一種電能表自熱影響誤差補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電能表自熱影響誤差補(bǔ)償方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電能表的計(jì)量誤差是客觀存在的現(xiàn)象，在對(duì)電能表進(jìn)行計(jì)量誤差檢驗(yàn)時(shí)，一般是在特定的環(huán)境溫度下進(jìn)行。這種檢驗(yàn)方式，沒(méi)有將溫度對(duì)誤差的影響計(jì)算進(jìn)去。相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于溫度影響量提出了要求，從長(zhǎng)時(shí)間的溫度變化綜合來(lái)看計(jì)量誤差，外部環(huán)境溫度的影響可以認(rèn)為能基本平衡。但是對(duì)于大負(fù)荷情況下的自身發(fā)熱導(dǎo)致的誤差，則不能由較長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)平衡。實(shí)際情況是負(fù)載越大，用電量就越大，發(fā)熱也越厲害，計(jì)量過(guò)程中產(chǎn)生的正誤差越大，用戶損失越多，導(dǎo)致計(jì)量不公平。
[0003]理論上可通過(guò)增加溫度傳感器的辦法來(lái)解決自熱影響問(wèn)題，即監(jiān)測(cè)計(jì)量采樣元件的溫度，根據(jù)溫度值進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。這種方式有兩個(gè)缺點(diǎn)，一是增加了電能表的硬件成本；二是使得電能表的生產(chǎn)過(guò)程更加復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有電能表自熱影響誤差補(bǔ)償方法的上述不足，本發(fā)明提供一種在不增加電能表硬件成本和生產(chǎn)復(fù)雜度的情況下解決電能表自熱影響誤差問(wèn)題的電能表自熱影響誤差補(bǔ)償方法。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是:一種電能表自熱影響誤差補(bǔ)償方法，包括下列步驟:
(1).先按常規(guī)方案調(diào)表，得到基本電流Ib點(diǎn)的電能誤差值Eb；
(2).將電流調(diào)到Imax(即電能表允許的最大工作電流)點(diǎn)，運(yùn)行3分鐘，每10秒讀出一次電能誤差值；
(3).根據(jù)讀到的誤差數(shù)據(jù)擬合出Imax時(shí)的誤差曲線，得到熱平衡時(shí)的電能誤差值，熱平衡時(shí)的電能誤差值減去常規(guī)方案調(diào)表后得到的電能誤差值Eb，作為補(bǔ)償參數(shù)Ymax與入電能表存貯器中；
(4).電能表上電啟動(dòng)時(shí)，讀出脈沖常數(shù)B，給累計(jì)補(bǔ)償電能初值賦O;
(5).每30秒計(jì)算一次平均電流I和平均功率P，若I>0.2Imax，計(jì)算(I/Imax)2XYmax，得到當(dāng)前的補(bǔ)償系數(shù)Y;
(6).按公式Ε.ι計(jì)=E±?li++YXPX30/3600計(jì)算本次累計(jì)補(bǔ)償電能E；φM?+，E±?iι計(jì)是指上次計(jì)算得出的累計(jì)補(bǔ)償電能；
若按照前述公式計(jì)算得到的本次累計(jì)補(bǔ)償電能> 1/Β,則將之后的一個(gè)電能脈沖丟掉，然后計(jì)算本次累計(jì)補(bǔ)償電能=/B ο
[0006](7).重復(fù)(5)、(6)兩個(gè)步驟。
[0007]本發(fā)明的有益效果在于:1.補(bǔ)償方法不依賴(lài)于溫度傳感器，降低了成本;2.補(bǔ)償方法簡(jiǎn)單，不需要高速的運(yùn)算能力的MCU;3.解決了用戶在大負(fù)荷用電時(shí)的計(jì)量公平問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1電能表在I■下的計(jì)量誤差變化曲線的實(shí)測(cè)值。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0010]圖1是電能表在Imax下的計(jì)量誤差變化曲線的實(shí)測(cè)值，經(jīng)過(guò)大量的電能表測(cè)試分析，這些電能表都具有相同的曲線特征。
[0011]從圖1可以看到，在施加恒定的大電流時(shí)，誤差有正向增大趨勢(shì)，整個(gè)60分鐘的時(shí)間內(nèi)，大致可以分為三段:
(1)前面8分鐘左右誤差變化最快，經(jīng)過(guò)對(duì)多只電能表測(cè)試數(shù)據(jù)的分析，誤差與時(shí)間呈二次曲線關(guān)系，與擬合的二次曲線相關(guān)度大于0.99，圖1中的擬合二次曲線為y = -0.0Olx2+ 0.0167x + 0.0595，相關(guān)度 R=0.997;
(2)中間9?32分鐘，誤差與時(shí)間呈線性關(guān)系，與擬合曲線相關(guān)度也大于0.99，圖1中的擬合曲線為 y = 0.0029x + 0.1386，相關(guān)度 R = 0.9936
(3)后面的33?60分鐘，誤差與時(shí)間仍呈線性關(guān)系，同樣與擬合曲線相關(guān)度也大于0.98，但斜率下降，即誤差變化量減小。圖1中的擬合曲線為y = 0.0013X + 0.2049，相關(guān)度R=
0.986，因?yàn)榇穗A段的誤差變化范圍很小，臺(tái)體的測(cè)量誤差在是誤差波動(dòng)的主要因素，而與時(shí)間的相關(guān)度降低。
[0012]從上面的分析可以看出，除了從小電流突變?yōu)榇箅娏鞯那懊鎺追昼姡蓸与娐穬?nèi)部溫度與環(huán)境溫度之差迅速變化時(shí)誤差比較大以外，后面的時(shí)段內(nèi)隨著溫差減小，誤差變化也越來(lái)越小，最終達(dá)到基本不變。
[0013]在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于計(jì)量誤差的補(bǔ)償需求有以下幾個(gè)特點(diǎn):
(I)大負(fù)荷工作的時(shí)間不會(huì)是僅僅幾分鐘，而是較長(zhǎng)的時(shí)間，大負(fù)荷啟動(dòng)的短時(shí)間內(nèi)的誤差變化雖大，但對(duì)累計(jì)電能的影響很小，關(guān)鍵影響用戶累計(jì)電能的是溫度基本達(dá)到平衡的那段工作時(shí)間。
[0014](2)大負(fù)荷工作時(shí)的電流雖會(huì)發(fā)生變化，但變化范圍很小，溫度波動(dòng)也很小。
[0015]因?yàn)閷?shí)際應(yīng)用的補(bǔ)償需求是溫度平衡時(shí)的補(bǔ)償需求，那么我們先考慮溫度平衡時(shí)的情況。
[0016]根據(jù)牛頓冷卻定律:Φ=A XhXAt，其中:Φ為傳熱功率，A為傳熱面積，h為物質(zhì)的對(duì)流傳熱系數(shù)，At是溫差
對(duì)于電能表計(jì)量部分來(lái)說(shuō)，內(nèi)部是密封的，散熱面積只與分流器相關(guān)，A和h都是定值，所有Φ是At線性函數(shù)。
[0017]計(jì)量采樣器件一一分流器，由紫銅和錳銅組成，假定紫銅電阻為Rl，錳銅電阻為R2，紫銅和錳銅的電阻都是隨溫度變化很小的材質(zhì)。
[0018]在計(jì)量電路的自熱中，除了紫銅電阻Rl和錳銅電阻R2外，還與端子的接觸電阻R3相關(guān)，因?yàn)楣潭ê芫o，R3也基本不變，設(shè)R=R1+R2+R3，則自熱功率P =I2XR
根據(jù)熱平衡定律，平衡時(shí):0?=??
敗是被計(jì)量采樣電路外部吸收的熱量，Q放是由計(jì)量采樣電路產(chǎn)生的自熱。那么在平衡時(shí)，冷卻傳熱功率φ =計(jì)量采樣自熱功率P，即，AXhX At = I2XR 經(jīng)變換，得:At = I2X(R/Ah) = kXI2 其中，k= R/AXh
因?yàn)锳，h是常數(shù)，R隨溫度變化極小，k可以看作為常數(shù)。
[0019]由At= kXI2可知，當(dāng)達(dá)到熱平衡時(shí)，溫差A(yù)t與電流I的平方成正比關(guān)系，因此，可以通過(guò)電流I估算出溫差△ t值。
[0020]因?yàn)榉至髌鞯淖柚岛苄?，根?jù)國(guó)網(wǎng)智能電能表技術(shù)規(guī)范，“在參比電流、參比溫度、參比頻率下，電流線路的視在功率消耗不應(yīng)超過(guò)1VA”，實(shí)際的發(fā)熱量很小，對(duì)環(huán)境溫度影響可以忽略不計(jì)。
[0021]在計(jì)量采樣電路中，關(guān)鍵的采樣元件為分流器的錳銅部分，它的穩(wěn)定性非常好，在正常的工作溫度范圍內(nèi)，電阻變化與溫度變化基本成線性關(guān)系，AR =α X八^其中€[為錳銅的溫度系數(shù)。
[0022]熱平衡時(shí)，At= kXI2，因此，AR =α X At =QXkXI2 因?yàn)棣梁蚹都是常數(shù)，電阻變化也與電流I的平方成線性關(guān)系。
[0023]電能表測(cè)量電流是通過(guò)A/D采樣電路獲得錳銅上的電壓，再乘以放大系數(shù)得到，公式為:
計(jì)量采樣電流i = GXv/R，其中G是放大倍數(shù)，V是采樣電壓，R是分流器采樣電阻。
[0024]在進(jìn)行電能計(jì)量計(jì)算時(shí)，R默認(rèn)是固定的，但實(shí)際采樣的電壓值是從R+AR上得到的，有A R的差別。
[0025]實(shí)際計(jì)算出的采樣電流i= GX (V+△ v)/R，其中△ V是因Δ R變化影響到的采樣電壓值。因此，采樣電流計(jì)算結(jié)果是實(shí)際值的1+AR/R倍。
[0026]因?yàn)镽是固定值，AR又與I2成比例關(guān)系，因此，只要尋找一個(gè)參考電流I值和它的誤差應(yīng)補(bǔ)償值，就可以得到其它電流相應(yīng)的補(bǔ)償值。
[0027]在電能表的生產(chǎn)過(guò)程中，最大電流Imax點(diǎn)是必須要檢測(cè)的點(diǎn)，而且Imax點(diǎn)能產(chǎn)生較大的誤差變化，用這個(gè)電流值的補(bǔ)償值來(lái)推算其它電流比較可靠。
[0028]由圖1可以看到，在Imax檢測(cè)點(diǎn)，誤差最大值與最小值之間相差小于0.22%，當(dāng)正常電流為0.2Imax時(shí)，此時(shí)最大誤差變化為0.0088，低于計(jì)量校表臺(tái)可檢定的誤差精度范圍，因此，電流低于0.2 I.時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償沒(méi)有意義。
[0029]按照Imax誤差最大值與最小值之間相差0.22%，此時(shí)額定功率為13.2kW，國(guó)網(wǎng)主流的單相電能表脈沖常數(shù)為1600imp，則最多會(huì)出現(xiàn)每77.5秒多計(jì)一個(gè)電能脈沖，即使有偏差也不會(huì)快到30秒多出2個(gè)脈沖，考慮電流隨時(shí)間波動(dòng)和軟件的計(jì)算量，按30秒為周期進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算比較適中。
[0030]具體的補(bǔ)償方法包括下列幾個(gè)步驟:
(1).先按常規(guī)方案調(diào)表，得到基本電流Ib點(diǎn)的電能誤差值Eb；
(2).將電流調(diào)到Imax點(diǎn)，運(yùn)行3分鐘，每10秒讀出一次電能誤差值；
(3).根據(jù)讀到的誤差數(shù)據(jù)擬合出Imax時(shí)的誤差曲線，得到熱平衡時(shí)的電能誤差值，熱平衡時(shí)的電能誤差值減去常規(guī)方案調(diào)表后得到的電能誤差值Eb，作為補(bǔ)償參數(shù)Ymax與入電能表存貯器中；
(4).電能表上電啟動(dòng)時(shí)，讀出脈沖常數(shù)B，給累計(jì)補(bǔ)償電能初值賦O; (5).每30秒計(jì)算一次平均電流I和平均功率P，若I>0.2Imax，計(jì)算(I/Imax)2XYmax，得到當(dāng)前的補(bǔ)償系數(shù)Y;
(6).按公式Ε.ι計(jì)=E±?li++YXPX30/3600計(jì)算本次累計(jì)補(bǔ)償電能E；φM?+，E±?l計(jì)是指上次計(jì)算得出的累計(jì)補(bǔ)償電能；
若按照前述公式計(jì)算得到的本次累計(jì)補(bǔ)償電能Ε.計(jì)^ 1/Β，則將之后的一個(gè)電能脈沖丟掉，然后計(jì)算本次累計(jì)補(bǔ)償電能=/B ο
[0031] (7).重復(fù)(5)、(6)兩個(gè)步驟。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電能表自熱影響誤差補(bǔ)償方法，其特征在于包括下列步驟: (1).先按常規(guī)方案調(diào)表，得到基本電流Ib點(diǎn)的電能誤差值Eb； (2).將電流調(diào)到Imax點(diǎn)，運(yùn)行3分鐘，每10秒讀出一次電能誤差值； (3).根據(jù)讀到的誤差數(shù)據(jù)擬合出Imax時(shí)的誤差曲線，得到熱平衡時(shí)的電能誤差值，熱平衡時(shí)的電能誤差值減去常規(guī)方案調(diào)表后得到的電能誤差值Eb，作為補(bǔ)償參數(shù)Ymax與入電能表存貯器中； (4).電能表上電啟動(dòng)時(shí)，讀出脈沖常數(shù)B，給累計(jì)補(bǔ)償電能初值賦O; (5).每30秒計(jì)算一次平均電流I和平均功率P，若I>0.2Imax，計(jì)算(I/Imax)2XYmax，得到當(dāng)前的補(bǔ)償系數(shù)Y; (6).按公式E本皿=Ε?螺H+YXP X 30/3600計(jì)算本次累計(jì)補(bǔ)償電能E本螺i十； 若按照前述公式計(jì)算得到的本次累計(jì)補(bǔ)償電能E.計(jì)2 1/B，則將之后的一個(gè)電能脈沖丟掉，然后計(jì)算本次累計(jì)補(bǔ)償電能=/B ； (7).重復(fù)(5)、(6)兩個(gè)步驟。
【專(zhuān)利摘要】一種電能表自熱影響誤差補(bǔ)償方法，（1）.先按常規(guī)方案調(diào)表；（2）.將電流調(diào)到Imax點(diǎn)，讀出電能誤差值；（3）.根據(jù)讀到的誤差數(shù)據(jù)擬合出Imax時(shí)的誤差曲線，得到補(bǔ)償參數(shù)Ymax寫(xiě)入電能表存貯器中；（4）.電能表上電啟動(dòng)時(shí)，讀出脈沖常數(shù)B，給累計(jì)補(bǔ)償電能初值賦0；（5）.每30秒計(jì)算一次平均電流I和平均功率P，若I>0.2Imax，計(jì)算(I/Imax)2×Ymax得到當(dāng)前的補(bǔ)償系數(shù)Y；（6）.按公式E本次累計(jì)？=？E上次累計(jì)+Y×P×30/3600計(jì)算本次累計(jì)補(bǔ)償電能E本次累計(jì)；若前述計(jì)算得到的本次累計(jì)補(bǔ)償電能E本次累計(jì)≥1/B，則將之后的一個(gè)電能脈沖丟掉，然后計(jì)算本次累計(jì)補(bǔ)償電能E本次累計(jì)？=？E上次累計(jì)-1/B。（7）.重復(fù)（5）、（6）兩個(gè)步驟。
【IPC分類(lèi)】G01R35/04
【公開(kāi)號(hào)】CN105676163
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610126653
【發(fā)明人】龍翔林, 曹小松, 馬益平, 劉秀峰
【申請(qǐng)人】寧波迦南電子有限公司
【公開(kāi)日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年3月7日