張軍明 任思雯 張宇童 張兆峰

【摘 要】眾所周知，電學(xué)計(jì)量是電力行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的重要支柱，良好的電學(xué)計(jì)量不僅能夠保障電力企業(yè)自身的利益不受損失，而且對(duì)于保障用戶的用電利益不受侵害也發(fā)揮著重要的作用，尤其是隨著近些年我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)飛速發(fā)展，各種發(fā)電手段不斷涌現(xiàn)，電力行業(yè)蓬勃發(fā)展，電學(xué)計(jì)量的作用日益重要，減小電學(xué)計(jì)量誤差已經(jīng)成為電力行業(yè)發(fā)展的重要任務(wù)。據(jù)此，在分析了現(xiàn)階段我國(guó)電能行業(yè)發(fā)展中電學(xué)計(jì)量的實(shí)際現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，指出了目前我國(guó)電學(xué)計(jì)量誤差產(chǎn)生的一些原因，并且提出了一定的改進(jìn)策略，以供參考。

【關(guān)鍵詞】電學(xué)計(jì)量;測(cè)量系統(tǒng);誤差來(lái)源

前言

在當(dāng)前社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，對(duì)于電能需求量不斷增加。在電學(xué)計(jì)量實(shí)際應(yīng)用中，電測(cè)量是較為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，當(dāng)前許多非電量的測(cè)量都轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的測(cè)量，這也使電測(cè)量在測(cè)量領(lǐng)域中具有極為重要的地位。特別是當(dāng)前測(cè)量數(shù)字化的廣泛應(yīng)用，這也使電學(xué)計(jì)量測(cè)量加快了向自動(dòng)化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展。而且測(cè)量精度無(wú)論是對(duì)物質(zhì)交流和技術(shù)交流都具有較大的影響，因此需要針對(duì)電學(xué)計(jì)量中誤差進(jìn)行有效控制。在實(shí)際電學(xué)計(jì)量測(cè)量過(guò)程中，系統(tǒng)誤差存在一定的規(guī)律性，其對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響可以消除掉，但在實(shí)際測(cè)量中如果沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的系統(tǒng)誤差，則會(huì)影響計(jì)量檢定和校準(zhǔn)的精準(zhǔn)性，嚴(yán)重影響到檢定結(jié)果。另外，計(jì)量?jī)x器的測(cè)量精度還會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和具體經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)一定的影響，因此做好電學(xué)計(jì)量校準(zhǔn)和檢定工作是十分必要的。

1電學(xué)計(jì)量?jī)?nèi)涵及目前我國(guó)電學(xué)計(jì)量現(xiàn)狀概述

1.1電學(xué)計(jì)量?jī)?nèi)涵分析

電學(xué)計(jì)量的內(nèi)涵延伸到我國(guó)的電學(xué)計(jì)量裝置，電學(xué)計(jì)量的內(nèi)涵可以一定程度地闡釋為通過(guò)直接計(jì)量或者傳感器計(jì)量的方式來(lái)進(jìn)行電能消耗記錄的方式手段。而且隨著電網(wǎng)類型、各種電學(xué)計(jì)量方式的增加，電學(xué)計(jì)量也在逐漸被全新地定義，電學(xué)計(jì)量不僅僅是關(guān)注以往的傳統(tǒng)電力消耗的記錄，而且逐漸關(guān)注電能的利用效率及利用方向等多方面，尤其在不同時(shí)間段或者不同儀器設(shè)備下的電能壓力表現(xiàn)，也在不斷地革新電學(xué)計(jì)量的內(nèi)涵定義。

1.2實(shí)際電學(xué)計(jì)量發(fā)展現(xiàn)狀概述

目前我國(guó)的電力行業(yè)蓬勃發(fā)展，各種發(fā)電設(shè)備不斷涌現(xiàn)，電力儲(chǔ)存設(shè)備也在日新月異，這也就導(dǎo)致了在電學(xué)計(jì)量發(fā)展的過(guò)程中，需要進(jìn)行作業(yè)的工作量更大。由于電能總量的基數(shù)擴(kuò)大后，電學(xué)計(jì)量中的誤差便會(huì)被如同放大鏡一般顯現(xiàn)出來(lái)，即使是微小的誤差，也會(huì)因?yàn)辇嫶蟮碾娏?，而直觀地展示出來(lái)。

2電學(xué)計(jì)量中誤差來(lái)源分析

2.1主觀因素

在實(shí)際電測(cè)量過(guò)程中，由于需要由人為進(jìn)行控制，這也使測(cè)量過(guò)程中受人為因素影響較大。當(dāng)測(cè)量人員對(duì)系統(tǒng)操作及測(cè)量知識(shí)不熟悉的情況下，必然會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。同時(shí)在實(shí)際校準(zhǔn)過(guò)程中，操作人員在長(zhǎng)期工作中養(yǎng)成了一些個(gè)人習(xí)慣和思維模式，這也容易導(dǎo)致誤差產(chǎn)生。特別是在實(shí)際機(jī)械切換過(guò)程中，操作人員熟練度不同會(huì)產(chǎn)生不同的電阻，同時(shí)電阻箱插入力與旋轉(zhuǎn)力不同也會(huì)產(chǎn)生不同的電阻。當(dāng)使用校準(zhǔn)器過(guò)程中，具體的操作習(xí)慣和校準(zhǔn)方法，也會(huì)對(duì)電測(cè)量結(jié)果帶來(lái)影響。因此在實(shí)際工作中，需要針對(duì)測(cè)量人員定期開(kāi)展專業(yè)性培訓(xùn)，使其能夠熟悉操作儀器，，并遵循標(biāo)準(zhǔn)步驟來(lái)進(jìn)行操作，觀察讀數(shù)時(shí)要注意角度。在具體驗(yàn)證過(guò)程中要根據(jù)驗(yàn)證要求和程序來(lái)選擇適宜的驗(yàn)證工具和校準(zhǔn)方法，有效的保證測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)性。

2.2客觀因素

2.2.1外界環(huán)境因素

在實(shí)際電路測(cè)量時(shí)，受外界環(huán)境因素影響較大。一般情況下電路之間使用的絕緣體會(huì)產(chǎn)生電容，而且在通電情況下電容器在對(duì)交換電轉(zhuǎn)換過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)電流泄漏問(wèn)題，這必然會(huì)對(duì)測(cè)量?jī)x器的讀數(shù)帶來(lái)一定的影響。而且當(dāng)電路之間存在交流電時(shí)，還會(huì)有溫差熱功率產(chǎn)生，導(dǎo)致電路元件間溫度發(fā)生變化。在測(cè)量環(huán)境中存在磁場(chǎng)時(shí)，磁場(chǎng)會(huì)影響到直流回路及交流電的各種元件，因此在測(cè)量過(guò)程中要給予充分的重視。另外，在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，空氣濕度和溫度變化會(huì)導(dǎo)致空氣介電常數(shù)發(fā)生變化，導(dǎo)致電容器中電容發(fā)生改變，從而影響具體的測(cè)量結(jié)果。因此需要針對(duì)測(cè)量環(huán)境中的磁場(chǎng)、溫度和濕度進(jìn)行有效控制，確保其滿足具體的測(cè)量環(huán)境要求。

2.2.2電路因素

標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量檢定設(shè)備通常由標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備與輔助設(shè)備相連，一旦輔助設(shè)備存在質(zhì)量問(wèn)題，或是性能達(dá)不到要求，在實(shí)際計(jì)量過(guò)程中很難發(fā)現(xiàn)，這必然會(huì)導(dǎo)致檢定過(guò)程中誤差的產(chǎn)生。而且對(duì)于這些輔助設(shè)備的管控不嚴(yán)格，因此即使存在問(wèn)題也不容易發(fā)生。針對(duì)輔助設(shè)備問(wèn)題需要強(qiáng)化對(duì)其進(jìn)行管控，確保其保持良好的性能，有效的減少測(cè)量誤差的發(fā)生。

在實(shí)際檢定過(guò)程中使用的組件也會(huì)直接影響到具體的驗(yàn)證結(jié)果。因此在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，要針對(duì)輔助測(cè)量工具及部件的誤差進(jìn)行綜合考慮，針對(duì)其可能會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果帶來(lái)的影響進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)一步保證測(cè)量和檢定的準(zhǔn)確性。在具體校準(zhǔn)和檢定工作中，由于被測(cè)量需要穿過(guò)測(cè)試線接線柱以及各種觸點(diǎn)，從而增加了實(shí)際電路中的電阻負(fù)載，但在實(shí)際檢定過(guò)程中由于電阻較小而通常被忽略掉。但當(dāng)對(duì)于精度具有較高要求時(shí)，線路電阻會(huì)對(duì)檢定結(jié)果帶來(lái)一定的影響。在具體檢定過(guò)程中，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)是較為常用的儀器元件，而且其電阻值呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)變化的狀態(tài)。在具體轉(zhuǎn)換過(guò)程中電阻會(huì)發(fā)生變化，這不僅會(huì)影響檢定結(jié)果，還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)誤差產(chǎn)生。在具體檢定過(guò)程中存在通信場(chǎng)景時(shí)，則還要針對(duì)電線、節(jié)點(diǎn)和端子的電容和電感的影響進(jìn)行考慮。另外，在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，選擇的測(cè)量補(bǔ)償方法沒(méi)有進(jìn)行細(xì)度調(diào)整時(shí)，則指示器會(huì)出現(xiàn)較大的偏轉(zhuǎn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)絕對(duì)平衡，從而導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)誤差。因此在實(shí)際測(cè)量和檢定過(guò)程中要針對(duì)于這些易產(chǎn)生誤差的環(huán)節(jié)進(jìn)行有效控制。

2.2.3組件因素

標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備中其他設(shè)備的影響：標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備通常與其他設(shè)備結(jié)合進(jìn)行測(cè)量，輔助設(shè)備的準(zhǔn)確度等級(jí)高低也會(huì)直接影響測(cè)量精度，輔助設(shè)備的性能與系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生直接相關(guān)。

其它部件的誤差：連接到電氣校準(zhǔn)電路的元件或輔助測(cè)量工具的誤差將直接影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。線路接觸和導(dǎo)體電阻的干擾：電測(cè)量的測(cè)量需要通過(guò)一根導(dǎo)線與每個(gè)觸點(diǎn)連接，電阻的存在也會(huì)導(dǎo)致其測(cè)量驗(yàn)證的誤差。開(kāi)關(guān)變化干擾：電氣驗(yàn)證需要涉及開(kāi)關(guān)的操作。開(kāi)關(guān)接觸電阻的變化會(huì)引起開(kāi)關(guān)的變化，直接降低校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。在補(bǔ)償法測(cè)量中，如果細(xì)度調(diào)整不夠，則指示偏差過(guò)大，不平衡，估計(jì)檢測(cè)結(jié)果。靈敏度閾值不夠：電測(cè)量電路的靈敏度問(wèn)題非常普遍。在電路測(cè)量過(guò)程中，需要在供電條件下進(jìn)行。但是，在頻率測(cè)量過(guò)程中，電路中的電網(wǎng)頻率會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生一定的影響。當(dāng)直流電進(jìn)入電路時(shí)，一般會(huì)進(jìn)行濾波操作，但如果做得不好，直流中會(huì)有一定量的交流電，造成較大的誤差。在測(cè)量過(guò)程中，如果設(shè)置電壓值并且靈敏度大于測(cè)量值，則指示燈不會(huì)改變，從而導(dǎo)致較大的誤差。因此，為了提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，在測(cè)量過(guò)程中應(yīng)盡量保證電流和電壓的穩(wěn)定，并定期檢查電源，以盡量減少這些不穩(wěn)定因素對(duì)電路的影響。

3電學(xué)計(jì)量誤差改進(jìn)策略概述

3.1加強(qiáng)電學(xué)計(jì)量設(shè)備保護(hù)，防止人為干擾破壞

對(duì)于電學(xué)計(jì)量誤差減小，首先需要著重注意的便是加強(qiáng)電學(xué)計(jì)量設(shè)備的保護(hù)，保障電學(xué)計(jì)量設(shè)備不受到自然環(huán)境及人為干擾的影響。例如：在實(shí)際的電能設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，可以加強(qiáng)電學(xué)計(jì)量設(shè)備自身的堅(jiān)固程度或者提升其抗干擾的能力，讓電學(xué)計(jì)量設(shè)備可以更好更安全地進(jìn)行電學(xué)計(jì)量工作。

3.2優(yōu)化電學(xué)計(jì)量方法，從根本上加強(qiáng)電學(xué)計(jì)量的準(zhǔn)確性

對(duì)于通過(guò)互感法進(jìn)行電學(xué)計(jì)量的方式，一定程度上可以通過(guò)優(yōu)化的方式來(lái)進(jìn)行精度的提高，相應(yīng)的電力企業(yè)可以投入一定量的資金將改進(jìn)電學(xué)計(jì)量方法，從根本上提升電學(xué)計(jì)量的精度，也可以通過(guò)電學(xué)計(jì)量一般設(shè)備的普及，提升整個(gè)電學(xué)計(jì)量的社會(huì)平均計(jì)量水平。因此可以通過(guò)外在一般設(shè)備的改變或者計(jì)量方式的優(yōu)化這兩種方式來(lái)提升電學(xué)計(jì)量的精度。

3.3優(yōu)化電學(xué)計(jì)量設(shè)備，及時(shí)進(jìn)行設(shè)備更新

對(duì)于電學(xué)計(jì)量設(shè)備精度的提升，我們可以基于目前我國(guó)蓬勃發(fā)展的計(jì)算機(jī)行業(yè)，通過(guò)強(qiáng)大的技術(shù)支持提升電學(xué)計(jì)量設(shè)備的精度，尤其是隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展和普及，各種多功能的電學(xué)計(jì)量設(shè)備不斷出現(xiàn)，及時(shí)更新電學(xué)計(jì)量設(shè)備也是提升電學(xué)計(jì)量精度的又一重要方面。

結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的飛速發(fā)展，居民及工業(yè)用電量不斷增加，電學(xué)計(jì)量的重要性也不斷顯現(xiàn)，提升電力行業(yè)電學(xué)計(jì)量精度，已經(jīng)成為電力行業(yè)發(fā)展中的重要任務(wù)。

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（作者單位：1山東省黃河計(jì)量研究院;2山東北方濱海機(jī)器有限公司;3山東山博電機(jī)集團(tuán)有限公司;4浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司）