2024年4月4日发(作者：卑雁蓉)

维普资讯

总第３９卷第４４０期　

２００２年第８期　

电测与仪表　

Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　

Ｖ０ｌ－３９　ＮＯ．４４Ｏ　

Ａｕｇ．２００２　

基于分时计价系统的电能计量轻载　

误差补偿的新设想　

吴国忠，王　骞　

（浙江大学电气工程学院，杭州Ｉ　３１００２７）　

摘要：电能计量装置因为负载变化而引起较大的计量误差。轻载引起计量误差的原因是复　

杂的。目前并没有有效的方法对轻载误差进　ｉ＊ｂ偿。分时讣价系统是调配电力使用的有效　

手段。利用分时计价系统采集的不同时段的电能数据对其进行补偿，可以在一定程度上减　

小轻载造成的计量误差，而且不用对原有电路做出改动。　

关键词：分时计价；计量；补偿　

中图分类号：ＴＭ９３３．４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００１—１３９０（２００２）一００２７一ｏ４　

Ａ　ｎｅｗ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ　ｆｏｒ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｍｅｔｅｒｉｎｇ　

ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｉｍｅ－ｏｆ－ｕｓｅ　ｍｅｔｅｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　

Ｗｕ　Ｇｕｏｚｈｏｎｇ，Ｗａｎｇ　Ｑｉａｎ　

（Ｅｌｅｃｔｉｒｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３　１　００２７，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｅｒｒｏｒ　ｓ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　０１１　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｍｅｔｅｒｉｎｇ　ｗｈｅｎ　

ｔｈｅ　ｌｏａｄ　ｖｉｂｒａｔｅｄ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ａ　ｈａｌｆ　ｈｏｕｒｌｙ　ｍｅｔｅｒｉ‘ｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ，ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｉｔ　ｍａｋｅｓ　

ｃｅｒｔａｉｎ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｅｎｅｒｇｙ　ｄａｔａ　ｗａｓ　ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｈａｌｆ　ｈｏｕｒｌｙ　ｍｅｔｅｒ—　

ｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ．Ａｌｔｈｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｎｏｔ　ａｃｃｕｒａｔｅ，ｔｈｅ　ｍｅｔｅｒｉｎｇ　ｅｒｒｏｒ　ｃａｎ　ｂｅ　ｍｉｎｉ—　

ｍｉｚｅｄ．　．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｉｍｅ—ｓｈａｒｉｎｇ　ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ　ｃｏｓｔ；ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｍｅｔｅｒｉｎｇ；ｅｒｒｏｒ　Ｓ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　

