Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет погрешности счетчика по току

Расчет погрешности счетчика по току

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? Отчасти эта тема уже затрагивалась белорусскими авторами на страницах нашего журнала («Новости ЭлектроТехники» № 1(31) 2005, 2(32) 2005, www.news.elteh.ru).
Сегодня Аркадий Лазаревич Гуртовцев рассказывает об основных и дополнительных погрешностях электронных счетчиков, влияющих на точность учета.

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 d 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 d 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 d 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 d 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].

Читайте так же:
Как узнать дату проверки электросчетчика

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 d оп, которая не превышала бы пределов, указанных в табл. 2:

Таблица 4. Пределы допускаемой дополнительной погрешности для счетчиков классов 1 и 2

1) НВ/ТВ соответственно непосредственное и трансформаторное включение счетчика;
2) СТК – средний температурный коэффициент, % / 1 O С;
3) при изменении U вне указанных пределов погрешность может увеличиться в 3 раза.

В большинстве же случаев, когда в течение времени значительно меняется как ток нагрузки, так и ее активно­реактивный характер (например, за счет включения или отключения потребителем тех или иных электроустановок), для оценки результатов измерений при НУ следует выбирать максимальные пределы из возможных, т.е. проводить расчет на наихудший случай. Для счетчиков классов точности 0,2S, 0,5S, 1 и 2 эти пределы имеют соответственно значения ±0,5, ±1,0, ±2,0 и ±3,0, т.е. в 2,5–1,5 раза превышают номинальный класс точности счетчика. Если в процессе учета электроэнергии имеются какие­либо статистические указания на преобладание в течение расчетного периода тех или иных режимов нагрузки, то эти данные можно учесть, понизив соответствующим образом указанные максимальные пределы основной погрешности.
Одна из основных задач при производстве измерений заключается в обнаружении и исключении систематических погрешностей. Их появление, как при однократном измерении, так и в многократных повторениях одних и тех же измерений, выполняемых с помощью одного и того же метода и средства измерения, обусловлено совокупностью факторов, действующих устойчиво и одинаковым образом. Поэтому, например, при измерении фиксированного значения физической величины (принимается по умолчанию, что значение случайной составляющей погрешности существенно меньше значения систематической составляющей) систематическая погрешность будет одинакова при всех повторениях, но при этом поправка на величину погрешности, которую можно было бы использовать для коррекции результата измерения, чаще всего неизвестна. Для счетчика известно только то, что погрешность не превышает конкретного предела. Такие погрешности целесообразно классифицировать, согласно [9], как «систематические погрешности известного происхождения, но неизвестной величины».
Их принципиально нельзя исключить из процесса измерения, а можно только оценить через предельные неравенства вида (1), а также уменьшить за счет использования СИ более высокого класса точности и обеспечения фиксированных условий измерений. Скрытие реальных систематических основных погрешностей счетчика под маской равновероятных пределов (они равновероятны, так как нет оснований в конкретных измерениях, следуя паспортным данным СИ, предпочесть предел со знаком плюс пределу со знаком минус) позволяет рассматривать эти погрешности как псевдослучайные. Их принципиальное отличие от случайных погрешностей заключается в том, что к ним неприменимы, вообще говоря, статистические методы повышения точности, которые действуют для действительно случайных величин и погрешностей (для последних, многократно повторяя измерения и применяя соответствующую статистическую обработку, можно свести погрешность в пределе к нулю).

Читайте так же:
Устройство счетчика электроэнергии меркурий 230

В следующем номере журнала мы продолжим разговор о погрешностях электронных электросчетчиков и приведем статистические результаты испытаний шести конкретных типов счетчиков 5 производителей.

ЛИТЕРАТУРА

1. РМГ 29­99. Метрология. Основные термины и определения. – Минск, 2002.
2. ГОСТ Р 52320­2005. Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Общие требования. Испытания и условия испытаний. Ч.11: Счетчики электрической энергии. – М.: Стандартинформ, 2005.
3. ГОСТ Р 52322­2005. Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Ч. 21: Статические счетчики активной энергии классов точности 1 и 2. – М.: Стандартинформ, 2005.
4. ГОСТ Р 52323­2005. Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Ч. 22: Статические счетчики активной энергии классов точности 0,2S и 0,5S. – М.: Стандартинформ, 2005.
5. ГОСТ 30207­94. Статические счетчики ватт­часов активной энергии переменного тока (классы точности 1 и 2). – Минск: Белстандарт,1998.
6. ГОСТ 30206­94. Статические счетчики ватт­часов активной энергии переменного тока (классы точности 0,2S и 0,5S). – Минск: Белстандарт, 1997.
7. Гуртовцев А.Л, Бордаев В.В, Чижонок В.И. Электронные электросчетчики. Доверять или проверять? // Новости ЭлектроТехники. – 2005. – № 1(31), 2(32).
8. ГОСТ 13109­97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. – Минск, 1999.
9. Зайдель А.Н. Погрешности измерений физических величин. – Л.:Наука, 1985.

