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摘要：针对目前国内对关口电能表技术要求和测试方法上存在的不足，从关口电能计量的特殊性出发，提出了关口电能表性能要求纲要，在广泛收集IEC标准、进口电能表技术指标以及现场常见运行问题的基础上提出了关口电能表性能评估方法。该方法的提出对于鉴别多功能电能表性能质量差异具有一定的参考价值。
关键词：电表；计量；问题探讨
Abstract: According to the current domestic gateway energy shortages and the testing method of surface technology requirements, special from the gateway energy measurement starting, the gateway energy meter performance requirements outline, based on extensive collection of IEC standards, import electric energy meter technical indicators and the common operating problems put forward pass electric energy meter performance evaluation method. The proposed method for the identification of multi function watt hour meter performance quality difference has a certain reference value.
Key words: meter; measurement; problems
中图分类号：TU994 文献标识码：文章编号:
一、关口电能表性能要求
從广义上讲，仪表“性能”是产品质量特性的重要组成部分，是指仪表本身具有满足明确或隐含需要的能力特征和特性的总和。
关口电能表l生能要求按其由来分为两类：
第一类，基本性能要求：由IEC相关标准、国家标准行业标准和法制计量检定规程提出的性能要求。
此类要求在相关标准中均有详述，本文不再重复。
第二类，特殊性能要求：采用最新、最严的技术标准，由进口0．2S级关口电能表技术条件中，提炼出高于仪表参考标准或这些参考标准中没有规定的性能要求；由电网对关口计量的需求和电力负荷、运行环境改变提出的性能要求；经剖析国产0．2s级多功能表运行质量问题，需改进、扩展的型式试验的性能要求。
1.1特殊性能要求(第一部分)
表示关口电能表适应关口计量的特殊性，需要具备的高水准：
(1)功率计量具有高准确度
有功计量0．2S级，实际控制误差±0．1％，主表与副表误差最大相差4-0．05％；
无功计量0．5S级，实际控制误差±0．2％；
视在计量1．0S级，实际控制误差4-0．2％。
(2)有功／无功计量误差曲线平坦且分布合理
负荷电流范围0．0021～．1mn(即动态范围1：2000)；计量线性度误差为仪表准确度等级的1／10。
(3)0 ~360度范围内有功／无功计量准确，增加临界相位角计量准确度考核：
有功计量904±0．5。、2704±0．5。考核；
无功计量04±0．5。、180±0．5。考核。
(4)计量误差的重复性、稳定性
从预热后到1h工作期间的试验标准差，从预热后到工作8h、24h的计量误差改变量考核。
(5)批量仪表之间的误差最大相差±0.06％。
(6)无功计量原理要保证在实际谐波负荷下无功计量正确。
(7)整个工作温度范围内的误差改变量考核。
(8)由其它影响量引起的误差改变极限，要比IEC等相关标准要求有较大幅度的压缩；电磁兼容的试验等级，要比IEC相关标准适当提高；增加电磁干扰下的计量准确度和工作稳定性考核。
(9)耐受高、低差10倍及以上的冲击负荷试验。
(10)仪表常数要保证0.01／a．连续工作期间的最大需量测量准确。
(11)通信要求
具有多种通信方式，可以同时独立工作；同一总线上的通信接口，工作状态互不影响；支持国际、国内常用通信协议。
(12)负荷曲线的存贮容量：以1分钟为时间间隔，能存贮l5天以上的各类电能量及电参数数据。
(13)具有远程报警监控功能。
1.2特殊性能要求(第二部分)
表示关口电能表适应 现代 计量需求，需要具备的前沿计量功能：
(1)电能质量监测；
(2)谐波电能计量与谐波瞬时功率因数、谐波平均功率因数 计算 ；
(3)动态负荷下最大需量测量准确；：
(4)具有电压、频率、相位、温度改变的自校正能力；
(5)高速率、实时测量与记录。
二、理论分析
2.1 原因定性
电能表的室内检定和现场检定都是将被检表与标准表在相同的外部条件下进行对比，得出两者之间的相对误差。而相同的外部条件主要包括检定环境和输入的电气参量。所以既然误差是一个相对值，它必定包括因自身结构原因产生的固有误差和因外部条件影响产生的附加误差。室内检定的外部条件近乎于理想状态，它基本没有附加误差，所得到误差值可以认为就是电能表的固有误差；但安装于现场的电能表运行于非理想状态，所以应考虑附加误差的影响，这就是我们分析问题的思路。
无论是JJG307-2006《机电式交流电能表》，还是JJG596-1999《电子式电能表检定规程》，都对检定过程中的电气影响量做出了明确的规定，如1.0级安装式机械表电流电压的波形失真度不大于3%，而电子表不大于2%。这在室内检定的实验室里是一个可以轻松达到的目标。但安装到现场后则是另外一种情况，电流电压的波形受负荷性质、接线方式、电压等级等诸多因素的制约，实际波形都或多或少地存在一定程度的失真。
2.2 谐波简介
从理论上来说，电力系统中不可能有完全意义上的“标准”正弦波形，但如果按波形失真（系统中称为“畸变”）对系统运行产生的影响而言，可将电力系统中负载分为“线性”和“非线性”两种。如果波形畸变度较低、对系统的影响较小，即为“线性负荷”，比较典型的如电动机；反之为“非线性负荷”。冶炼性质的负荷因具有电解槽、中频炉等整流设备，它的主要作用是对波形进行截断、换流等处理，将交流转换为直流，其电流、电压波形当然会发生畸变，偏离标准的正弦波形，所以它是系统中典型的“非线性负荷”。而根据傅立叶分解，非正弦波可以分解为基波（频率为系统中f=50Hz的基本频率）及一系列的高次波叠加，系统中将f≠50Hz的波统一定义为谐波。所以，谐波是一种数学分析模型，非正弦波对系统运行的影响，即为此非正弦波经傅立叶分解得到的基波和谐波分别对系统影响的叠加，这个结论也适应于电能计量的分析。由于“非线性负荷”的存在是系统产生谐波的基本原因，所以“非线性负荷”也称为系统中的“谐波源”。
三、误差影响因素
3.1 谐波下机械表的误差表现
机械式电能表的工作原理是：由内部的电流、电压等电感式线圈组成驱动元件，通电后产生工作磁通，进而在转盘中感应出驱动电流，驱动表盘转动，所以它是一种以电磁感应为基础的电磁式仪表。也正因为主要部件为电感式线圈，实际运行中，频率对它工作效率和工作质量的影响非常显著。电磁式线圈都是以f=50Hz为基础设计的（即正常工作的前提是波形没有畸变，只有基波），所以只有在波形畸變系数小，谐波含量低的情况下才基本可以保证正常运行；但随着频率的上升，或者谐波含量增加，线圈中发热、磁滞等附加的损耗也会逐步增加，工作磁通占总磁通的比例会逐渐减小；而当频率高到一定的值时，各类损耗将占据了总磁通的绝大部分，实际的工作磁通与之相比已微不足道。以下是机械式电能表典型的误差—频率关系。
可见，因随着频率的增加，驱动表盘转动的工作磁通所占总量磁通的份额在逐步减少，这同时意味着所计电能量的减少，所以机械式电能表的误差会向负方向偏移，频率越高，负值越大，而当f=1000Hz时，表盘几乎完全停转了（相当于误差为负无穷大）。
四、计量装置的管理对策
（一）严格市场监督，阻塞劣质电表的销售渠道
