（韶钢特轧厂 广东省韶关市 512122）
摘要：电子式电能表具有非常多的优势，比如是精度高、线性好、量程宽等优越性特质。迄今为止市场上所存在的各种类型的测量仪表其共同特征就在于指示值与被测量的实际值之间皆存在着差异，电子式电能表也是如此，存在着一定的误差。本文就电子式电能表的误差及其调整方法展开论述。
关键词：电子式电能表；误差；调整方法
引言
随着电力市场的不断发展，电能计量表的功能日趋增加，人们对于用电、供电的需求量也在逐渐的提升，因此对于电能计量表计的准确度提出了很高的要求。而感应式电能表因为其功能和结构上的诸多限制因素，要想提升其功能和准确度存在一定的困难,因此电子式电能表由于自身的诸多优势得到了迅速的推广和广泛的普及，相关领域对于其误差及调整方法的研究话题成为了现代电子科技领域研究的热门话题。
1.电子式电能表的误差分析
1.1电流采样器产生的误差
电流采样器可以分为分流器和电流互感器两种形式,迄今为止大多数单相电子式电能表的电流采样器由锰铜合金板构成,其特点是温度系数小,电阻可以随温度的变化而展开非线性变化,如图1所示：
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图1 锰铜电阻温度曲线
这种现象会使电子式电能表误差对温度产生作用，进而呈现为非线性变化的结果。由于锰铜是纯电阻, 如果选择的阻值很小，电流在既定的粪臭内变化 (5%~600%Ib) 的时候, 其阻值不会进行改变，即其对电流的非线性影响作用微乎其微。
随着现代电子技术的高度发展，在技术研究领域出现了霍尔器件、带电子补偿的高精度电流互感器, 这种电流互感器的误差与一次回路电流、一次负载和工作频率有着较为密切的联系。
(1) 一次回路电流同误差绝对值以及相位误差呈现反比的趋势。
(2) 二次负载同误差绝对值成正比,与相位误差成反比。
(3) 频率 (25~1000Hz) 对误差产生的影响不大。
1.2乘法器产生的误差
1.2.1模拟乘法器所引发的误差
首先，输入频率误差特点。模拟乘法器在既定的频率内误差特征非常稳定。
再次，输入电压所引起的误差。
模拟乘法器由运算放大器和大规模集成电路构成, 因此它的误差会伴随着输入电压的变化呈现出非线性变化的结果，如下图所示：
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图2 模拟乘法器的输入电压误差特性曲线
再次，温度误差特点。温度在-40~85℃的范畴内，基本上可以忽视温差变化。
1.2.2数字乘法器引发的误差
数字乘法器引入的是高精度A/D转换的模式，在此基础上展开数字化历程, 之后对数字量展开乘法运算历程。除了A/D转换所产生的误差外,别的因素如温度、频率误差等因素皆可以忽视。利用12位A/D, 因为其转换分辨率高,可以忽略0.5级及以下的电子式电能。
1.3电压采样器引起的误差
电压采样器可以分为分压器和电压互感两种类型。分压器误差特点如下：
1.3.1温度误差
电子式电能表分压器在通常状况下都要选择1%精度的金属膜电阻,温度为a≤50×10-6, 因此对于0.5级以下精度的电能表,其误差可以随温度变化而忽略不计。
1.3.2一次电压误差
由于电阻分压的特点，因此一次电压变化的误差非常小，可以不计入误差范畴内。
1.3.3负载影响
不论是哪种配型的采样器，譬如无论是模拟还是数字乘法器,皆引入了CMOS大规模集成电路,其电压回路的输入电阻和几十千欧的电阻分压网络相比，呈现出无限大的趋势，因此负载所引发的误差可以忽略不计。
2误差调整方法讨论
在电子式电能表的研究领域，电子式电能表的误差调整方法可以分为硬件调整和软件调整。近些年出世的单相电子式电能表主要是以硬件调整为核心内容,与此同时，电子式三相电能表主要以软件调整为核心内容。尤其是多功能电能表的误差主要以软件调整为核心要素。
2.1 硬件调整
单相电子式电子电能表一般以硬件调整为主。由于其电压、电流采样主要采用分压器、分流器, 因此其误差主要是幅值误差, 硬件调整主要调整采样电阻。下面以ADI公司的AD7755为核心器件的某单相电子式电能表为例, 说明单相电子式电能表的误差调整方法。
如图3所示, 通过短接9个采样电阻, 来调整AD7755电压输入端Up的采样电压幅值, 达到调整单相表误差的目标。
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图3 单相电子式电能表的误差调整电路
2.2软件调整
三相电子式电能表引入了互感器技术，其误差涵盖相位误差和幅度误差两种模式，误差通常情况下所引入的是软件调整的方法。
2.2.1误差分析
从电子式电能表的测量原理出发,可以得出W=TUIcosφ是在无附加误差的前提下一个规范化的周期范围内所呈现的电能计算公式。
在这里T所指代的是正弦波周期,U、I指的是电流、电压的有效值,φ指的是相差。假设由电流互感器、电压互感器或A/D采样引发了一个相位误差ξ,在这种状况之下电能计算公式就可以这样表达：
W’=TUIcos（φ+ξ）
电能表误差用δ来进行表述,可以得出这样的结果：
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在这一公式式中,φ指的是电流、电压相位差；ξ所指代的是附加相位差。
以上可以得出这样的结论：电能表误差不仅同φ存在着非常密切的联系,与此同时，还同附加相位差ξ具有深度的联系。
通常情形之下，既存在幅值误差同时又具备相宜的相位误差的时候,该公式
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中, U′所代表的是实际电压幅值；I为理论电流幅值；I‘’代表的是实际的电流幅值；U为理论电压幅值。
这一公式：γ=U′I′/UI,则可以推导出：
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无论是任何一个电能表皆是通过电压互感器来展开电压变换,通过电流互感器进行电流交换，之后通过放大A/D的前置运算器,由于元器件具有分散性的特点，A/D采样的电压、电流之间都会存在相位误差ξ以及UI乘积的幅值误差γ。在具体的工作历程中电能计量芯片皆是通过W′=TU′I′cos (φ+ξ)这一公式开启电能计算的。
2.2.2 软件补偿方法
软件补偿方法指的是找寻到一个ξ、γ的函数f (ξ, γ) ，通过采样计算电能，之后按照计算公式算得W′=TU′I′cos (φ+ξ) 乘以f (ξ, γ) 近似等于实际电能W=TUIcosφ, 也就是：W≈W′f (ξ, γ)。
2.2.3软件补偿路径的实现
软件补偿历程详细图见下图，在引入CPU计算的时候利用软件补偿系数f (ξ′, γ′) , 使得电能计算同公式W=W′f (ξ′, γ′)相契合。
在这里，W′是所涵盖的误差通过采样数据来计算从而得到电能计算结果。
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图4 软件补偿示意图
总之，电子式电能表的误差调整方法分为硬件调整和软件调整两项内容，对于单相电子式电能表而言主要以硬件调整为主, 主要调整的对象为采样电阻。对于电子式三相电能表而言主要以软件调整为主, 即在开启CPU计算历程的时候，利用一套软件补偿系数来运作。
结语
电子式电能表引入的是电能表集成电路技术,对经过采样的电压和电流信号展开处理并且相乘,之后转化成与电能成正比的脉冲输出显示。从市场的需求出发，可以通过通信协议这一途径,将存贮的电量数据传输到主站,同时主站也可以对电表展开用电、售电管理。因为电子式电能表具有感应式电能表所不能企及的优势，因此该技术发展较为迅速，但是在国内普及力度不大。经过大量的实践证明，电能表误差及其调整工作是一项非常细致的技术工程，随着现代电子生产技术的规模性发展，许多不同种类的电能表都将逐步投入到生产环节中。由此随着时代的发展电能表误差调整工作难度逐渐增加，本文就电子式电能表的误差及其调整方法展开分析，旨在为该领域的研究提供理论借鉴基础。
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