Ｏ　引　言　

１．１　负载引起的电流互感器误差　

在电能计量过程中，电能计量装置的综合误差　

主要由三部分组成：（１）电能表自身误差；（２）－ｑ感器合　

成误差；（３）ＰＴ二次回路压降引起的误差。近几年来，　

二次回路压降引起的电能计量误差得到了广泛　

的重视，已有很多技术人员在胛二次回路压降的　

测试方法及减小压降措施方面做了大量工作。由于　

互感器的合成误差是计量误差产生的源头，直接影　

响电能计量的结果，所以提高互感器的测量精度，　

特别是对电流互感器的误差加以补偿可以提高整　

个电能计量装置　‘量精度。用户中非连续生产的中　

小企业很多，他们的变压器处在空载，轻载状态下工　

电测量仪表装置设计技术规程ＳＤＪ一８７中指　

出，当电力设备在额定值运行时，电能计量用的电　

流互感器的一次侧电流宜在其额定一次电流的２／３　

以上。枉选择电流变比时往往是按电力设备额定电　

作的时间较长，由此引起的计量误差也不容忽视。　

１负载变化引起的计量误差　

图１　电流互感器幅差一负荷曲线　

－

２７—－　

维普资讯

总第３９卷第４４０期　

２００２年第８期　

电测与仪表　

Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　

Ｖ０ｌ－３９　Ｎｏ．４４０　

Ａｕｇ．２００２　

部分误差的技术要求作出的拟合曲线，对综合幅值　

’ｌ嫩腰　

ｏ　

和相位误差进行准确的补偿，进行幅值、相位合成　

处理，最后通过Ｄ／Ａ输出模拟信号给电能表。完成　

补偿过程，具有响应速度快，线性度好，测量准确度　

高等优点。其缺点是不能补偿电能表误差，要改动　

原有的接线，增加新的硬件。　

对于由电流互感器和电能表因负载变化造成　

０　ｚ０　４０　ｂ０　ｕ　ｌ　ｕｕ　１ｚｕ　

负荷Ｉ＊　

的误差还没有很好的补偿方法，而是通过对每次抄　

图２　电流互感器角差一负荷曲线　

表值加上一定的电量作为补偿。补偿量由双方协议　

产生。这种方法虽然简单，但不准确，不科学，容易　

引起争议。　

３新的补偿方法　

流来选择电流变比的一次电流。因此，电流互感器　

很多时候都是在轻载下运行的，由此造成的误差比　

较大。图ｌ、图２为ＬＺＸＱ４一ｌ０型电流互感器在不同　

负载下的幅差和相差曲线。由此可见，对轻载状况　

下（２０％以下）电流互感器的补偿是很必要的。　

１．２　电能表在不同负栽下的误差　

有关规程规定，正常负荷电流的变动范围应在　

电能表１０％额定电流到满额定电流之间。普通国产　

由某时间段内电量的计量值可以求得该时间　

段内的平均负载。各个时间点的电能表读数值如图　

３所示。某一时间点的电能表读数值减去前一时间　

点电表读数就得到该时间段内的电量计量值。则该　

时间段内的平均负载就等于电量值除以时间段的　

长度。如图４。　

感应式电能表保证精度的负荷电流的下限值通常　

为１０％额定电流，性能较好的可达５％。感应式电能　

表负载误差主要有：（１）电磁铁的磁化曲线并非一　

条直线，当负载电流增大到一定程度时，电磁铁达　

妊　

媸　

挺　

删　

到饱和，就会使电能表产生过载误差；（２）感应式电　

能表的反作用力矩也是产生过载误差的原因之一；　

（３）感应式电能表的摩擦力矩不是一个常数，而电　

能表的补偿力矩仅与电压的平方成正比，与铝盘的　

转速无关。所以电能表轻载时，补偿力矩就不可能　

与摩擦力矩相平衡，使电能表产生轻载误差；（４）　

电能表的电压线圈并非纯电感元件，电流线圈并非　

纯电阻元件，铁心中尚有磁滞损失和涡流损失，产　

生了所谓相角误差。总之，电能表只能保证在一定　

范围的精度，电能表因负载变化造成误差的原因复　

杂，很难直接补偿。　

２现有的补偿方法　

已有的做法是在电流互感器和电能表之间增　

图４　时间段内平均负荷示意图　

加补偿电路，对电流互感器因负载变化造成的误差　

加以实时补偿。实时补偿是根据测量点的误差拟合　

如图５所示，采用高精度电能计量仪表和相应　

的补偿方法可以较准确地测得电路中电量，克服轻　

曲线进行综合误差的实时纠正。该方法要求的计算　

量很大，对于这样的计算会产生信号延迟，一般选　

用集成度更高，速度更快的ＤＳＰ器件来代替单片　

机。互感器的输出经过模拟信号前置处理（低通滤　

波，缓冲放大），然后根据运行前对电能计量装置各　

－

载的影响。用高精度测量仪器和实际采用的计量装　

置并行，就可获得不同负载下，一定时间段内高精　

度计量值～实测计量值的对照表。对各时间段内的　

计量值除以时间段长度，就得到新的数据表。在一　

定时间段内保持负载不变，负荷就约等于高精度计　

２８一　

维普资讯

总第３９卷第４４Ｏ期　

２ＯＯ２年第８期　

电测与仪表　

Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　

Ｖ０ｌ＿３９　Ｎｏ．４４Ｏ　

Ａｕｇ．２００２　

量值除以时间段长度。新的数据为高精度负荷一实　

测负荷对照表。如图６所示。在实际运行中，根据实　

测负荷（即实际的实测计量值除以时间段长度）可　

以查出高精度负荷值。高精度负荷值乘以时间段长　

