分时计量电能表的调校与误差分析

【摘要】随着电力生产对经济调度要求的提高，将用电时间的概念引入到电费计算成为必然。基于甘肃省实施的高峰和低谷时间分段计量电能的收费制度为出发点，对分时计量电能表从原理、特性进行阐述，并详细分析了机电一体式分时计量电能表调校误差，可保证该表的准确计量，有利于解决供用电的矛盾。

【关键词】分时计量电能表；误差；调整

分时计量电能表又称复费率电能表，它通过把每天划分为若干时段，并对各个时段的电能进行分别计量，然后再根据不同时段不同的电价分别累积电费。其较充分地运用了经济杠杆促使用户主动采取削峰填谷，促进电力平衡生产，均衡用电；能降低高峰负荷时系统压力，提高负荷系数，充分利用电网低谷电量，发挥发、供电设备的能力，提高电力资源的合理配置和使用，并取得显著经济效益，有利于落实计划用电，节约用电工作。

1、分时计量电能表的结构及类型

分时计量电能表从结构上分为三种类型：一种是感应式电能表的计数器本身是复费率计数器，其中某一计数器的投入或退出计数由时钟机构及继电器操作，近似全机械式。第二种是感应式电能表加装电子式脉冲电路，电脉冲驱动加装的计数器进行计数，称为机电一体式。第三种是电子式分时计量电能表。本论文将对第二种机电一体式分时计量电能表进行分析。机电一体式分时计量电能表分为三个发展阶段：

1）用无触点接近开关取样，用石英钟切割时段，峰电度、谷电度、总电度用计数器显示（有的还加平电度计数器），并加了固定分频电路。

2）用光电传感器取样，用可编程时钟集成电路切割时段并数显，固定分频电路和逆向判别器，峰电度、谷电度、总电度用计数器显示。

3）用光电传感器取样，用专用单片机里的功能切割时段并分频、寄存、译码、时间数显、峰电度、谷电度随时可读，有逆向判别器，有拉闸报警功能，可任意编制分频，任意编制时段，总电度用计数器显示（有的保留峰谷计数器）。

2、分时计量电能表的工作原理

感应式电能表随负荷的变化，其转盘或快或慢不停转动。装在表内的光电传感器不停地采样，经逆向判别装置的选通，发出一系列和转盘转速成正比的脉冲，这些脉冲和所消耗的电能成正比，但还不能完善有效地去触发峰、谷门，必须在此之前对脉冲进行整形、放大。整形电路通常是采用施密特整形电路或者用TTL与非门组成的单稳态触发电路，或者用“555”集成块搭成整形、放大电路。若此时的时控装置切换在峰段，峰门就打开，谷门关闭，上述的一系列和电能成正比的符合电路要求的脉冲就通过峰门。

由于分时电能表的计数器最小分格是0.01kWh，为适合不同常数的电能表，那些和电能成正比的脉冲必须分频。分频器有固定分频和任意分频器两种。经过分频的脉冲分成两路，一路进行存贮，并保证随时可读；另一路送进脉冲电机进行峰电度计数，防止掉电致使存贮器失去记忆功能。

3、电能表调校及误差分析

根据目前用户所需的分时计量电能表的种类来说，以前关口表、大用户表都采用的是三相两元件感应式电能表，在我国110kV及以上电网系统中均采用中性点直接接地运行方式。在系统不对称时用三相两元件感应式电能表计量就会引起线路附加误差。也就是说分时采样不可靠。就目前来讲则大都采用三相四线制感应式分时计量电能表，以补偿以上缺陷。

关于分时电能表的调校，从原理和结构上讲相当于两只或三只单相电能表的组合。所以在调校过程中必须考虑元件间的相互影响，否则就会带来较大的附加误差。

（1）分元件调整时，在额定电压、额定频率、cosΦ=1时，分别给其中某一组元件通入标定电流，其它两组不通电流，此时利用通入标定电流这组元件的平衡调整装置调整电能表的误差，按照三相电能表不平衡负载的误差特性应调整偏正一些。并且这三组元件的误差应尽可能相近一些，否则电能表的相位特性将变坏。由于两组元件转矩不平衡引起的误差按以下公式计算[1]

（1）

其中，Γ1，Γ2分别表示元器件1、2。在这个公式中有两项，前一项与cosΦ无关，后一项与tgΦ成正比。可理解为：当两组元件误差的差值为2%时，当cosΦ值由1变为0.5时，其附加相位误差可到1%。一般来讲，两组元件之间的误差之差值以不超过电能表等级所允许的误差限值的1/2为好[2]。

（2）分时计量电能表分时计量转换误差。在额定电压和cosΦ=1的条件下，通以1%标定电流，分时计量部分应正常工作，不应产生新的转换误差。

（3）峰、谷电量记录误差。在额定电压、额定频率和cosΦ=1的条件下，分时计量电能表电流回路通以额定最大电流，在时间为峰控时段或谷控时段时，分别读取峰段和谷段电量，与同时积算总电量的总计数器上的记录相比，计算其两者误差[1]。例如：峰段电量记录误差

（3）

其中，Ff为峰段电量记录误差绝对值；Wf2为开始计数时峰段电量的读数；Wf1为计数终止时峰段电量的读数；W2为开始计数时总电量的读数；W1为计数终止时总电量的读数；峰谷电量记录误差允许值为±1kWh。

（4）时控部分误差的检验。时控装置是组成分时计量的一个关键部件。要求计时准确，每天的走时误差小，峰、谷时段的投入和切除准确。

1）石英钟计时：利用标准钟与石英钟同时计时，计算其相对误差[1]。计算公式如

（4）

2）时段误差：控制时段由投入时间开始到控制时段切除为止。这段时间应该是电量记录受时控电路控制的时间，其长短与理论值之差为时段误差。

4、小结

分时计量电能表的误差调整应把重点放在分组元件的调整上。三相分组元件调整平衡，则合组误差也就基本合适。要根据基本误差曲线进行调整，了解不同负载下各点误差间的相互关系。熟悉分时计量电能表的内部结构，以便在调整过程中能够准确运用相应调整装置。分时计量电能表的误差大，往往不单纯是调整所要解决的问题。在很多情况下，它是由于检修和装配的质量造成的。所以调整之前和调整过程中，应根据误差调整装置的位置进行分析、检查，作出正确判断。否则即使利用调整装置把误差调整过来了，但这只分时计量电能表运行不久其缺陷会变得更严重，以至使误差远远超出允许值，对企业或用户造成不同程度的经济损失。为此，分时计量电能表的误差调整具有十分重要的意义。

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