国家要重视对五金商店所销售的电能表进行监督，因为通常生产的产品并不是由厂家直销的，而是由一些经销商销售的，经销商并不是专业人员，难以辨别产品的优劣，或者运输和保管过程中处理不当，以至于在电能表的周期检定中出现计量不准问题。所以国家相关职能部门要严格市场监管，防止不合格品流入消费者。另外用户在采购时不能贪图价格上的便宜，必须要购买合格甚至是优质的产品。在安装使用之前，必须将电能表进行首次检定，确保产品没有任何问题。
（二）合理选择接线方式
(1)在35kV以上结算用电能计量装置中电压互感器二次回路不用装开关辅助触点，但是可以装设熔断器；而在35kV或其以下结算所使用的电能计量装置中电压互感器二次回路不需要装设隔离开关辅助触点。
(2)对于排灌加工等纯动力负荷的用户来说，他们可以采用三相三线V型接线的计量方式，在给变电站中性点进行高压计量中，有时候不能够非常有效的接地，这时候就可以使用三相三线二元件电能表，这种电能表是以电压互感器V／V接线方式进行计量的，而对于变电站中性点可以有效地进行高压计量可以采用三相四线制，这种三元件电能表电压互感器是通过Y0／yo接线方式来进行计量的。
(3)对变电站和电力用户的高压线路均装设失压仪．自动记录各相电压失压时间 作为计量装置发生故障时提供追补电量的依据。
（三）校准电能表最好将误差调到最小为好
对于高压互感器，我们必须要定期对其进行检查，以确保它的正常工作，如果检测的结果已经超过了误差的允许范围，就必须将其替换下来，或者让专业的人员进行调试；如果检测的结果虽在误差的允许范围之内，但相对来说误差较大，那么最好调试一下，将误差调到最小再投入使用当中。另外，检定工作人员在开启表盖后，调修完毕后应将拧紧的螺丝上紧，以免螺丝松动，表盖密封不严以致灰尘进入电表引起表计超差。
（四）临时校验
如果用户对于计量装置的工作状况产生质疑的话，可与电力部门协调，由专业人员将装置拆卸下来，送到法定计量检定部门对计量装置进行临时的校验。
五、结语
综上所述，在实际电能计量系统中，为了减少误差，不但要对电能表等计量器具进行重点的考核，还要分析出解决谐波影响电能表计量的措施，加强用户谐波的治理，更要对各个设备进行必要的检测。只有这样，才能保证整个计量系统计量准确，从而减少资源的浪费或是电源的流失。
关键词：电表；计量；问题探讨
Abstract: According to the current domestic gateway energy shortages and the testing method of surface technology requirements, special from the gateway energy measurement starting, the gateway energy meter performance requirements outline, based on extensive collection of IEC standards, import electric energy meter technical indicators and the common operating problems put forward pass electric energy meter performance evaluation method. The proposed method for the identification of multi function watt hour meter performance quality difference has a certain reference value.
Key words: meter; measurement; problems
中图分类号：TU994 文献标识码：文章编号:
一、关口电能表性能要求
從广义上讲，仪表“性能”是产品质量特性的重要组成部分，是指仪表本身具有满足明确或隐含需要的能力特征和特性的总和。
关口电能表l生能要求按其由来分为两类：