度就可以获得高精度的电量计量值。　

确定计量装置各参数　

根据参数选定计量装置　

安装计量装置及高精度计量仪表　

改变负载、设定时间段长度　

根据校准仪表测出计量值　

Ｗ　＝Ｗ２，＋（Ｗ（ｗｌ　Ｗ２，）／（ｗ广Ｗ２））　

对负载变化引起的误差做实时补偿比较复杂，　

但可以对一段时间内负载变化引起的累积误差做　

出补偿，也就是对实时误差在一段时间上的累积值　

做出补偿。选取的时间段越短补偿效果越接近于实　

时补偿，但会出现计算量过大的问题；选取的时间　

段过长则补偿效果不好。　

完全可以在英国ＰＲＩ公司分时计价系统采集　

的半小时的电量的基础上，根据采集的半小时电量　

数值的不同对其进行补偿，补偿等因轻载而造成的　

误差。而且可以充分利用原有系统的计算能力、通　

讯设备和数据加密技术。　

具体的操作步骤为：　

获得实测计量值一高精度计量值　

把计量值换算成负荷值　

实测负荷一高精度负荷对照表　

首先，对原有的测量系统进行校准，特别对在　

轻载状态的测量误差进行校准。在一定时间段内保　

持负载不变，获得该时间段内的实际计量值一高精　

度计量值的数据，再把计量值除以时间段长度得到　

一

图５获得负荷对照表的步骤　

开始　

时间段内的一个实测负荷一高精度负荷对照值。　

其次，改变负载值，保持负载在一定时间段内　

采集数据．检测采集器状态　

不变。同上步一样，可以获得另一个时间段内实测　

负荷一高精度负荷对照值。如此重复，就得到一组实　

测负荷一高精度负荷对照值。步骤如图５所示。　

然后，在正常运行中，每次采集到电量后，根据　

是否轻载？　＞≥　　

查该计量装置数据对照表　

计量值查数据对照表获得相邻的两个高精度值，再　

用二分法计算出该实测值对应的高精度计量值；最　

后，把高精度计量值送人分时计价程序进行计价。　

补偿程序只要在每次记录电量后，根据实测电　

量查表对电量值进行补偿。补偿模块程序的流程如　

图６。因为只在每次记录电量后才进行补偿计算，所　

以完全可以依靠原有的分时计价系统的计算能力，　

不会对其增加过大的负担。　

这种方法的优点是忽略了误差产生的复杂原　

计算出高精度计量数据　

返回　

图Ｏ　ｒ怯稷决社厅流社　

如果实际中的抄表时间段固定，即上述的时间　

段为一常量，则可以对高精度负荷一实测负荷对照　

表同乘以该时间段长度，得到该固定时间段下的高　

精度计量值一实测计量值对照表。实际运行中，就可　

以由抄表值直接查出高精度计量值。　

因，而是把它们数据化。对半小时分时计价系统来　

说，每半小时才补偿一次，所以计算量不大，对计算　

机要求不高。实际运行中不会增加新的硬件，只需　

对原有的计费程序进行修改即可。甚至可以在远程　

的中心计算机中对数据进行离线补偿。　

由于数据表中只是一些数据点，对于实际运行　

中测得的电量值在数据表中不能直接查出时，可以　

使用二分法由相邻的两个数值计算出该数据点对　

应的高精度值。例如，实测负荷值为Ｗ，表中与Ｗ　

相邻的上下两个实测负荷值为Ｗ。、Ｗ　。查表得Ｗ，　

不足之处是负荷对照表没有通用性，对不同计　

量装置系统的对照表是不同的，所以对每套计量装　

置均需事先在实验室测出对照表。当用户更改计量　

装置后需要重新测出整个计量装置系统的对照表。　

一

对应的高精度负荷值为Ｗ　，Ｗ　对应的高精度负荷　

值为Ｗ　。则Ｗ对应得计算的高精度负荷值Ｗ　为　

２９—　

维普资讯

总第３９卷第４４０期　

电测与仪表　

Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　

Ｖｏｌ　３９　Ｎｏ．４４０　

２００２年第８期　

Ａｕｇ．２００２　

而且，为忽略了计量装置误差中的角差、比差的区　

参　考　文　献：　

【ｌ】　Ｒ．Ｊ．　Ｓｔ　Ｃｌａｉｒ．Ｄｉｓｔｉｂｕｔｒｅｄ　ＳｅｌＩｌｅｍｅｎＩｓ—ｍｅｔｅｒｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｆｏｒ　

别所以补偿不可能达到很高精度。不能对因电网变　

化和负载功率因数变化引起的误差做出补偿。半小　

时的时间段有点长，与实时补偿之间有一定的差　

距，补偿精度不会太高。尽可能缩短时间段可以在　

一

Ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｏｆ　Ｅｎｅｒｇｙ．　Ｍｅｔｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｔａｒｉｆｆｓ　ｆｏｒ　Ｅｎｅｒｇｙ　

Ｓｕｐｐｌｙ　２５—２８　Ｍａｙ　１９９９，Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｎｏ．４６２　

【２Ｊ　Ｄ．Ｊ　Ａｎｇｅｌｏ　Ａ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ—Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｌｏａｄ　ｌｘ￣ｓｓ　Ｓｔａｎｄａｒｄ　ｆｏｒ　

Ｃａｌｉｂｒａｔｉｎｇ　Ｈｉｇｈ－Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍｓ：Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　

定程度上提高补偿精度。　

论　

Ｏｎ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，１９９５（４）．　

４结

【３】　Ｚｈａｎｇ　Ｇａｎｇ．Ａ　Ｎｏｖｅｌ　Ｅｌｅｃｔｒｏ—Ｏｐｔｉｃ　Ｈｙｂｒｉｄ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｍｅａｓｕｒｅ—　

ｍｅｎｔ　Ｉｎｓｔｕｍｅｎｔｒ　ｆｏｒ　Ｈｉｇｈ－Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｌｉｎｅｓ：Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　Ｏｎ　Ｉｎ—　

通过查实测负荷一高精度负荷对照表对半小时　

电量采集值进行补偿，可以在一定程度上减小因轻　

载造成的计量误差，提高计量精度。分时计价中应　

用比较成功的英国ＰＲＩ公司是以半小时为分时段　

ｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，２００１（２）．　

【４Ｊ陈新亮．用自适应补偿器提高电能计量系统的精确度［Ｊ］．供用　

电，１９９８（８），　

ｌ５】　王宏伟磁Ｉ、电能表分时汁价系统（Ｊ］．电力系统自动化，１９９５　

（１２）．　

计价的，而且已经形成了一套比较成熟的数据采　

集、通讯、数据广播、加密技术。国内也已经出现很　

多分时计量电能的例子，其中磁卡、ＩＣ卡的预付费　

的电能分时计量就可以改造为带轻载补偿功能的　

计价系统。只需要在计价程序前加入补偿模块就行　

了，不需要对原电路和通讯线路做出改动。但获得　

【６】张培仁．复费率智能电度表三级用电管理系统设计［Ｊ］．中国科学　

技术大学学报，１９９７０）．　

【７樊贵卿．ＭＰＭ—ｌ型１Ｃ卡预付费式电力计量仪的研制［Ｊ］．电工技　

术，１９９８（９）．　

【８】王文叶１．一种新的电能计量误差自动补偿装置［Ｊ］．仪器仪表学报，　

２０００．（６）．　

十分精确的补偿曲线的工作是烦琐的和有难度的。　

【９Ｊ文德银．电度表在电能计量中的误差规律［Ｊ］．四川师范学院学报，　

１９９ｌ（１２）．　

第一作者简介：　

吴国忠（１９４４－），男，浙江东阳人，浙江大学副教授，从事管理信息系统，　

自动化监控的研究．　

收稿日期：２００２—０５—２０　

该方法对电网变化引起的误差不能补偿。在条件允　

许的情况下，可以在比半小时更短的时间段内对轻　

载造成的误差通过查表进行补偿，这样可以在一定　

程度上加强补偿效果。　

（郭松林编发）　

“电功率、电能测量技术及测量仪表文集”征订　

为了总结２Ｏ世纪我国电能测试技术及测量仪器仪表的发展情况，为了使从事该专业的技术人员　

有一本比较完整的资料，应读者的要求，我－？ｌＪ编辑部从１９６８年后各期《电测与仪表》中刊出的所有有关　

电功率、电能测量内容的技术论文编写了“电功率．电能测试技术及测量仪表文集”，“文集”现已出版。　

本“文集”共收集上述有关内容文章７００余篇，共５Ｏ余万字，按内容分１０章，其中全文收录７５篇，各章　

后附有该章内容有关文章（给出了题名，出版年、期及起止页）。　

本“文集”反映了我国电能测试技术与仪器仪表的发展历程，展示了目前电能测试技术新的水平，　

对电能计量、测试、管理人员；对电能仪表设计、制造、生产、使用人员；对电度表校验装置的设计、制造、　

使用人员及仪器仪表采购人员都是一本实用的参考资料，具有随时查阅和保存的价值。“文集”收工本　

费２８元，汇款地址如下，请注明汇款人详细地址，邮编（邮编请写在汇款人地址后面），以便您能及时的　

收到“文集”。　

邮局汇款请寄：哈尔滨市哈平路１２８号（１５００４０），《电测与仪表》编辑部收　

银行汇款请寄：开户行：交通银行哈尔滨分行南岗支行　

帐号：ｏ０ｏ０５５Ｏ１８０００１３５３３１　。　

户　头：电测与仪表编辑部　

《电测与仪表》编辑部　

－

３０—　

2024年4月4日发(作者：卑雁蓉)

维普资讯

总第３９卷第４４０期　

２００２年第８期　

电测与仪表　

Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　

Ｖ０ｌ－３９　ＮＯ．４４Ｏ　

Ａｕｇ．２００２　

基于分时计价系统的电能计量轻载　

误差补偿的新设想　

吴国忠，王　骞　

（浙江大学电气工程学院，杭州Ｉ　３１００２７）　

摘要：电能计量装置因为负载变化而引起较大的计量误差。轻载引起计量误差的原因是复　

杂的。目前并没有有效的方法对轻载误差进　ｉ＊ｂ偿。分时讣价系统是调配电力使用的有效　

手段。利用分时计价系统采集的不同时段的电能数据对其进行补偿，可以在一定程度上减　

小轻载造成的计量误差，而且不用对原有电路做出改动。　

关键词：分时计价；计量；补偿　

中图分类号：ＴＭ９３３．４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００１—１３９０（２００２）一００２７一ｏ４　

Ａ　ｎｅｗ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ　ｆｏｒ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｍｅｔｅｒｉｎｇ　

ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｉｍｅ－ｏｆ－ｕｓｅ　ｍｅｔｅｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　

Ｗｕ　Ｇｕｏｚｈｏｎｇ，Ｗａｎｇ　Ｑｉａｎ　

（Ｅｌｅｃｔｉｒｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３　１　００２７，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｅｒｒｏｒ　ｓ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　０１１　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｍｅｔｅｒｉｎｇ　ｗｈｅｎ　

ｔｈｅ　ｌｏａｄ　ｖｉｂｒａｔｅｄ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ａ　ｈａｌｆ　ｈｏｕｒｌｙ　ｍｅｔｅｒｉ‘ｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ，ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｉｔ　ｍａｋｅｓ　

ｃｅｒｔａｉｎ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｅｎｅｒｇｙ　ｄａｔａ　ｗａｓ　ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｈａｌｆ　ｈｏｕｒｌｙ　ｍｅｔｅｒ—　

ｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ．Ａｌｔｈｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｎｏｔ　ａｃｃｕｒａｔｅ，ｔｈｅ　ｍｅｔｅｒｉｎｇ　ｅｒｒｏｒ　ｃａｎ　ｂｅ　ｍｉｎｉ—　

ｍｉｚｅｄ．　．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｉｍｅ—ｓｈａｒｉｎｇ　ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ　ｃｏｓｔ；ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｍｅｔｅｒｉｎｇ；ｅｒｒｏｒ　Ｓ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　

Ｏ　引　言　

１．１　负载引起的电流互感器误差　

在电能计量过程中，电能计量装置的综合误差　

主要由三部分组成：（１）电能表自身误差；（２）－ｑ感器合　

成误差；（３）ＰＴ二次回路压降引起的误差。近几年来，　

二次回路压降引起的电能计量误差得到了广泛　

的重视，已有很多技术人员在胛二次回路压降的　

测试方法及减小压降措施方面做了大量工作。由于　

互感器的合成误差是计量误差产生的源头，直接影　

响电能计量的结果，所以提高互感器的测量精度，　

特别是对电流互感器的误差加以补偿可以提高整　

个电能计量装置　‘量精度。用户中非连续生产的中　

小企业很多，他们的变压器处在空载，轻载状态下工　

电测量仪表装置设计技术规程ＳＤＪ一８７中指　

出，当电力设备在额定值运行时，电能计量用的电　

流互感器的一次侧电流宜在其额定一次电流的２／３　

以上。枉选择电流变比时往往是按电力设备额定电　

作的时间较长，由此引起的计量误差也不容忽视。　

１负载变化引起的计量误差　

图１　电流互感器幅差一负荷曲线　

－

２７—－　

维普资讯

总第３９卷第４４０期　

２００２年第８期　

电测与仪表　

Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　

Ｖ０ｌ－３９　Ｎｏ．４４０　

Ａｕｇ．２００２　

部分误差的技术要求作出的拟合曲线，对综合幅值　

’ｌ嫩腰　

ｏ　

和相位误差进行准确的补偿，进行幅值、相位合成　

处理，最后通过Ｄ／Ａ输出模拟信号给电能表。完成　

补偿过程，具有响应速度快，线性度好，测量准确度　

高等优点。其缺点是不能补偿电能表误差，要改动　

原有的接线，增加新的硬件。　

对于由电流互感器和电能表因负载变化造成　

０　ｚ０　４０　ｂ０　ｕ　ｌ　ｕｕ　１ｚｕ　

负荷Ｉ＊　

的误差还没有很好的补偿方法，而是通过对每次抄　

图２　电流互感器角差一负荷曲线　

表值加上一定的电量作为补偿。补偿量由双方协议　

产生。这种方法虽然简单，但不准确，不科学，容易　

引起争议。　

３新的补偿方法　

流来选择电流变比的一次电流。因此，电流互感器　

很多时候都是在轻载下运行的，由此造成的误差比　

较大。图ｌ、图２为ＬＺＸＱ４一ｌ０型电流互感器在不同　

负载下的幅差和相差曲线。由此可见，对轻载状况　

下（２０％以下）电流互感器的补偿是很必要的。　

１．２　电能表在不同负栽下的误差　

有关规程规定，正常负荷电流的变动范围应在　

电能表１０％额定电流到满额定电流之间。普通国产　

由某时间段内电量的计量值可以求得该时间　

段内的平均负载。各个时间点的电能表读数值如图　

３所示。某一时间点的电能表读数值减去前一时间　

点电表读数就得到该时间段内的电量计量值。则该　

时间段内的平均负载就等于电量值除以时间段的　

长度。如图４。　

感应式电能表保证精度的负荷电流的下限值通常　

为１０％额定电流，性能较好的可达５％。感应式电能　

表负载误差主要有：（１）电磁铁的磁化曲线并非一　

条直线，当负载电流增大到一定程度时，电磁铁达　

妊　

媸　

挺　

删　

到饱和，就会使电能表产生过载误差；（２）感应式电　

能表的反作用力矩也是产生过载误差的原因之一；　

（３）感应式电能表的摩擦力矩不是一个常数，而电　

能表的补偿力矩仅与电压的平方成正比，与铝盘的　

转速无关。所以电能表轻载时，补偿力矩就不可能　

与摩擦力矩相平衡，使电能表产生轻载误差；（４）　

电能表的电压线圈并非纯电感元件，电流线圈并非　

纯电阻元件，铁心中尚有磁滞损失和涡流损失，产　

生了所谓相角误差。总之，电能表只能保证在一定　

范围的精度，电能表因负载变化造成误差的原因复　

杂，很难直接补偿。　

２现有的补偿方法　

已有的做法是在电流互感器和电能表之间增　

图４　时间段内平均负荷示意图　

加补偿电路，对电流互感器因负载变化造成的误差　

加以实时补偿。实时补偿是根据测量点的误差拟合　

如图５所示，采用高精度电能计量仪表和相应　

的补偿方法可以较准确地测得电路中电量，克服轻　

曲线进行综合误差的实时纠正。该方法要求的计算　

量很大，对于这样的计算会产生信号延迟，一般选　

用集成度更高，速度更快的ＤＳＰ器件来代替单片　

机。互感器的输出经过模拟信号前置处理（低通滤　

波，缓冲放大），然后根据运行前对电能计量装置各　

－

载的影响。用高精度测量仪器和实际采用的计量装　

置并行，就可获得不同负载下，一定时间段内高精　

度计量值～实测计量值的对照表。对各时间段内的　

计量值除以时间段长度，就得到新的数据表。在一　

定时间段内保持负载不变，负荷就约等于高精度计　

２８一　

维普资讯

总第３９卷第４４Ｏ期　

２ＯＯ２年第８期　

电测与仪表　

Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　

Ｖ０ｌ＿３９　Ｎｏ．４４Ｏ　

Ａｕｇ．２００２　

量值除以时间段长度。新的数据为高精度负荷一实　

测负荷对照表。如图６所示。在实际运行中，根据实　

测负荷（即实际的实测计量值除以时间段长度）可　

以查出高精度负荷值。高精度负荷值乘以时间段长　

