相电压波动值分别为△|Vi|，则相应的零序V 0 ’、正序V p ’和负序V n ’分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE019
步骤4.4：电压波动试验时仅考虑幅值波动，故φ a=0、φ b=-2π/3、φ c=2π/3；记i=|V i |+△|V i |，i为a相、b相或c相，则将步骤4.3中的公式等号左右平方可得
Figure 503075DEST_PATH_IMAGE020
步骤4.5：记电压三相不平衡度VUF n=|V n|/|V p|和VUF 0=|V 0|/|V p|，可得VUF 0=VUF n，由
Figure DEST_PATH_IMAGE021
可定义三相不平衡度VUF为
Figure 54142DEST_PATH_IMAGE022
三相不平衡度VUF是关于三相电压波动△|V a |、△|V b |、△|V c |的函数；
步骤4.6：分析三相不平衡度和三相电压波动的关系，OIML R46要求电压波动的绝对值不超过电能表额定电压值（220V）的10%，即△|V i |≤22V，需求得三相不平衡度VUF在198≤a≤242，198≤b≤242，198≤c≤242条件下的最大值，可转化为三维的非线性规划问题：
Figure DEST_PATH_IMAGE023
步骤4.7：通过MATLAB的优化函数fmincon求解步骤4.6中的非线性规划问题，可得当三相电压波动的绝对值不超过额定电压的10%时，三相不平衡度最大为6.4516，即Cv%为6.4516%。
10.根据权利要求1所述的一种电能表的综合误差测试方法，其特征在于，在步骤6中，将综合误差
Figure 322312DEST_PATH_IMAGE024
与设定的误差限值
Figure DEST_PATH_IMAGE025
比较，若满足
Figure 891703DEST_PATH_IMAGE026
，则被测表满足要求；若不满足
Figure DEST_PATH_IMAGE027
，则被测表不满足要求。
CN202010546806.6A 2020-06-16 2020-06-16 一种电能表的综合误差测试方法 Active CN111505563B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010546806.6A CN111505563B (zh) 2020-06-16 2020-06-16 一种电能表的综合误差测试方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010546806.6A CN111505563B (zh) 2020-06-16 2020-06-16 一种电能表的综合误差测试方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111505563A true CN111505563A (zh) 2020-08-07
CN111505563B CN111505563B (zh) 2020-12-15