第一类，基本性能要求：由IEC相关标准、国家标准行业标准和法制计量检定规程提出的性能要求。
此类要求在相关标准中均有详述，本文不再重复。
第二类，特殊性能要求：采用最新、最严的技术标准，由进口0．2S级关口电能表技术条件中，提炼出高于仪表参考标准或这些参考标准中没有规定的性能要求；由电网对关口计量的需求和电力负荷、运行环境改变提出的性能要求；经剖析国产0．2s级多功能表运行质量问题，需改进、扩展的型式试验的性能要求。
1.1特殊性能要求(第一部分)
表示关口电能表适应关口计量的特殊性，需要具备的高水准：
(1)功率计量具有高准确度
有功计量0．2S级，实际控制误差±0．1％，主表与副表误差最大相差4-0．05％；
无功计量0．5S级，实际控制误差±0．2％；
视在计量1．0S级，实际控制误差4-0．2％。
(2)有功／无功计量误差曲线平坦且分布合理
负荷电流范围0．0021～．1mn(即动态范围1：2000)；计量线性度误差为仪表准确度等级的1／10。
(3)0 ~360度范围内有功／无功计量准确，增加临界相位角计量准确度考核：
有功计量904±0．5。、2704±0．5。考核；
无功计量04±0．5。、180±0．5。考核。
(4)计量误差的重复性、稳定性
从预热后到1h工作期间的试验标准差，从预热后到工作8h、24h的计量误差改变量考核。
(5)批量仪表之间的误差最大相差±0.06％。
(6)无功计量原理要保证在实际谐波负荷下无功计量正确。
(7)整个工作温度范围内的误差改变量考核。
(8)由其它影响量引起的误差改变极限，要比IEC等相关标准要求有较大幅度的压缩；电磁兼容的试验等级，要比IEC相关标准适当提高；增加电磁干扰下的计量准确度和工作稳定性考核。
(9)耐受高、低差10倍及以上的冲击负荷试验。
(10)仪表常数要保证0.01／a．连续工作期间的最大需量测量准确。
(11)通信要求
具有多种通信方式，可以同时独立工作；同一总线上的通信接口，工作状态互不影响；支持国际、国内常用通信协议。
(12)负荷曲线的存贮容量：以1分钟为时间间隔，能存贮l5天以上的各类电能量及电参数数据。
(13)具有远程报警监控功能。
1.2特殊性能要求(第二部分)
表示关口电能表适应 现代 计量需求，需要具备的前沿计量功能：
(1)电能质量监测；
(2)谐波电能计量与谐波瞬时功率因数、谐波平均功率因数 计算 ；
(3)动态负荷下最大需量测量准确；：
(4)具有电压、频率、相位、温度改变的自校正能力；
(5)高速率、实时测量与记录。
二、理论分析
2.1 原因定性
电能表的室内检定和现场检定都是将被检表与标准表在相同的外部条件下进行对比，得出两者之间的相对误差。而相同的外部条件主要包括检定环境和输入的电气参量。所以既然误差是一个相对值，它必定包括因自身结构原因产生的固有误差和因外部条件影响产生的附加误差。室内检定的外部条件近乎于理想状态，它基本没有附加误差，所得到误差值可以认为就是电能表的固有误差；但安装于现场的电能表运行于非理想状态，所以应考虑附加误差的影响，这就是我们分析问题的思路。
无论是JJG307-2006《机电式交流电能表》，还是JJG596-1999《电子式电能表检定规程》，都对检定过程中的电气影响量做出了明确的规定，如1.0级安装式机械表电流电压的波形失真度不大于3%，而电子表不大于2%。这在室内检定的实验室里是一个可以轻松达到的目标。但安装到现场后则是另外一种情况，电流电压的波形受负荷性质、接线方式、电压等级等诸多因素的制约，实际波形都或多或少地存在一定程度的失真。
2.2 谐波简介
