Погрешности электронных счетчиков. Исследование и оценка
Погрешности электронных счетчиков. Исследование и
оценка
Аркадий Гуртовцев, к.т.н., ведущий научный сотрудник
РУП «БелТЭИ», г. Минск, Республика Беларусь
Каждый
электронный электросчетчик имеет свой класс точности, который производители
указывают в паспортных данных. Но какая реальность стоит за этим?
Точность
средства измерения (СИ) отражает возможную близость его погрешности к нулю при
определенных условиях измерения. Уровень точности задается обобщенной
характеристикой типа СИ – классом точности, определяющим пределы допускаемых
основной (погрешности СИ в нормальных условиях) и дополнительных погрешностей
(составляющих погрешности СИ, возникающих дополнительно к основной, вследствие
отклонения какихлибо из влияющих величин от нормальных их значений), а также
другие характеристики, влияющие на точность [1].
На
практике часто забывают, что номинальный класс точности конкретного СИ, указываемый
обычно в виде целого или дробного десятичного числа в его паспорте и на
приборе, привязан не к любым, а именно к нормальным условиям (НУ) измерений,
характеризуемым совокупностью значений влияющих величин, при которых изменением
результата измерений пренебрегают вследствие малости. Реально же СИ используют
в рабочих (когда значения влияющих величин находятся в рабочих областях, в
пределах которых нормируют дополнительные погрешности) или даже предельных
(экстремальных значениях измеряемых и влияющих величин, которые СИ может
выдержать без разрушений и ухудшений метрологических характеристик) условиях
измерений. При эксплуатации в условиях, отличающихся от НУ, погрешность
конкретного СИ необходимо оценивать не по номинальной величине его класса точности,
а по сумме основной и возможных дополнительных погрешностей.
Представляет
интерес проведение общего анализа суммарных предельных и реальных основных и
дополнительных погрешностей СИ, используемых в коммерческом учете электрической
энергии, – современных электронных счетчиков электроэнергии (далее – счетчики).
В качестве базы возьмем, с одной стороны, новые стандарты РФ [2–4], а с другой
стороны, данные испытаний электронных многотарифных счетчиков различных
изготовителей из России, Беларуси и Украины, проведенных в 2004–2006 гг. в
аккредитованном Госстандартом испытательном центре Белорусской энергосистемы.
Было испытано в общей сложности 56 типов счетчиков различных классов точности в
количестве 276 образцов от 14 изготовителей. Эти испытания проводились по
утвержденной отраслевой программе и ГОСТ [5, 6], на смену которым пришли
вышеупомянутые новые стандарты. Отдельные результаты испытаний 2004 года
рассмотрены в [7], но в аспекте, отличном от подхода в настоящей работе.
Прежде
чем перейти к анализу погрешностей счетчиков, уточним некоторые метрологические
понятия и требования стандартов к основным и дополнительным погрешностям
счетчиков.
Метрологические требования
Согласно
[2], класс точности счетчика определяется как число, равное пределу основной допускаемой
погрешности, выраженной в форме относительной погрешности оп в
процентах, для определенных значений тока нагрузки Iн в диапазоне от 0,1 Iб (Iб
– базовый ток, т.е. значение тока, являющееся исходным для установления
требований к счетчику с непосредственным включением) до Iмакс (Iмакс –
наибольшее значение тока, при котором счетчик удовлетворяет установленным
требованиям точности) или от 0,05 Iном (Iном – значение тока, являющееся
исходным для установления требований к счетчику, работающему от трансформатора)
до Iмакс – установленном диапазоне измерений – при коэффициенте мощности,
равном 1 (в том числе в случае многофазных счетчиков – при симметричных
нагрузках), при испытании счетчика в нормальных условиях (с учетом допускаемых
отклонений от номинальных значений), установленных в стандартах, определяющих
частные требования.
Частные
требования к электронным счетчикам активной энергии классов точности 1 и 2
установлены в [3], а классов точности 0,2S и 0,5S – в [4]. Литера S означает,
что класс точности счетчика нормируется, начиная с нижней границы не 5% Iном
(как для счетчиков без литеры, например, классов 0,2 и 0,5), а 1% Iном (ниже
этой границы погрешность не нормируется, хотя счетчик и производит измерения
электроэнергии, мощность которой превышает чувствительность счетчика).
Верхняя
граница установленного диапазона измерения определяется величиной Iмакс,
которая для счетчиков трансформаторного включения должна выбираться
изготовителем, согласно [2], из множества значений (1,2; 1,5; 2,0 или 6,0) Iном.
В свою очередь Iном для таких счетчиков должен иметь значение 1; 2 или 5 А (для
счетчиков непосредственного включения выбор стандартных значений базовых токов
производится из более широкого диапазона значений 5…100 А и, в частности, для
однофазного счетчика должен быть не менее 30 А).
Стандартные
НУ проверки точности счетчиков классов 0,2S, 0,5S, 1 и 2 приведены ниже, в
табл. 1 [3, 4].
Дополнительно
к указанным НУ для многофазных счетчиков напряжения и токи должны быть
практически симметричными (отклонения от средних значений не должны превышать
1–2%).
Границы,
или пределы Гоп основной погрешности счетчика оп, вызываемой
изменениями тока Iн и видом нагрузки (активной при КМ = 1, реактивной –
емкостной Е или индуктивной И с соответствующими значениями КМ) при НУ, не
должны превышать пределов для соответствующего класса точности одно и
многофазных счетчиков с симметричными нагрузками [3, 4] (табл. 2).
Из
табл. 2 следует, что даже в НУ, но при изменении тока и вида нагрузки, предел
Гоп основной допускаемой погрешности оп счетчика увеличивается
относительно номинала класса точности в 2–2,5 раза. В частности, для счетчиков
трансформаторного включения классов 0,2S и 0,5S это имеет место, вопервых, в
диапазоне тока до 5% Iном при активной нагрузке, и, вовторых, в диапазоне тока
до 10% Iном при реактивной нагрузке (в диапазоне до Iмакс предел погрешности
увеличивается в 1,5 раза). На рис. 1 приведен график пределов основной
погрешности счетчика класса 0,2S, соответствующий табл. 2.
Пределы
Гдп дополнительной погрешности дп, вызываемой влияющими величинами (по
отношению к НУ), для счетчиков классов точности 0,2S; 0,5S и 1; 2 приведены
соответственно в табл. 3 и 4 [3, 4].
Рис.
1. График пределов основной погрешности счетчика класса 0,2S
Iч
– ток чувствительности счетчика, при котором погрешность не определена, но
велика.
Таблица
1. Нормальные условия проверки счетчика на точность
1)
Под кондуктивной (от лат. сonductor – проводник) электромагнитной помехой
понимается, согласно [8], электромагнитная помеха, распространяющаяся не из
окружающего воздушного пространства, а по элементам электрической сети, т.е. по
проводам.
Таблица
2. Пределы допускаемой основной погрешности счетчиков при НУ
1)
Погрешности для многофазных счетчиков с однофазной нагрузкой, но при сохранении
симметрии многофазных напряжений.
АНАЛИЗ
СУММАРНЫХ ПРЕДЕЛЬНЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ СЧЕТЧИКОВ
Если
бы каждый счетчик эксплуатировался в НУ (см. табл. 1), то он имел бы только
основную погрешность оп, которая не превышала бы пределов, указанных в
табл. 2:
|
оп < Гоп (Iн, КМ).
Похожие работы на - Погрешности электронных счетчиков. Исследование и оценка
|