Family

ID=71865073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010546806.6A Active CN111505563B (zh) 2020-06-16 2020-06-16 一种电能表的综合误差测试方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111505563B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113325360A (zh) * 2021-05-31 2021-08-31 哈尔滨理工大学 一种电能表的综合误差测试装置和方法
CN113820651A (zh) * 2021-10-29 2021-12-21 国网湖南省电力有限公司 测试温度与交流干扰对直流电能测量误差影响的方法及装置
CN115296592A (zh) * 2022-10-08 2022-11-04 东营金丰正阳科技发展有限公司 一种防止过压故障的潜油电泵控制柜
CN118152728A (zh) * 2024-05-10 2024-06-07 深圳市思达仪表有限公司 一种基于上位机的电能表误差监测方法
CN118151087A (zh) * 2024-05-09 2024-06-07 江苏西欧电子有限公司 一种基于电力数据采集的电能表计量误差分析方法及系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2513276Y (zh) * 2001-11-04 2002-09-25 深圳市领步科技有限公司 电能质量在线监控装置
CN2812024Y (zh) * 2005-03-29 2006-08-30 郑州西部电子技术有限公司 电能计量装置远程自动检测系统
CN102339355A (zh) * 2011-03-03 2012-02-01 河南电力试验研究院 电能质量综合评估归一化处理方法
CN104483654A (zh) * 2015-01-07 2015-04-01 北京市计量检测科学研究院 一种智能电能表测量正负偏差的综合评价方法及其系统
JP5740785B2 (ja) * 2011-03-28 2015-07-01 日新電機株式会社 静止型無効電力補償装置
CN108169704A (zh) * 2018-01-20 2018-06-15 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 一种智能电能表综合误差检测方法
CN108318852A (zh) * 2018-02-01 2018-07-24 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 一种智能电能表方波影响试验方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2513276Y (zh) * 2001-11-04 2002-09-25 深圳市领步科技有限公司 电能质量在线监控装置
CN2812024Y (zh) * 2005-03-29 2006-08-30 郑州西部电子技术有限公司 电能计量装置远程自动检测系统
CN102339355A (zh) * 2011-03-03 2012-02-01 河南电力试验研究院 电能质量综合评估归一化处理方法
JP5740785B2 (ja) * 2011-03-28 2015-07-01 日新電機株式会社 静止型無効電力補償装置
CN104483654A (zh) * 2015-01-07 2015-04-01 北京市计量检测科学研究院 一种智能电能表测量正负偏差的综合评价方法及其系统
CN108169704A (zh) * 2018-01-20 2018-06-15 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 一种智能电能表综合误差检测方法
CN108318852A (zh) * 2018-02-01 2018-07-24 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 一种智能电能表方波影响试验方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113325360A (zh) * 2021-05-31 2021-08-31 哈尔滨理工大学 一种电能表的综合误差测试装置和方法
CN113820651A (zh) * 2021-10-29 2021-12-21 国网湖南省电力有限公司 测试温度与交流干扰对直流电能测量误差影响的方法及装置
CN115296592A (zh) * 2022-10-08 2022-11-04 东营金丰正阳科技发展有限公司 一种防止过压故障的潜油电泵控制柜
CN118151087A (zh) * 2024-05-09 2024-06-07 江苏西欧电子有限公司 一种基于电力数据采集的电能表计量误差分析方法及系统
CN118152728A (zh) * 2024-05-10 2024-06-07 深圳市思达仪表有限公司 一种基于上位机的电能表误差监测方法
CN118152728B (zh) * 2024-05-10 2024-07-16 深圳市思达仪表有限公司 一种基于上位机的电能表误差监测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111505563B (zh) 2020-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111505563B (zh) 一种电能表的综合误差测试方法
Cataliotti et al. A novel approach to current transformer characterization in the presence of harmonic distortion
CN108318852B (zh) 一种智能电能表方波影响试验方法
Gutiérrez et al. Flicker measurement system for wind turbine certification
CN106066425B (zh) 一种阻抗测量装置及其实现校准补偿的方法
Djokic et al. Phase measurement of distorted periodic signals based on nonsynchronous digital filtering
CN105487034A (zh) 一种0.05级电子式互感器校验方法及系统
Cataliotti et al. Characterization and error compensation of a Rogowski coil in the presence of harmonics
Arseneau et al. Application of IEEE standard 519-1992 harmonic limits for revenue billing meters
CN103454479A (zh) 信号生成装置、测定装置、漏电检测装置及信号生成方法
JP2006234402A (ja) 電源ライン測定装置
US4937520A (en) Instrument to measure the errors of apparent power meters
Arseneau et al. A calibration system for evaluating the performance of harmonic power analyzers
CN109581265B (zh) 一种基于功率误差的电流互感器抗直流性能检测方法
Demerdziev et al. Analysis of errors in active power and energy measurements under random harmonic distortion conditions
JPS61126485A (ja) 誤差測定装置
Peretto et al. Measurement of harmonic losses in transformers supplying nonsinusoidal load currents
Marais et al. Reduction of static electricity meter errors by broadband compensation of voltage and current channel differences
Svensson Verification of a calibration system for power quality instruments
CN112285637B (zh) 一种考核尖顶波对电能计量影响的实验方法
Wang et al. Study on electrical energy meter for energy measuring under harmonics condition
CN112051536B (zh) 一种电能表动态起动特性试验方法
Karakana et al. Design and prototype development of a digital instrument for measuring single phase power quality parameters
So et al. A new current-comparator-based high-voltage low-power-factor wattmeter
Domijan Jr Performance of electric power meters and analyzers in adjustable-speed drive applications

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant