常用电测仪表测量误差的分析论文

常用电测仪表测量误差的分析论文近几年来，随着我国可持续发展战略的提出，以及分时电价、一户一表、集中抄表等一系列行为的实行，多功能电力仪表测量的准确程度越来越被电力企业所重视，整个电力市场也对电力仪表装置提出了新的要求。但另一方面，电力负荷在迅速增长的同时，也使得供电系统电能质量遭到了较为严重的污染，整个电力仪表的准确性也因此受到了影响。因此，了解电力仪表测量误差与影响因素，寻求行之有效的校正改进措施，对于提升电力仪表测量的准确性，充分合理的利用有限的电力资源均有着重要意义。1、电力仪表误差超标的因素综合分析1.1谐波对电力仪表测量误差的影响早在19世纪末，德国科学家就发现了由静态整流器产生的波形畸变会导致整个电力仪表测量与有效值相比出现偏差，故电力仪表测量因谐波导致的测量误差并不是一个新的问题。近几年来，由于大容量电力整流和电力环流设备开始在电力企业得到了广泛的应用，故谐波对电力仪表测量的影响也成为了电力企业的热门话题。根据傅立叶变化的基本理论，任何波形在时域条件下都可分解为无数个正弦波的叠加，故交流电压和电流呈正弦波形为电力测量中的最理想情况，但实际应用过程中，电力企业的电力系统往往存在着变频调速装置、电弧炉以及各种非线性负载的电力电子装置，当理想情况下的正弦电压与这些非线性负载共同作用时，产生的电流就会由正弦波变为非正弦波，进而在电网的阻抗上产生压降，最终使得产生的电压产生了基于频率倍数的畸变，也就是“谐波”，在大多数情况下，产生谐波的非线性负载会将产生谐波中所吸收的一部分基波电能转化为谐波电能继续在电网中传播，从而对电力设备和通信线路构成直接的危害，并且对电力仪表测量的准确性产生了直接的影响。1.2互感器合成误差对电力仪表测量误差的影响由于与高电压、大电流信号不能直接与小功率的电力仪表相连接，故在高压供电系统中，高电压信号往往先需要按照一定比例转化为低电压信号，再利用电流信号源器件将这个信号传输能够与所用的电力仪表相匹配的小电流、低电压信号。而互感器则是基于这个传输过程所设计的，其由一次绕组线圈和次级绕组线圈共同构成，但由于在实际的测量过程中，互感器内外阻抗的比值会随着整个测量的现场情况以及电流合成情况产生一定的变化，故会引起相应的幅值误差和相角误差两种误差。幅值误差在电力仪表测量中又被称为比差，用符号f表示，其定义为二次侧测量值按照额定变比折算为一次侧数值后，减去实际值所得之差再除以实际一次侧值的百分比，相角误差则被称为角差，定义是二次侧电压（或电流）相量与一次侧电压（或电流）相量的相角之差，一次侧相量落后于旋转后的二次侧相量时，角差取正值，反之取负。此外，电力仪表测量的误差还会因互感器的作用而受到二次负载、功率因数以及频率等外部因素的影响。1.3人为因素对电力仪表测量误差的影响人为因素造成的电力仪表测量的不准确也是引起计量误差的重要因素。常见的影响电力仪表测量误差的人为因素包括以下几点：①在电力仪表测量过程中碰触计量设备时，引起电力仪表内部转动滑轮产生打滑或是测量指针的震动，改变了电力仪表的测量读数；②测量人员在对电力仪表进行测量时，未能利用水平仪等设备对装置的水平情况进行校准，当设备处于倾斜状态时，侧压力可能会使得设备中的转动滑轮力矩发生改变，造成转动滑轮在轴承中产生微小的位移，进而引起测量误差；③对电力仪表所测得的数据进行读数时候，因仰读、俯读等不当操作造成读数时读数偏大或是偏小，产生测量误差。1.4外界环境对电力仪表测量误差的影响电力仪表为精密仪器，外界环境些微的变化势必会影响整个电力仪表的运行情况，进而造成测量误差超标。一般而言，电压、电流、温度变化是影响电能计量误差的首要因素。由于电力仪表大多是需要连接在电路中进行测量的，故势必会因与外线路的电压差造成电力仪表中的内部的转动滑轮的变化，导致所测量结果产生一定偏差。电流亦是如此，当流经电力仪表中的电流与外线路的电流幅值差较大时，也会产生一些偏差。此外，考虑到电力仪表中的仪器为非线性元件，随着环境温度的不同，这些元件的阻抗或是电感系数可能会产生变化，进而影响了电力仪表自身的电流和电压，造成了温度附加误差，引起误差超标。2、电力仪表测量误差超标的改进措施简述结合上述电力仪表测量误差超标的主要原因，在电能资源的测量过程中应用电力仪表时候需要从以下几个方面进行误差控制，从而最大限度地对电力仪表的误差问题进行控制与避免，具体可从以下几个方面着手。2.1选择更为完善的电力测量仪表电力仪表测量过程中可考虑在选择精度较高、测量稳定性较优秀、功能较多且能够与所测试电路相匹配的电力仪表，从而减小电压互感器的合成误差值以及谐波电压对电能计量装置产生的一系列干扰，也可考虑在压互感器二次回路中使用导线连接，确保整个电压互感器的实际二次负荷与二次回路完整，以避免电压互感器与互感器二次回路的误差。2.2利用补偿装置完善测量误差

相关测量员工可考虑在部分电力测量过程中使用电压误差的补偿装置，通过对电压互感器的倍率与二次回路进行计量检测设定合适的补偿阀值，以保证电力测量仪表的测量值的合理性。以电源输出电压的补偿装置为例，测量人员可利用单端反激变换器实现电源抗干扰与电压补偿，所使用的单端反激变换器具有输出纹波小，动态响应好、抑制输入干扰信号等一系列优势，可利用滤波功能减少电源噪声干扰引起的电力仪表测量误差。2.3采用屏蔽隔离措施提升测量精度

屏蔽隔离措施主要运用于电力仪表的设计阶段和使用阶段，在设计阶段中，电力仪表的开关量硬件电路模块，RS485硬件通信接口模块等核心构建需要与外界进行电气隔离，常用的光电耦合隔离器包括6N137、PC817、5D-11等等，设计人员应根据模块和外界环境的不同选择合适的隔离设备。而在测量阶段中，常使用的屏蔽隔离措施则包括仪表的外壳接地、外部电路接地等等，如果所使用的电力仪表的电源为高频噪声源变压器供电，则需要采用5D-11耦合隔离器进行高频信号屏蔽，避免谐波引起的测量误差超标。2.4注重电力仪表的正确使用方式

电力仪表在测量过程中需要注重接线方式、摆放方式、测量方式等使用方式的正确性，相关的电力企业可考虑组织测量员工的技能培训，以帮助其进一步了解电力仪表的测量方式，使得因人为因素导致的误差被充分避免。同时，在应用电力仪表进行测量时，尽可能将装置置于较合适的环境中，避免在过于潮湿/干燥、温度过高/过低等环境下进行测量，最大限度避免误差超标。总之，电力仪表测量结果的准确性，不仅影响了整个电力企业在电力市场中获得的市场经济效益，更是对我国社会可持续发展战略的实施有着至关重要的影响。相关的测量人员需要立足于此，在理论中开拓进取，在实践中开拓创新，进一步了解电力仪表测量误差超标的产生原因，并采取针对性的误差控制措施，以使得电力仪表测量的精确性得到有效提升，让电力仪表能够为我国市场经济效益做出更卓越的贡献.

常用电测仪表测量误差分析电测仪表作为检测与监测系统的核心，其在操作中会因各种原因出现误差，这就会直接影响到电测仪表测量的准确性，为此，应当加强对电测仪表测量误差的研究与分析，找出出现误差的原因，对影响因素进行严格的控制，进而减少误差，提升电测仪表测量的准确性。本文介绍了电测仪表误差的分类，并对电测仪表测量误差影响因素进行了分析，提出了有效控制误差的对策，为今后电测仪表更好的控制测量误差提供一定的参考。一、电测仪表的误差分类（一）随机误差随机误差具有偶然性，其方向和大小不固定。其具体表现为：在完全相同的条件下，运用相同的测试方法进行多次测量，所观察到的测量结果不同。引起随机误差的根本原因是微观世界的不确定和剧烈起伏。随机误差不能消除，但可以处理。如采用增加重复性测试次数，然后求取算术平均值。一般来说，重复测量的次数越多，其算术平均值越接近真值。系统误差系统误差具有固定的方向（负或正）和大小，一般由确定的原因引起。系统误差可以校正，甚至完全消除。

（三）疏失误差

疏失误差是由于工作人员的疏忽，如错误接线、错误记录、错误读数等引起的，在实际测量过程中，应该坚决避免该类误差的产生。

二、电测仪表的误差表示

（一）绝对误差

即仪表示值与真值之间的差值。公式为：△绝对=A示-A真（1）

绝对误差特点：①分正负；②其量纲与被测量相同。

（二）相对误差即绝对误差与真值的比值，其没有量纲，常用百分比表示。

△相对=△绝对/A真×100%≈△绝对/A示×100%（2）

相对误差的优势：能用于不同测量方法的比较。举例：在测50A电流时，△1绝对为“+0.2A”；在测20A电流时，△2绝对为“+0.1A”，从绝对误差角度讲，△1绝对大于△2绝对，但显然不能就此认为测50A的方法比测20A的方法的要落后（因为按误差百分比，前者为0.4%，后者为0.5%，说明后者的误差的相对影响更大）。工程上常常采用的也是相对误差的形式。

（三）引用误差

主要用来表征仪表自身的准确性能。

△引用=△绝对/A上限×100%（3）

其中，A上限是指仪表测量上限。引用误差其实是测量上限所对应的相对误差。电测仪表测量的误差影响因素分析在实际的工程应用中，测量工具带来的误差是不可避免的。综合分析，造成误差的分析主要由以下几种：第一，测量方法不正确。第二，测量设备没有矫正或有偏差。第三，测量人员操作不熟练。第四，测量过程中有干扰源存在。这些误差有些是由于测量系统引起的，有些是偶然因素引起。电测仪表测量的误差影响因素有以下几点：

（一）仪表本身误差仪表本身的机械性能或电器结构不完善往往会造成仪表本身的误差。例如，在使用仪表之前，没有进行其进行详细的校正，因为有的仪表由于长时间没有使用，零点会发生偏移，刻度的划分不清晰等。电测仪表在进行测量时，不同的操作环境所使用的检测仪表也不同，而在实际的操作中，操作人员往往不会根据操作环境去选择合适的检测仪表，这也使得检测仪表无法最大化的发挥其最用，导致最终的检测误差增大。仪表使用误差使用误差是指在使用过程中由试验人员操作不当造成的。在安装时，对仪表放置，调节，或者是安装都要符合仪器的使用规范。不当的操作会对测量产生不定方向的偏差。例如分光光度计在使用之前要预热半个小时，如果没有预热的话可能会导致误差的形成。如果在操作过程中使用了不完善或者不合理的检测方法，会导致无法有效地消除误差或者产生新的误差，甚至得出错误的数据。仪表人为误差人为误差通常是由于测量者本身造成的。这种误差往往能够避免，大多数都是由于操作者的粗心大意而引起的，或者是操作不当引起的。例如，没有按照正确的方向读数，使用时姿势不正确等。操作人员的不同也会使得检测结果大相径庭，由于不同的操作人员其个人能力也不尽相同，对于那些经验不足且没有过硬检测技术的操作人员来说，他们无法按照规定的要求来展开检测工作，因而其检测的准确度也较低，难以保证电测仪表检测的数据的真实性。（四）仪表环境误差环境对测量结果的影响是很明显的，尤其是对一些高精度的仪表。外界环境通常包括有温度、湿度、电场、磁场、电磁波等。不同的测量仪器对应的敏感因素不相同。例如某些测定仪在使用过程中，一定要保证环境在较干燥的环境中，环境湿度太大或者波动会对测量结果产生较大的影响，比如超声波流量计在安装使用时，如果外测量现场存大较为严重的声波干扰，则极有可能对于测量的结果产生影响，严重的甚至导致测量无法进行。（五）系统误差电测仪表检测的系统误差最为明显的一个特点便是其具有一定的规律性。由于系统误差的出现，使得在实际检测时，无法通过对目标检测次数的增加而实现消除或减小误差，只能通过对检测的结果进行深入的分析和评估，以此来寻找系统误差的规律，并采取相应的方法来减少系统误差，尽可能地减少系统误差对检测结果的影响。相对而言，系统误差具有一定的规律性，因而系统误差能够较为明白地显示出实际检测数据与真实数据之间的偏离程度，且系统误差的范围越小，说明检测数据的准确度也越高。四、电测仪表测量误差的消除方法（一）系统误差的消除

系统误差是一直存在的，是无法规避的，且其形成原因并不是单一的，因而难以通过增加检测次数的方法来规避系统误差。因此，我们可以通过对检测的数据进行深入分析，研究系统误差的规律性，并针对检测方法及检测方案进行优化来实现最大限度的减小系统误差对检测结果的影响。（二）操作人员误差的消除电测仪表的测量工作是由操作人员进行操作的，因而操作人员的误差主要体现在操作人员身上。因此，在开展检测工作之前，首先要对操作人员进行筛选，应尽量选择有丰富工作经验的操作人员，这样能够使得测量结果尽可能地接近真实结果，需要加强对测量者进行技能培训，提高其测量素质和责任心，增强测量结果的准确性。同时操作人员应当做好检测记录的统计工作，以便于在出现问题后能够及时寻找并发现问题的原因，以及在检测过程中存在的不足之处，这样才有利于做好对测量误差的控制。（三）检测仪表误差的消除在开展测量工作之前，应当做好对检测仪表的检查工作，并确认检测仪表的测量精度，对于检查不合格的检测仪表应当及时更换，以防止测量误差的增大，在使用之前对其校正进行修正，及时更换部分设备，同一试验的多次测量进行求平均值，以减少误差的出现。与此同时，还应当对检测环境进行充分了解，并针对不同的环境选择合适的检测仪表，以尽可能地减少检测仪表误差。（四）检测方法误差的消除检测方法的选择对于消除测量误差起到