探讨计量和测试技术在电气工程中应用

肖华辉

【摘要】 随着社会的电气化和自动化技术的发展，电力结合计量技术的应用发挥着重要作用。其发展前景对我国的电气工程的发展将会有直接影响。因此，电力企业在发展的过程中必须要重视对计量和测试技术的研发，使其更好地为电气事业的发展与进步服务。文章从电气工程用电特点出发，分析了影响电能计量与测试的因素，并探讨了计量和测试技术在电气工程中的具体应用。

【关键词】计量 电气工程 测试技术

引言

在电气化技术普及与广泛应用的新时代里，电气工程遇到的难题也在逐渐增多，出现了诸多影响电能计量可靠性与准确性的问题与因素。在电力事业中，电能计量发挥着杠杆的重要作用，其可靠准确性直接关系到社会经济各生产部门的经济与社会效益。随着社会各界用电的不断增大，电能计量在其中发挥的作用也在日益凸显，因此需要不断发展与完善电能计量与测验技术，提升其稳定性，为社会经济的发展打下良好的基础。

1电气工程中计量和测试工作的内容及特点

1.1计量和测试的内容

电气工程计量和测试，泛指的是所有利用计量和测试技术对电气系统与设备（电机、电器等）所进行的测量工作。其内容主要包括了：

（1）对电参数的测量，例如测量电压、电流、电阻、电量及电功率等。

（2）对磁参数的测量，例如测量磁感应强度、磁场强度、磁导率、涡流损耗等。

（3）对电路元件参数的测量，如对电感、电容、功率电子器件及介质损耗等。

（4）信号和电源质量的测试，如波形、频率、相位、噪声干扰等。

（5）有关电气系统和设备常用非电参数的测试，如转速、转矩、压力、温度、振动等等。

1.2电气工程测量工作的特点

（1）电气工程测量工作要求具有较高的准确度和灵敏度，以便于实施连续测试，便于准确记录和及时的数据处理。

（2）应能实现远距离测量，并便于将非电量经过转换器变换为电磁量进行测量。随着当前计量测试技术的发展和多类数字化、智能化测量仪器的应用，电气工程测量工作也正逐步向着自动化方向发展。

（3）电气测量设备应便于组成遥控遥测设备在恶劣环境条件下工作，而且测量设备应便于和计算机接口，组成计算机测试系统，以实现对测量数据的自动分析、运算和处理。

2电能计量的方法分析

2.1常规计量办法

当前，我国电气工程中使用的电量计量方法一般为两种，一种是利用电压进行测量，另一种是利用电流互感器来对电量进行计量。以这两种方法实现对弱点侧与110kV侧的电量计量。实际情况如下：（1）对110kV侧进行计量时，通常采用的是三相四线有功电能表来实现电量计量工作。由于电气工程使用的110kV交直流供电，在依据电量计量设备的管理规章的规定，110kV侧是中性点有效接地的系统。在这种设计情况下，能够有效减少由于不均衡电荷而造成的电能表出现计量误差。电量计量工作中某个时段使用的电量是依据抄表之差计算得来的。（2）弱点侧的计量主要对变电器的弱点测进行的电量计量，这也是针对电力用户终端而进行的电能计量。电气工程中通常的终端分为电气设备与电机，供电主要面对的是办公、空调系统、电梯以及居民等。在这一电量计量中需要克服各电气设备的干扰，比如设备出现的谐波。这种干扰会影响到电量计量与测试，需要电量计量计算时采取合适的办法，这是因为不管是在电流计量方式还是电压中，电量计量都是以电流的正弦波为依据，所以就会出现谐波，进而对电量计量造成干扰。

2.2计量表在运行中受到的影响

首先，电能表造成的影响。电能表主要是由电磁结构构成，其计量误差主要是由于线圈产生的力矩，其力矩大小会影响到电能表计量能力，而线圈功率决定了力矩的大小与起到的作用。电能表受到谐波功率的影响主要是由于电表盘力矩因谐波而改变了方向与大小，这也就是造成电能表出现误差的主要因素。根据相关研究显示，由于受到高次諧波影响，电能表的运转速度会偏慢，这也就出现了不同程度的计量偏差。

其次，对电子式计量表的影响。电气设备产生的谐波会影响到全电子式电能表的计量。该类型的电能表主要是通过交流采样来读取相位角度与电压电流信号，然后通过计算机芯片将读取的信号数据进行处理，这样就可以得到对电量的计量，然后再将测试的数据转化成具体的显示单元或储存单元。在这种情况下，电量计量出现误差的因素不是计算机芯片，而是受到采集与读取信息的准确性的影响。与机械式电能表相比，谐波对全电子式电能表造成的影响相对较小。换句话说，在相同的条件下，使用电子式电能表进行电量计量的精度较高，且还能通过利用芯片的处理能力来对计量误差进行修正，所以在利用这一电能表进行电量计量时。可以通过合理设计电子电路来提升计量的抗干扰性能与精确度。在电气工程中使用电子式电表进行计量，而测试使用的电表通常采用的是A/D采样原理，而且其操作功能也较容易实现，但其抗谐波干扰的能力较弱，因此在具体应用中还需要利用计量测试调试，提升其抗干扰效果。

3计量与测试技术在电气工程中的应用

在电气工程使用电子式计量表时，需要利用计量测试技术对其调试，解决谐波干扰造成的计量误差。该技术通过人为方式对电子式计量表进行试验测试，并对其进行经济性等综合评价，逐渐形成一个科学合理的电量计量系统，其满足电力用户的需求。在其设计中通常运用A/D形式采样。A表进行采样得到的数据，可以通过单片机进行计算处理得到电能量。而A/D电能表是分时间、分段对电能量进行计量。该方法比较适用于静态功率环境下，但对电气设备的谐波的抗干扰能力相对较低。而在实际生活中，设备出现谐波的量较大，对谐波抵抗能力的强弱直接关系到电量计量的精确程度。很显然，简单A/D模式根本无法适用于上述情况，于是出现了改进型的T型表。这种电能表采用了A/D采样与“时分隔乘法器”相结合的方式，对功率采用时分隔方式进行连续测试，克服功率不平衡与谐波干扰造成的计量失误情况的出现，实现电量计量的可靠性与精准性。之后利用A/D采样，记录无功电能与其他电力参数数据，保障有功电能测试的准确性，并且实现了多功能的扩展，但相应的计量测试成本也会相应增加。

在对电能计量表改进完成并使用后，对其进行的经济性评价，得到的评级结果更加完善与准确，实际值与理论值之间的差值也更小；在使用全电子式计量表后，实际上降低了成本，提升了智能化水平；利用最终测试技术充分体现出改进型T型表的计量测试精准性远高于A表，所以应在电气工程中进行大范围推广与应用。从控制与调整电能的角度来看，使用高性能的计量表虽然会提升成本，但却能获得更大的经济与社会效益。

4 结束语

计量和测试技术作为电气工程的基础和保障技术，只有不断向着智能化、数字化、高可靠性、高灵敏性以及实用性等方面发展，才能满足电气工程对高精度测量的需要，并以此带动我国电气化水平的提升。

参考文献

[1]张志涛.计量与测试技术在电气工程中的应用[J].电子科技，2010，23（12）

[2] 赵杨.电气工程智能化控制在电量计量和测设中的应用[J].数字技术与应用，2010（3）：56-59.