© ЗАО «Новости Электротехники»
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Расчет погрешности счетчика по току

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ АКТИВНОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
ПРИ ЕЕ ПРОИЗВОДСТВЕ И РАСПРЕДЕЛЕНИИ

Срок действия с 01.08.91 г.
до 01.08.96 г.*
__________________
* О дате окончания действия см. ярлык «Примечания». —
Примечание изготовителя базы данных.

Читайте так же:
Нужна ли лицензия для замены электросчетчика

РАЗРАБОТАНО Всесоюзным научно-исследовательским институтом электроэнергетики (ВНИИЭ)

ИСПОЛНИТЕЛИ Л.А.Бибер, Ю.Е.Жданова

УТВЕРЖДЕНО Главным научно-техническим управлением энергетики и электрификации 12.12.90 г.

Заместитель начальника К.М.Антипов

Настоящие Методические указания (МУ) распространяются на измерения количества активной электрической энергии переменного тока промышленной частоты, проводимые в условиях установившихся режимов работы энергосистем и при качестве электроэнергии, удовлетворяющем требованиям ГОСТ 13109-87, с помощью постоянно действующих измерительных комплексов с использованием счетчиков электроэнергии индукционной или электронной системы. В Методических указаниях приведен метод расчета погрешности измерительного комплекса.

Методические указания не распространяются на измерения электроэнергии с использованием линий дистанционной (телемеханической) передачи данных и с использованием информационно-измерительных, систем.

В настоящих Методических указаниях уточнен метод расчета погрешности измерительного комплекса при определении допустимого небаланса электроэнергии, приведенный в «Инструкции по учету электроэнергии в энергосистемах». И 34-34-006-83 (М.: СПО Союзтехэнерго, 1983).

Указания предназначены для применения персоналом энергопредприятий и энергосистем Минэнерго СССР.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. В состав измерительных комплексов (ИК) систем учета активной электроэнергии в качестве средств измерений (СИ) входят измерительные трансформаторы тока (ТТ) и напряжения (ТН), индукционные или электронные счетчики (С) активной электроэнергии, а также линии связи (ЛМ) между трансформаторами напряжения и счетчиками.

1.2. Схемы подключения счетчиков и трансформаторов определяются числом фаз, уровнем напряжений и токов контролируемой сети и должны соответствовать проектной документации на данный энергообъект, требованиям Госстандарта и Минэнерго СССР.

1.3. Допускаемые классы точности счетчиков и измерительных трансформаторов, а также допустимые уровни потерь напряжения в линиях связи при учете электроэнергии, приведенные в таблице, соответствуют требованиям ПУЭ («Правила устройства электроустановок». Шестое издание. Переработанное и дополненное. (М.: Энергоатомиздат, 1986).

1.4. Должны иметься в наличии действующие свидетельства о поверке средств измерений электроэнергии либо свидетельства их метрологической аттестации в условиях эксплуатации, подтверждающие класс точности.

Читайте так же:
Как выбрать надежный электросчетчик

1.5. Условия эксплуатации счетчиков и трансформаторов (в том числе вторичные нагрузки) должны находиться в пределах рабочих условий применения согласно НТД и инструкциям применяемых типов СИ.

1.6. Оценка показателей точности измерений количества активной электроэнергии в реальных условиях эксплуатации производится по показаниям электросчетчиков и нормируемым метрологическим характеристикам счетчиков и трансформаторов.

Допускаемые классы точности счетчиков и измерительных трансформаторов, а также допустимые уровни потерь напряжения в линиях связи при учете электроэнергии

Классы точности для

Классы точности для

Генераторы мощностью более 50 МВт, межсистемные линии электропередачи 220 кВ и выше, трансформаторы мощностью 63 MB·А и более

Генераторы мощностью 15-20 МВт, межсистемные линии электропередачи 110-150 кВ, трансформаторы мощностью 10-40 МВ·А

Прочие объекты учета

СА — счетчик активной электроэнергии; ТТ — измерительный трансформатор тока; ТН — измерительный трансформатор напряжения; — потери напряжения в процентах от номинального значения.

2. МЕТОД РАСЧЕТА ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

2.1. В качестве показателей точности измерений количества активной электроэнергии согласно МИ 1317-86 (Методические указания. Государственная система обеспечения единства измерений. Результаты и характеристики погрешности измерений. Формы представления. Способы использования при испытаниях образцов продукции и контроле их параметров. — М.: Издательство стандартов, 1986) принимаются границы, в пределах которых суммарная погрешность измерений находится с заданной вероятностью.

2.2. Результаты измерений представляются в форме

где — результат измерений по показаниям счетчика, кВт·ч;

, , — абсолютная погрешность измерений с ее верхней и нижней границей соответственно, кВт·ч;

— установленная доверительная вероятность, с которой погрешность измерений находится в этих границах.

2.3. Установленная доверительная вероятность принимается равной 0,95; доверительные границы погрешности результата измерений принимаются

.

2.4. Суммарная абсолютная погрешность измерения количества электроэнергии ( ), кВт·ч, определяется как

, (1)

где — суммарная относительная погрешность измерительного комплекса, %.

2.5. Предельно допускаемая погрешность ИК в реальных условиях эксплуатации ( ) определяется как совокупность частных погрешностей СИ, распределенных по закону равномерной плотности (см.приложение 1),

Читайте так же:
Электрический счетчик np 73l

, (2)

где — предел допускаемого значения основной погрешности -го СИ по HTД, %;

— наибольшее возможное значение дополнительной погрешности -го СИ от -й влияющей величины, определяемое по данным НТД на СИ для реальных изменений влияющей величины, %;

— количество СИ, входящих в состав ИК;

— количество влияющих величин, для которых нормированы изменения метрологических характеристик -го С

2.6. В соответствии с формулой (2) числовое значение предельно допускаемой погрешности измерительного комплекса при трансформаторном подключении счетчика рассчитывается по формуле

, (3)

где , — пределы допускаемых значений погрешностей соответственно ТТ и ТH по модулю входной величины (тока и напряжения) для конкретных классов точности, %;

— предел допускаемых потерь напряжения во вторичных цепях ТН в соответствии с ПУЭ; %;

— предельное значение составляющей суммарной погрешности, вызванной угловыми погрешностями ТТ и ТН, %;

— предел допускаемого значения основной погрешности счетчика, %;

— предельные значения дополнительных погрешностей счетчика, %.

3. МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ПОДЛЕЖАЩИЕ РАСЧЕТУ

3.1. Определяются предельно допускаемые значения частных погрешностей СИ, входящих в измерительный комплекс, для условий эксплуатации.

3.2. Рассчитывается доверительный интервал с предельно допускаемыми нижней и верхней границами, в котором с заданной доверительной вероятностью (Р=0,95) находится суммарная относительная погрешность измерительного комплекса для учета электроэнергии в условиях эксплуатации.

3.3. Рассчитывается доверительный интервал с предельно допускаемыми нижней и верхней границами, в котором с заданной доверительной вероятностью (Р=0,95) находится абсолютная погрешность результата измерений.

3.4. Результатами расчета являются численные значения границ доверительного интервала .

4. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ

4.1. Расчет проводится для ИК с трансформаторной схемой подключения трехфазного счетчика электроэнергии. Классы точности ТТ и ТН пофазно равны.

4.2. Средства измерений, входящие в состав ИК, характеризуются предельно допускаемыми значениями погрешностей в соответствии с классом точности по ГОСТ 7746-89, ГОСТ 1983-89, ГОСТ 6570-75, ГОСТ 26035-83.

4.2.1. В связи с отсутствием в НТЦ на ТТ и ТН данных об их дополнительных погрешностях и функциях влияния при расчете используются только предельные значения допускаемых погрешностей по ГОСТ 7746-89 и ГОСТ 1983-89. При этом, если диапазон изменения первичного тока известен, то для погрешностей ТТ принимаются предельные значения погрешностей для нижней границы того из нормированных в ГОСТ 7746-89 диапазонов тока, внутри которого находится реальный диапазон изменения тока сети. В ином случае в качестве погрешностей ТТ для расчета принимаются наибольшие из всех значений, нормированных для данного класса ТТ.

4.3. Для линий связи ТН со счетчиком электроэнергии принимаются предельно допускаемые значения погрешности напряжения в виде потерь напряжения согласно ПУЭ, равные 0,25%, 0,5% или 1,5% от (см. таблицу).

4.4. Составляющая относительной погрешности ИК, вызываемая частными угловыми погрешностями компонентов трансформаторной схемы подключения счетчика, рассчитывается по формуле

, (4)

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию