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1、电子式电能表与机械式电能表计量准确性性能分析田亚莉（白水供电分公司）【摘 要】随着社会的进步和科学技术的发展，电子式电能表逐渐替代了机械式电能表，由于电子式电能表灵敏度高，性能稳定，误差小等原因，使好多用电客户感到新电子式电能表比原机械式电能表走的快，每月用电量多。本文着重从原理和性能方面对表计的计量准确性加以分析比较。关键词：电子式电能表；机械式电能表；准确性；原理；性能前言：电能计量作为计量工作的一个重要组成部分，是电力企业生产经营管理及电网安全运行的一个重要环节，其技术水平和管理水平不仅关系电力工业的发展和电力企业的形象，而且影响电能贸易结算的公平、公正和准确、可靠。电能表是测量电能计量
2、的专用仪表，是电能计量最基础的设备，正确计量电量使电能计量准确、公平、公正十分重要，它直接影响到发、供、用三方的经济利益。电能表按其工作原理可分为机械式电能表和电子式电能表，随着社会的进步和技术的发展，新的计量器具层出不穷，新的计量手段不断更新，加之两网改造和“一户一表”工程的实施，使得过去的普通感应式机械电能表逐渐被电子式电能表所替代。但问题接踵而来，很多客户反映电子式电能表比过去机械电能表“跑”的快，电费交的多，真是这样吗?下面我将从以下几个方面加以分析讨论。1 原理比较 感应式机械电能表，它是利用三个不同空间和相位的磁通建立起来的交变移进磁场，在这个磁场的作用下，转盘上产生了感应电流，根
3、据楞次定律，这个感应电流使得转盘总是朝一个方向旋转。转盘的转动经蜗杆传递到计数器，累计转盘的转数，从而达到计量电能的目的。而电子式电能表是利用电流和电压作用于固态电子器件而产生瓦时输出量的电能计量仪表。2 电子式电能表与机械电能表的缺点比较2.1 机械电能表存在以下缺点：使用的制动阻尼磁铁受温度影响较大，高温状态下容易失磁，使得表计走慢，给供电部门造成电能损失；机械式电能表由于受磁场对称性和发热影响，容易发生潜动即空走；感应式电能表在轻负荷运行时，往往出现过补偿现象。 机械磨损严重，长时间使用后合格率降低，超差严重。2.2 电子式电能表存在以下缺点：生产技术有待于进一步提高；价格较贵，维修较复
4、杂；对外部环境要求较高，若质量不过关，表记容易死机，造成极其严重的计量数据混乱。 3 电子式电能表与机械电能表的性能比较3.1 电子式电能表功能范围大机械式电能表在用途中可分为有功电能表、无功电能表等，根据用途不同分别安装。而电子式电能表可实现正、反向有功、四象限无功、复费率等功能，有时装一块电子式电能表可相当于几块感应式电能表，表计数量的减少，有效地降低了二次回路的压降，提高了整个计量装置的可靠性和准确性。3.2电子式电能表准确度等级高且稳定性能好感应式电能表的准确度等级一般为0.5级到3级，并且由于机械磨损，误差很容易发生变化，而电子式电能表可方便的利用各种补偿达到较高的准确度等级，且误差
5、稳定性好，在5%Ib-400%Ib范围中测量两种单相电能表的误差，我们发现： 3.2.1电子式电能表误差变动小，感应式电能表误差变动较大。 3.2.2低负荷时，电子式电能表的误差偏正，感应式电能表而出现较大的负误差。所以电子式电能表准确度等级一般为0.2级到1级。由于电子表总体的稳定性很好，用户在安装前可以实现免调，避免出现人为的误差。3.3 电子式电能表灵敏度高电子式电能表的电子线路本身灵敏度极高，可比机械表高一个数量级，而且可以长时间保持这种高灵敏度。机械表的机械摩擦阻力是原理性的问题目前无法克服，特别是在低转速时，机械摩擦力接近静态摩擦力，数值明显提高，因而计量漏洞将增大，长时间工作后尤
6、其如此。 3.4 电子式电能表功耗小由于电子式电能表采用的CMOS元件自身功耗很小，例如一只单相电子表的每月功耗约为0.30.5kWh，机械表的功耗每月0.81kWh。根据GB/T17215-98规定的参比条件下，通过整机功耗的测试和起动试验可得出电子式电能表功耗通常为感应式电能表的三分之一;电子式电能表由于采用了电子线路原理使得起动功率仅为感应电能表的十分之一上下且灵敏度可做得较高。所以较小的功耗和良好的起动功率灵敏度对公平收取电费有积极作用。3.5 电子式电能表防窃电效果好由于电子线路内部在设计上很容易实现对付各种窃电行为防范措施，因此电子式电能表在防窃电功能上要比机械表强得多。 3.6电
7、子式电能表精度高电子式电能表电路中的A/D变换器的精度可达2-14以上，因此分辩力和精度很高，可以设计0.5级以上的高精度电能表。机械表由于采用磁路结构非线性失真大，一致性差，因此要采用各种补偿机构，采用补偿机构又降低了稳定性，也不利于生产使用中的调校。 我们做了电压、频率、功率因数、谐波变化等指标对表计误差影响的实验。从对比实验中可看出： 3.6.1感应式电能表在低电压时误差偏正，高电压时误差偏负。而电子式电能表一次电压变化对误差影响几乎不变。 3.6.2感应式电能表在感性负荷时误差偏正，容性负荷时误差偏负。3.6.3感应式电能表在电网频率改变时产生幅值误差和相位频率误差，频率升高时，引起负
8、的幅值误差；频率降低时，引起正的幅值误差。相位频率误差随着频率的升高而向正方向变化。电子式电能表受频率影响误差几乎为零。 3.6.4谐波对电能表误差影响较大，其中三次、五次、七次谐波对表计误差影响较大。当用户向电网送出谐波时，感应式电能表的误差偏正，且变化较明显；谐波用户与非谐波用户表计误差变化正好相反。电子式电能表的误差偏负，但受影响较小。由于电子表的采样元件、A/D变换元件、放大电路等的线性好，使得电子表的线性动态范围较大，适应性很强。机械表的线性动态范围小，原因是非线性因素太多，当用电量变化很大时计量精度将受到很大影响。 总之，电压、频率、功率因数以及谐波等的变化，对电子式电能表误差影响
9、较小，对感应式电能表影响较大。同时从实验数据和负载线性的对比中可明显看到，电子式电能表的线性较好，误差调整容易，而感应式电能表由于电磁感应原理和结构的原因，其工作线性较窄，而且由于元器件之间的相互影响，各个负荷点的误差数据差距较大，使得调整时较难同时满足各个负荷点的要求。3.7电子式电能表启动电流小，误差曲线平整机械式电能表要在0.3Ib下才能启动，进行计量，而电子式电能表非常灵敏，在0.1Ib电流下就开始启动进行计量，且误差曲线好，在全负荷范围内误差几乎为一条直线，而机械式电能表的误差曲线变化较大，尤其在低负荷时误差较大。通过在现场对慢31.3%的某用户进行了换表前后用电量比较,机械表平均每月为23 kWh,新装电子式电能表后两个月平均为31.4 kWh。通过计算用电客户听后,客户点头夸赞电子式电能表具有计量准确,能达到降损、降价的目的,而不是凭以前所想的电子式电能表跑得快，准确度不高。5 结束语随着电子式电能表的推广应用，大家逐渐感觉到电子式电能表优越的性能，逐渐体会到电子式电能表不是比原来的机械式电能表“跑”的快，而是因为电子式电能表灵敏度和准确度高，机械摩擦小，受外界因素影响小，防窃电能力强，计量准确。相信随着电力企业自动化管理水平的提高，电子式电能表在今后的电能计量工作中发挥更大的作用。