从理论上来说，电力系统中不可能有完全意义上的“标准”正弦波形，但如果按波形失真（系统中称为“畸变”）对系统运行产生的影响而言，可将电力系统中负载分为“线性”和“非线性”两种。如果波形畸变度较低、对系统的影响较小，即为“线性负荷”，比较典型的如电动机；反之为“非线性负荷”。冶炼性质的负荷因具有电解槽、中频炉等整流设备，它的主要作用是对波形进行截断、换流等处理，将交流转换为直流，其电流、电压波形当然会发生畸变，偏离标准的正弦波形，所以它是系统中典型的“非线性负荷”。而根据傅立叶分解，非正弦波可以分解为基波（频率为系统中f=50Hz的基本频率）及一系列的高次波叠加，系统中将f≠50Hz的波统一定义为谐波。所以，谐波是一种数学分析模型，非正弦波对系统运行的影响，即为此非正弦波经傅立叶分解得到的基波和谐波分别对系统影响的叠加，这个结论也适应于电能计量的分析。由于“非线性负荷”的存在是系统产生谐波的基本原因，所以“非线性负荷”也称为系统中的“谐波源”。
三、误差影响因素
3.1 谐波下机械表的误差表现
机械式电能表的工作原理是：由内部的电流、电压等电感式线圈组成驱动元件，通电后产生工作磁通，进而在转盘中感应出驱动电流，驱动表盘转动，所以它是一种以电磁感应为基础的电磁式仪表。也正因为主要部件为电感式线圈，实际运行中，频率对它工作效率和工作质量的影响非常显著。电磁式线圈都是以f=50Hz为基础设计的（即正常工作的前提是波形没有畸变，只有基波），所以只有在波形畸變系数小，谐波含量低的情况下才基本可以保证正常运行；但随着频率的上升，或者谐波含量增加，线圈中发热、磁滞等附加的损耗也会逐步增加，工作磁通占总磁通的比例会逐渐减小；而当频率高到一定的值时，各类损耗将占据了总磁通的绝大部分，实际的工作磁通与之相比已微不足道。以下是机械式电能表典型的误差—频率关系。
可见，因随着频率的增加，驱动表盘转动的工作磁通所占总量磁通的份额在逐步减少，这同时意味着所计电能量的减少，所以机械式电能表的误差会向负方向偏移，频率越高，负值越大，而当f=1000Hz时，表盘几乎完全停转了（相当于误差为负无穷大）。
四、计量装置的管理对策
（一）严格市场监督，阻塞劣质电表的销售渠道
国家要重视对五金商店所销售的电能表进行监督，因为通常生产的产品并不是由厂家直销的，而是由一些经销商销售的，经销商并不是专业人员，难以辨别产品的优劣，或者运输和保管过程中处理不当，以至于在电能表的周期检定中出现计量不准问题。所以国家相关职能部门要严格市场监管，防止不合格品流入消费者。另外用户在采购时不能贪图价格上的便宜，必须要购买合格甚至是优质的产品。在安装使用之前，必须将电能表进行首次检定，确保产品没有任何问题。
（二）合理选择接线方式
(1)在35kV以上结算用电能计量装置中电压互感器二次回路不用装开关辅助触点，但是可以装设熔断器；而在35kV或其以下结算所使用的电能计量装置中电压互感器二次回路不需要装设隔离开关辅助触点。
(2)对于排灌加工等纯动力负荷的用户来说，他们可以采用三相三线V型接线的计量方式，在给变电站中性点进行高压计量中，有时候不能够非常有效的接地，这时候就可以使用三相三线二元件电能表，这种电能表是以电压互感器V／V接线方式进行计量的，而对于变电站中性点可以有效地进行高压计量可以采用三相四线制，这种三元件电能表电压互感器是通过Y0／yo接线方式来进行计量的。
(3)对变电站和电力用户的高压线路均装设失压仪．自动记录各相电压失压时间 作为计量装置发生故障时提供追补电量的依据。
（三）校准电能表最好将误差调到最小为好
对于高压互感器，我们必须要定期对其进行检查，以确保它的正常工作，如果检测的结果已经超过了误差的允许范围，就必须将其替换下来，或者让专业的人员进行调试；如果检测的结果虽在误差的允许范围之内，但相对来说误差较大，那么最好调试一下，将误差调到最小再投入使用当中。另外，检定工作人员在开启表盖后，调修完毕后应将拧紧的螺丝上紧，以免螺丝松动，表盖密封不严以致灰尘进入电表引起表计超差。
（四）临时校验
如果用户对于计量装置的工作状况产生质疑的话，可与电力部门协调，由专业人员将装置拆卸下来，送到法定计量检定部门对计量装置进行临时的校验。
五、结语
综上所述，在实际电能计量系统中，为了减少误差，不但要对电能表等计量器具进行重点的考核，还要分析出解决谐波影响电能表计量的措施，加强用户谐波的治理，更要对各个设备进行必要的检测。只有这样，才能保证整个计量系统计量准确，从而减少资源的浪费或是电源的流失。