摘要：作为我国当今社会一种必不可少的能源，电能对提高人们生活水平和促进整个社会的发展具有重要意义。而电能表作为所耗费电能的计量工具，直接关系着用户和电力企业的利益。因此，确保电能表的计量准确性，避免误差过大十分重要。智能电表正在快速发展的电表类别，传统的智能电表用户持IC卡到供电部门交款购电，供电部门用售电管理机将购电量写入IC卡中，用户持IC卡在感应区刷非接触式IC卡（简称刷卡，下同），即可合闸供电，供电后将卡拿走。当表内剩余电量等于报警电量时，拉闸断电报警（或蜂鸣器报警），此时用户在感应区刷卡即可恢复供电；当剩余电量为零时，自动拉闸断电，用户必须再次持卡交费购电，才可以恢复用电。
关键词：智能电表；计量误差；来源；控制；分析
1导言
智能电表是智能电网的智能终端，它已经不是传统意义上的电能表，智能电表除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外，为了适应智能电网和新能源的使用它还具有用电信息存储、双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化的功能，智能电表代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端的发展方向。随着智能电网的日益发展，世界各国对于智能化用户终端的需求也日益增大，据统计，在未来5年，随着智能电网在世界各国的建设，智能电表在全球安装的数量将高达2亿只。同样，在中国，随着国家坚强智能电网建设的进展，作为用户端的智能电表的需求也会大幅度地增长，保守的预计，市场将会有1.7亿只左右的需求。
2发展
作为经济刺激计划的一部分，国家电网在2009年7月确定了智能电网的发展规划。2009-2011年为规划试点阶段，重点完成坚强智能电网的整体规划，开展关键性、基础性、共用性技术研究，进行技术和应用试点;2012-2015年为全面建设阶段，加快特高压电网和城乡配电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系;2016-2020年为引领提升阶段，全面建成统一的“坚强智能电网”。
2009年8月和2010年2月，国家电网公司先后启动了第一批9项和第二批12项试点工程。这些试点工程的开展为“十二五”期间坚强智能电网的全面建设，打下了良好基础。
根据规划，“十二五”期间，国家电网公司电网智能化投资的总额为2861.1亿元，年均投资为572.2亿元，较“十一五”250亿元的年均投资大幅翻番，涉及到发电、输电、变电、配电、用电及调度等六个环节。随着智能电网建设的展开，智能化投资将明显增加，二次设备投资占比将由不足5%提升至12%-15%。
中国智能电网进入了全面建设阶段，对智能电表产生了巨大的市场需求。
目前国家电网已经连续多年对智能电表进行招投标采购。2012年，国家电网对智能电表的招标量达到7588.69万只，完成了规划量的138%，同比增长12.17%。这种增长主要源于政府从2012年4月开始大规模投资基础设施建设，以及全国7月份全面实施阶梯电价制度。预计智能电表采购活动将保持增长势头，未来三年安装速度将加快。
3测量的误差来源分析
计量电路所取的检测电流仅为外部负载电流，不包含电能表工作电源的电流，所以电能表本身的功耗不包含在电表能计量的电量内。主要误差来源有电流采样电路引起的误差、电压采样电路引起的误差、计量芯片引起的误差、影响量引起的误差和潜动性能影响轻载误差。
3.1信号参数采样电路引起误差
信号参数采样电路引起的误差主要为电流采样误差和电压采样误差。电流无法直接测量，需要将较大电流转变为等效的小信号交流电压，直接接入式电子式电能表一般采用锰铜分流片。锰铜分流器较之普通电流互感器具有更好的线性和更小的温度系数。电压也无法直接测量，上百伏的被测电压需经过分压器或电流互感器转变为等效的小电压信号，才可送入乘法器。电子式电能表内使用的分压器一般为电阻网络或电压互感器。电压采样采用电阻分压，考虑到电阻的功耗和耐压，一般采用多个相同工艺和精度的贴片电阻串联。由于分压关系，电阻的温度变化使得取样电压关系式的分子和分母相互抵消。因此，要采用低成本、精度尽可能大的电阻。
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3.2计量芯片及计量电路引起误差
计量电路采样输入的交流电流和交流电压模拟信号，是在计量芯片内与基准源参考电压比较实现A/D转换的，因此基准源的变化对计量准确度的影响极大。基准源参考电压需要足够稳定。
3.3额外因素引起误差
在实际工作中，电能表的使用受各种因素影响，不可避免地在电能计量中产生误差，电能表工作的电压、电流情况，所处的电磁环境和温度差异都会使电能表产生误差。雷击可能对通讯模块以及线路造成一定损伤，进而损坏智能电表以及终端；由于电表箱的封闭性，当夏天外界气温较高、环境较为潮湿，其箱内所处环境较为潮湿，其箱内所处环境湿热致使集中器散热不良，进而引发故障。
3.4潜动性能影响轻载误差
运行电流在标定电流5%-10%以下时即为轻载。对电能表来说，其潜动与启动是两个相互矛盾的性能，当强调灵敏度的同时，必将考虑其抗干扰性能，两项折中，最后会损失一定的准确度，所以误差是无法避免的。大多数计量芯片都包括一个空载阈值的特性，它具有防潜动功能。计量芯片一般其潜动阈值是可调的，通过设置芯片的潜动与启动阈值寄存器来实现。
4减少误差的方法探究
4.1改进设备质量
为了达到智能电表的设计要求，保证计量的准确性和尽可能地降低误差，必须对采样信号质量和计量电路提出更高的要求。优化计量设计电路，合理选择元器件，设计过程要求电路板上元器件之间的相互干扰尽量要小，注重考虑设计过程对控制一致性的误差。对于电流、电压采样电路，当使用锰铜电阻或电阻网络进行采样式，所使用的电阻就必须是高精度、温度系数低、稳定性高的电阻。对于电能表的核心计量芯片，行骗的选型对电能表的性能至关重要。
4.2优化校验电表方式
一般采用0.02%级的标准功率校工厂生产中使用的0.05%级电能表校验仪，以免电能校验仪受到台差的影响。此外，还应进一步加强对测量不确定度的研究，探究电能表在设计和生产中产生误差的原因，并采用有针对性的改进措施。采用软件交表，提高交表、附表内空误差，在工业控制上缩小初交误差范围。
4.3及时处理电表故障
技术人员要熟悉设备的组装结构及其工作原理，熟练掌设备相关维修技能。针对智能电表，如果发生故障，应尽早排查故障，查找故障原因，并更换受损部件。如果智能电表数据异常，通常需要更换电表，如果数据丢失，技术人员则应对集中器数据项终端集中抄表数据状态实施召测，对比主站下发资料与集中器中智能电表资料是否一致。
5结论
作为当今社会一种必不可少的能源，电能对提高人们生活水平和促进整个社会的发展具有重要意义。而电能表作为所耗费电能的计量工具，直接关系着用户和电力企业的利益。智能电表具有安装量大，分布区域广的特点，如果在运行过程中可靠性不高，势必会影响到供用电双方贸易结算的公平合理性，引进不必要的经济纠纷。确保电能表的计量准确性，避免误差过大十分重要，具有重大的现实意义。
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论文作者:刘嘉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/1/9
标签：电表论文; 误差论文; 智能论文; 电网论文; 电能表论文; 电压论文; 电流论文; 《电力设备》2018年第25期论文;