度就可以获得高精度的电量计量值。　

确定计量装置各参数　

根据参数选定计量装置　

安装计量装置及高精度计量仪表　

改变负载、设定时间段长度　

根据校准仪表测出计量值　

Ｗ　＝Ｗ２，＋（Ｗ（ｗｌ　Ｗ２，）／（ｗ广Ｗ２））　

对负载变化引起的误差做实时补偿比较复杂，　

但可以对一段时间内负载变化引起的累积误差做　

出补偿，也就是对实时误差在一段时间上的累积值　

做出补偿。选取的时间段越短补偿效果越接近于实　

时补偿，但会出现计算量过大的问题；选取的时间　

段过长则补偿效果不好。　

完全可以在英国ＰＲＩ公司分时计价系统采集　

的半小时的电量的基础上，根据采集的半小时电量　

数值的不同对其进行补偿，补偿等因轻载而造成的　

误差。而且可以充分利用原有系统的计算能力、通　

讯设备和数据加密技术。　

具体的操作步骤为：　

获得实测计量值一高精度计量值　

把计量值换算成负荷值　

实测负荷一高精度负荷对照表　

首先，对原有的测量系统进行校准，特别对在　

轻载状态的测量误差进行校准。在一定时间段内保　

持负载不变，获得该时间段内的实际计量值一高精　

度计量值的数据，再把计量值除以时间段长度得到　

一

图５获得负荷对照表的步骤　

开始　

时间段内的一个实测负荷一高精度负荷对照值。　

其次，改变负载值，保持负载在一定时间段内　

采集数据．检测采集器状态　

不变。同上步一样，可以获得另一个时间段内实测　

负荷一高精度负荷对照值。如此重复，就得到一组实　

测负荷一高精度负荷对照值。步骤如图５所示。　

然后，在正常运行中，每次采集到电量后，根据　

是否轻载？　＞≥　　

查该计量装置数据对照表　

计量值查数据对照表获得相邻的两个高精度值，再　

用二分法计算出该实测值对应的高精度计量值；最　

后，把高精度计量值送人分时计价程序进行计价。　

补偿程序只要在每次记录电量后，根据实测电　

量查表对电量值进行补偿。补偿模块程序的流程如　

图６。因为只在每次记录电量后才进行补偿计算，所　

以完全可以依靠原有的分时计价系统的计算能力，　

不会对其增加过大的负担。　

这种方法的优点是忽略了误差产生的复杂原　

计算出高精度计量数据　

返回　

图Ｏ　ｒ怯稷决社厅流社　

如果实际中的抄表时间段固定，即上述的时间　

段为一常量，则可以对高精度负荷一实测负荷对照　

表同乘以该时间段长度，得到该固定时间段下的高　

精度计量值一实测计量值对照表。实际运行中，就可　

以由抄表值直接查出高精度计量值。　

因，而是把它们数据化。对半小时分时计价系统来　

说，每半小时才补偿一次，所以计算量不大，对计算　

机要求不高。实际运行中不会增加新的硬件，只需　

对原有的计费程序进行修改即可。甚至可以在远程　

的中心计算机中对数据进行离线补偿。　

由于数据表中只是一些数据点，对于实际运行　

中测得的电量值在数据表中不能直接查出时，可以　

使用二分法由相邻的两个数值计算出该数据点对　

应的高精度值。例如，实测负荷值为Ｗ，表中与Ｗ　

相邻的上下两个实测负荷值为Ｗ。、Ｗ　。查表得Ｗ，　

不足之处是负荷对照表没有通用性，对不同计　

量装置系统的对照表是不同的，所以对每套计量装　

置均需事先在实验室测出对照表。当用户更改计量　

装置后需要重新测出整个计量装置系统的对照表。　

一

对应的高精度负荷值为Ｗ　，Ｗ　对应的高精度负荷　

值为Ｗ　。则Ｗ对应得计算的高精度负荷值Ｗ　为　

２９—　

维普资讯

总第３９卷第４４０期　

电测与仪表　

Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　

Ｖｏｌ　３９　Ｎｏ．４４０　

２００２年第８期　

Ａｕｇ．２００２　

而且，为忽略了计量装置误差中的角差、比差的区　

参　考　文　献：　

【ｌ】　Ｒ．Ｊ．　Ｓｔ　Ｃｌａｉｒ．Ｄｉｓｔｉｂｕｔｒｅｄ　ＳｅｌＩｌｅｍｅｎＩｓ—ｍｅｔｅｒｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｆｏｒ　

别所以补偿不可能达到很高精度。不能对因电网变　

化和负载功率因数变化引起的误差做出补偿。半小　

时的时间段有点长，与实时补偿之间有一定的差　

距，补偿精度不会太高。尽可能缩短时间段可以在　

一

Ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｏｆ　Ｅｎｅｒｇｙ．　Ｍｅｔｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｔａｒｉｆｆｓ　ｆｏｒ　Ｅｎｅｒｇｙ　

Ｓｕｐｐｌｙ　２５—２８　Ｍａｙ　１９９９，Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｎｏ．４６２　

【２Ｊ　Ｄ．Ｊ　Ａｎｇｅｌｏ　Ａ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ—Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｌｏａｄ　ｌｘ￣ｓｓ　Ｓｔａｎｄａｒｄ　ｆｏｒ　

Ｃａｌｉｂｒａｔｉｎｇ　Ｈｉｇｈ－Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍｓ：Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　

定程度上提高补偿精度。　

论　

Ｏｎ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，１９９５（４）．　

４结

【３】　Ｚｈａｎｇ　Ｇａｎｇ．Ａ　Ｎｏｖｅｌ　Ｅｌｅｃｔｒｏ—Ｏｐｔｉｃ　Ｈｙｂｒｉｄ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｍｅａｓｕｒｅ—　

ｍｅｎｔ　Ｉｎｓｔｕｍｅｎｔｒ　ｆｏｒ　Ｈｉｇｈ－Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｌｉｎｅｓ：Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　Ｏｎ　Ｉｎ—　

通过查实测负荷一高精度负荷对照表对半小时　

电量采集值进行补偿，可以在一定程度上减小因轻　

载造成的计量误差，提高计量精度。分时计价中应　

用比较成功的英国ＰＲＩ公司是以半小时为分时段　

ｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，２００１（２）．　

【４Ｊ陈新亮．用自适应补偿器提高电能计量系统的精确度［Ｊ］．供用　

电，１９９８（８），　

ｌ５】　王宏伟磁Ｉ、电能表分时汁价系统（Ｊ］．电力系统自动化，１９９５　

（１２）．　

计价的，而且已经形成了一套比较成熟的数据采　

集、通讯、数据广播、加密技术。国内也已经出现很　

多分时计量电能的例子，其中磁卡、ＩＣ卡的预付费　

的电能分时计量就可以改造为带轻载补偿功能的　

计价系统。只需要在计价程序前加入补偿模块就行　

了，不需要对原电路和通讯线路做出改动。但获得　

【６】张培仁．复费率智能电度表三级用电管理系统设计［Ｊ］．中国科学　

技术大学学报，１９９７０）．　

【７樊贵卿．ＭＰＭ—ｌ型１Ｃ卡预付费式电力计量仪的研制［Ｊ］．电工技　

术，１９９８（９）．　

【８】王文叶１．一种新的电能计量误差自动补偿装置［Ｊ］．仪器仪表学报，　

２０００．（６）．　

十分精确的补偿曲线的工作是烦琐的和有难度的。　

【９Ｊ文德银．电度表在电能计量中的误差规律［Ｊ］．四川师范学院学报，　

１９９ｌ（１２）．　

第一作者简介：　

吴国忠（１９４４－），男，浙江东阳人，浙江大学副教授，从事管理信息系统，　

自动化监控的研究．　

收稿日期：２００２—０５—２０　

该方法对电网变化引起的误差不能补偿。在条件允　

许的情况下，可以在比半小时更短的时间段内对轻　

载造成的误差通过查表进行补偿，这样可以在一定　

程度上加强补偿效果。　

（郭松林编发）　

“电功率、电能测量技术及测量仪表文集”征订　

为了总结２Ｏ世纪我国电能测试技术及测量仪器仪表的发展情况，为了使从事该专业的技术人员　

有一本比较完整的资料，应读者的要求，我－？ｌＪ编辑部从１９６８年后各期《电测与仪表》中刊出的所有有关　

电功率、电能测量内容的技术论文编写了“电功率．电能测试技术及测量仪表文集”，“文集”现已出版。　

本“文集”共收集上述有关内容文章７００余篇，共５Ｏ余万字，按内容分１０章，其中全文收录７５篇，各章　

后附有该章内容有关文章（给出了题名，出版年、期及起止页）。　

本“文集”反映了我国电能测试技术与仪器仪表的发展历程，展示了目前电能测试技术新的水平，　

对电能计量、测试、管理人员；对电能仪表设计、制造、生产、使用人员；对电度表校验装置的设计、制造、　

使用人员及仪器仪表采购人员都是一本实用的参考资料，具有随时查阅和保存的价值。“文集”收工本　

费２８元，汇款地址如下，请注明汇款人详细地址，邮编（邮编请写在汇款人地址后面），以便您能及时的　

收到“文集”。　

邮局汇款请寄：哈尔滨市哈平路１２８号（１５００４０），《电测与仪表》编辑部收　

银行汇款请寄：开户行：交通银行哈尔滨分行南岗支行　

帐号：ｏ０ｏ０５５Ｏ１８０００１３５３３１　。　

户　头：电测与仪表编辑部　

《电测与仪表》编辑部　

－

３０—