智能电能表计量准确性的影响因素及改进对策探讨.docxVIP

智能电能表计量准确性的影响因素及改进对策探讨.docx

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智能电能表计量准确性的影响因素及改进对策探讨

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摘要:为推动我国智能电能表的安装普及,并有效提高智能电能表的计量真实性与可靠性,需对影响计量数据变化的因素进行深入研究分析,基于具体的影响因素提出对应改进对策,保证智能电能表应用的安全性、可靠性与准确性。本文就智能电能表计量准确性的影响因素及改进对策研究分析。

关键词:智能电能表;计量准确性;影响因素;改进对策

引言:

随着智能电网时代的到来,越来越多的智能设备应用于国家电网系统当中,其中智能电能表就替代了传统电表,提高了电能计量数据反馈的时效性与准确性。但由于环境因素、安装技术、材料质量等因素影响,导致了部门智能电能表的计量安全性与可靠性出现下降,直接影响到智能电能表的应用社会价值。为此,技术人员需对其出现的问题进行及时解决,保证智能电能表的计量准确性。

一、智能电能表

智能电能表的核心工作部件为智能芯片,该类电能表可以实现,电功率计量、计时、计费、通信数据、用电管理等多种功能,有效提升了用户与电力企业之间的业务来往。下图1是典型的单相智能电能表硬件设计框架图,通过对其框架图分析可知,该智能电能表主要包含了计量系统与单片机控制系统。

其中计量系统发挥了非常重要的工作价值,计量系统设计的可靠性,直接影响到电能表计量数据的真实性与准确性。基于电阻分压系统的运行,以获得相关的电压信号,为微型电流互感器的作用下完成信号取样。通过将取样后的电压与电流,及时的传输入计量智能芯片当中,在芯片设计的内部系统处理下,可以获得一定的脉冲信号,并通过SPI总线输入到单片机当中[1]。

在单片机数据处理时,可以对采集到的脉冲信号进行累计运算,并根据设计的电费收费标准进行计量处理,以输出相关的计量数据信息。同时,单片机可以实现对电能表各个系统的协调控制,保证智能电能表的安全稳定运行。

图1智能电能表计量工作原理

二、影响因素

基于工作温度对智能电能表计量数据准确性影响变化进行分析论述,首先构建电能表的电热耦合仿真系统,在该系统构建过程中,分析到电能表的PCB板的元器件较多且结构非常复杂,为了避免元器件对该次实验的结果造成影响,为此重新构建仿真模型。

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软件技术

通过AltiumDesigner软件技术,对智能电能表PCB的元器件参数导入,并构建相关3D模型。通过计算机系统的模型转配简化,最终,可以得到关于温度变化的计量数据仿真模型。

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研究对象

本次研究采用的智能电能表为单相智能电能表,该电能表的负荷开光为电磁继电器保持性开关。该继电器的负载工作电流为90A,而电压为250V。该智能电能表的线圈额定电压为直流9V,对应的电阻参数为50Ω[2]。

当智能电能表正常工作时,衔铁通过永磁提供触动力,确保线圈可以保持在吸合的状态下,此时电能表处于正常工作,继电器线圈不发热。笔者通过SolidWorks软件技术,构建了如下如2所示的智能电能表继电器模型。

图2继电器模型

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实验搭建

在实验搭建时,将智能电能表的继电器负载电流控制在5A,同时将智能电能表放入温度箱内,以对电能表的温度进行一定控制[3]。为保证温度监测的质量与准确,需利用热点偶测量电表进行温度测量,具体的电路原理图,如下图3所示。

图3测试电路原理图

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实验数据

通过对电能表的温度进行实测,并与仿真数据结果进行对比,则可以很好的校正仿真模型,提高仿真模型处理的可靠性[4]。在不同的环境温度下,智能电能表的变压器关键元器件处的仿真结果,以及具体实验测试的工作温度数据,如下表1所示。

22℃下的仿真结果与实验数据

环境

PCB

PTC

继电器

变压器

芯片

仿真数据

22.0

27.3

30.4

27.7

32.4

29.4

2小时后实验数据

22.7

28.4

30.9

28.8

33.3

29.6

相对误差

3.23%

4.03%

1.04%

.082%

2.56%

0.54%

70℃下的仿真结果与实验数据

仿真数据

70.0

7.3.6

76.5

72.3

78.3

72.7

2小时后实验数据

70.8

74.3

73.4

70.7

74.5

72.5

4小时后实验数据

70.9

74.6

74.0

71.1

74.1

72.7

相对误差

1.3%

1.73%

-3.23%

-2.98%

-5.17%

0.01%

表1仿真数据与实验数据

(五)影响分析

通过对表1的仿真数据与实验测试数据进行分析可知,通过仿真模型得到的数据信息,基本与实验测试数据没有发生较大差异。在高温时差别稍大,此时的PTC仿真误差值达到-5.17%。通过剖析实验设备可知,在高温工作环境下,设备的损耗稍微变小,此时的发热量也降低,热负荷也降低,而对应其他位置的温度则有一定的

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