电能表一致性试验与一致性误差控制方法

电能表一致性试验与一致性误差控制方法
摘要针对DL/T614-2007中规定的一致性误差检测试验,分析该类试验对电能表质量提出的要求。

并基于重复性、再现性这两个测量系统评测方法做出分析,提出控制电能表一致性误差的一些方法。

关键词电能表;一致性误差;重复性;再现性
重复性是由一个测量者,采用一种测量仪器,多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值变异。

仪器自身结构以及测量对象在仪器中位置变化是导致测量变异的两个原因,也可以说是导致重复性误差的两个原因。

再现性是由不同的测量者,采用相同的测量仪器,测量同一测量对象的同一特性时获得的测量平均值变差,如果测量者之间的变异性真正存在,每位测量者所得的平均值将会不同,可以通过比较测量者对每个零件的测量平均值并计算它们之间的差异得到。

对于作为标准测量者的电能表装置,测量系统的误差是很重要的,因此DL/T614-2007中也提出相应的实验验收标准,对测量系统重复性和再现性这两个指标进行验证。

1一致性试验介绍及检验目标分析
在DL/T614-2007中,规定了四种一致性试验,如下作简单介绍。

误差变差试验:对同一被试样品的相同的测试点,进行重复测试,相邻测试结果间的最大误差变化的绝对值不应超过某一限值。

误差一致性试验:同一批次数只被试验样品在同一测试点的测试误差与平均值间的偏差不能超过某一限定值。

负载电流升降变差试验:电能表基本误差按照负载电流从小到大,然后从大到小的顺序进行两次测试,记录负载点误差;同一只被试样品在相同负载点出现的误差变化的绝对值不超过某值。

电流过载试验:对直接接入式电能表加载10IB过载电流,要求误差在一定范围内。

恢复正常后,电能表误差符合等级指数要求。

在上述4种试验中,分别对电表的可重复性、可再现性做了测试。

对各个试验,我们对检验的目的做出如下的分析。

误差变差试验:针对同一被测样表,比较多次测量结果,并规定了误差超限的范围。

这是对电能表的重复性性能作出了检验。

误差一致性试验:针对同一批次的不同电表,对同一测试点进行测试,比较相应的测试结果,并规定了误差超限的范围。

这是对电能表的再现性性能作出了检验。

负载电流升降变差试验:考察计量在整个测量的区间的误差稳定性,测量随着电流变化的线性特性,并规定了误差超限的范围。

这是对电能表在各个负载点的重复性能做出了检测。

电流过载试验:考察计量在大电流时的稳定度,并在恢复正常情况下的完好,并规定了误差超限的范围。

这是对电能表在极限负载点的重复性能做出了检测。

2一致性误差控制方法
当重复性误差不在误差控制范围内时,即单个测量系统的测量不确定度过大,将带来较大的误差,主要需要在设计的过程中更加注意改进。

当可再现误差超出误差控制范围时,说明电能表批量生产过程中的不同电表具有不同特性,主要需要在生产过程中进行改进。

2.1设计过程控制
设计过程对于控制一致性的误差相当重要的。

为了保证计量的精确性以及降低误差,我们就必须在对信号采样及信号计量电路做出更高的要求。

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时,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。

当使用CT、电压互感器时,除了需要考虑精度等级外,还需考虑器件在负载范围内的线性特点,需要在整个线性负载区间均能满足计量的要求。

对于电能表的核心计量芯片,芯片的选型对电能表的性能至关重要。

计量芯片的选型需要考虑的问题有:计量芯片实现的计量精度等级、计量芯片测量范围内的测量线性度、稳定度以及计量芯片的批量供货的一致性。

如下图所示,在计量芯片的选型过程中,我们在功率因数为1、电流采样使用锰铜、电压采样使用电阻时对芯片在不同电流负载点做了如下测试。

图1计量芯片误差对比图
使用方差分析法来对多次测量的非一致性作出分析。

根据方差的公式:
S2=(1)
其中S2表示方差,表示期望值,n表示测量的次数。

使用2块样表在同一校表台体上进行测试,得到计量芯片的在同一点的测试误差的方差值如下表1:
由上表可分析,在上表中测试误差的方差值,厂家1除去在负载0.5IB时值稍
小于厂家2,其他均大于厂家2的值,这就说明厂家1芯片的测量可重复性误差大于厂家2的。

因此在芯片选取时,我们应当优先考虑厂家2的产品。

2.2生产过程控制
当采用以人工为主的加工方式时,生产过程中人工的介入过多,造成了产品特性的离散型,增加了同样产品不同个体之间的差异性,产品性能难以保证高度一致性,同时加大了生产管理的难度。

因此我们在生产时应该当尽量使生产流程标准化,在一些流程中使用机械化生产,达到产品的误差一致性要求。

2.3校表流程控制
尽管采用了上述的方法,生产流程中仍会有一些误差。

在很多情况下,这些误差也是难以避免的。

在电能表成型后,我们仍可以使用软件校表的方式来调整测量系统的误差。

电能表计厂商可以设计了一套校表系统,由上位机发送命令,写参数到电能表的校表内卡,比对修调后的计量精度,然后通过上位机的算法,修改写入电表的参数,直到电能表到达设计的精度。

使用软件校表的方式,可以在不改动设备硬件的条件下,使电表达到更高的精度等级。

3结论
电力企业只有凭借准确、可靠地计量数据,才能保证电力系统安全、经济、可靠地运行,才能有优质、诚信的电力营销和良好的企业形象。

DLT/614-2007标准的一致性测试对电能表提出了可重复性及可再现性的要求,使电能表厂家更注重电表产品一致性性能的实现,同时也采取了一系列的措施,提高了电能表的质量,为电力公司更精确的计量电能使用情况,诚信的进行贸易结算和参与市场竞争打下了基础。

参考文献
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