分时需量电能表

这节课我们主要来了解一下多费率电能表和最大需量电能表的内容。由于691-90分时计度（多费率）电能表和569-88最大需量电能表两个规程比较老旧，已经不适应现在的电子式电能表，并且596-99电子式电能表规程也有相关的规定，所以下面关于分时计度和需量的问题主要引自596规程，另外还补充了一部分国家标准的相关内容。下面就分别介绍一下。在我讲解的法过程中，大家有什么问题可以随时提出来。

首先介绍

1、时段、费率、需量的相关概念和要求

多费率电能表就是有多个计度器分别在规定的不同费率时段内记录电能的电能表。

多费率电能表与普通电子式表的最大区别在于增加了微处理器模块。，处理不同时段的电能数据。

使用多费率表可发挥电价的调节作用，鼓励用电客户调整用电负荷，移峰填谷，合理使用电力资源。

时段的概念：将一天中的24小时划分成的若干时间区段称为时段；一般分为尖、峰、平、谷4种时段。任一预置时段的起始或中止时间与实际时间的差值称为时段投切误差。例如：预置7:00-9:00为尖时段，9:00-11:00为峰时段，则9:00应是尖时段结束，峰时段开始，两个时段转换的时刻。而实际9:01才转换，则时段投切误差为1分钟。

费率的概念：与电能消耗时段相对应的计算电费的价格体系称为费率。时段和费率是相关的，一个时段内对应一个费率。例如：尖时段执行费率1，电价为1.4；峰时段执行费率2，电价为1.1；平时段执行费率3，电价为0.8；谷时段执行费率4，电价为0.3。当然具体的电价由供电部门确定，这里只是举个例子。

需量的概念：需量指的是一个规定的时间间隔内的功率的平均值。最大需量指的是在规定的周期或结算周期内记录的需量的最大值。

需量是一种功率计量，或者确切的说是一种平均功率。规定的时间间隔就是需量周期。需量周期我们国家一般采用15分钟。

对于大工业用户,负荷的波动值是很大的。如某大用户，上班时最大起动负荷为1000kW、10min后，负荷降到500kW，又持续5min。那么该大用户最大需量就是：总的电能值（1000×10+500×5）/15分钟＝833.3kW。如过本月某个15min内，再出现高于833.3kW的需量，则这个数自动消失，记录后者这个更高数。

采用最大需量计算基本电费的计费方式， 可以促进大工业用户调节用电

负荷，作到负荷平衡，压缩尖峰负荷，保持当地电压稳定，也可促进用户少支出基本电费 ，是提高企业经济效益的措施之一。

最大需量有区间式和滑差式这两种计算方式：目前使用最多的是滑差式。 滑差式 是从任意时刻起，按小于需量周期的时间递推测量需量的方法，所测得的需量叫滑差式需量。递推时间叫滑差时间。滑差时间我们国家一般采用1分钟。前面讲过需量周期我们国家一般是采用15分钟。

区间式 是从任意时刻起，按给定的需量周期递推测量需量的方法，所测得的需量叫区间式需量。

具体来说：

（1）区间式最大需量计算方式：将第1min到第15min的脉冲数累加后乘以脉冲的电能当量（指每个脉冲所代表的电能值），再除以15min，即得到需量值P1，保存于最大需量的存储单元中，然后进行第16min到第30min需量区间的计算，将第二次计算值P2与P1比较，若P2>P1，则将P2取代P1存于最大需量的存储单元中，依次类推，最大需量的存储单元中始终保持15min平均功率的最大值。

（2）滑差式最大需量计算方式：将第1min到第15min的脉冲数累加后乘以脉冲的电能当量（指每个脉冲所代表的电能值），再除以15min，即得到需量值P1，保存于最大需量的存储单元中，第二次计算需量值时，是从第（1+t）min到第（15+t）min内计算平均功率，其中t为滑差区间的时间。第n次计算，依次类推，即从第（1+nt）min到第（15+nt）min内计算平均功率，每次将计算值进行比较，保存最大值于最大需量的存储单元中。

过去由于受到机械结构的限制，最大需量的测量只能采用区间式，当负

荷变动较大时，由于测量原理所限，存在一定缺陷。随着电子技术的发展，在机电一体式和静止式多功能电能表中发展出滑差式计算方式，当负荷在一定范围内变化时，可以解决区间式计算方式的缺陷。并且在国内，静止式电能表最大需量功能都是做在多功能电能表内的，目前没有单独测量最大需量功能的静止式电能表。

介绍完时段、费率、需量的相关概念后，我们再来了解一下规程和标准的相关要求。

1.1日计时误差、时段投切误差

多费率电能表的时钟是控制费率切换的根本依据，时钟的准确与否会直接影响到分时计量的准确性，它在电能计量中的地位不亚于基本误差。因此，对多费率电能表的检定，必须严格控制其日计时误差。

电子式多费率电能表的时钟基准一般采用以电网频率为基准或以晶振为基准。分别对应着同步时间开关和晶控时间开关。目前一般采用第二种晶控时间开关。

当时钟出现异常会造成分时计量的差错，主要有两种情况：

（1）电表时钟与标准时钟有偏差，会造成某费率少计电量某费率多计电量，总电价不正确，但总电量还是正确的。

（2）电表时钟信号错乱，如乱码等，CPU无法判断该时间属于何种费率时段。这时CPU对电量的处理因不同的设计而不同。大多数电表会将电量脉冲累加到某个费率中，或累加到总电量中。也有少数电表可能因时钟的异常造成电量的异常，总电量的累加不正确，分时电量的累加也不正确。

对于日计时误差，596规程规定：多功能安装式电能表（含复费率表），

日计时误差应不超过0.5s/d，时段投切误差应不大于5min。并应备有供方便的检测日计时误差和时段投切误差的检测部位。这个检测部位会在下节课介绍多功能表的时候进行说明。

GB/T 17215.421-2008交流测量 费率和负荷控制 第21部分：时间开关的特殊要求 规定：在参比电压参比温度下，晶控时间开关计时准确度应优于±0.5s/d，带温度显示的计时准确度应优于±0.15s/℃/24h。靠工作储备在参比温度下，计时准确度应优于±1.0s/d。工作储备指的是电能表自带的电池。国标没有对时段投切误差的要求。

下面讲的两项是国标的要求。

1.2费率时段电能示值误差

GB/T 15284-2002多费率电能表 特殊要求规定：在参比电压、参比频率、基本电流Ib（额定电流In）、cosФ=1.0（或sinФ=1.0）的条件下，其费率时段电能示值误差应符合以下规定：

在各时段内的电能示值（增量）与该时段内总电能计数器示值（增量）之差应符合公式（1）的规定。

|ΔWD0—ΔWD1|≤1×10-β （1）

式中：ΔWD0—该时段内，电子显示器总电能的电能增量；

ΔWD1—该时段对应的（费率）计数器的电能增量；

β—电子显示总电能计数器小数位数。

例如一只0.5级分时记度电能表，设峰平谷三个费率，在参比电压、参比

频率、Ib（In）、cosФ=1.0的条件下工作。工作一段时间后停止，三个费率分别电能增加峰10.0kWh、平14.9kWh、谷10.0 kWh；每个费率时段结束时，显示总电能增加峰10.0kWh、平15.0kWh、谷10.0 kWh，该表费率时段电能示值误差就是：峰0.0kWh、平0.1kWh、谷0.0kWh。总电能计数器小数位数β为1，所以费率时段电能示值误差符合≤1×10-1的规定。

1.3计数器总电能示值误差

GB/T 15284-2002规定：在参比电压、参比频率、Ib( In)、cosФ=1.0（或sinФ=1.0）的条件下，其计数器示值(增量)的组合误差应符合公式(2)规定：

|ΔWD—（ΔWD1+ΔWD2+········+ΔWDn）|≤（n—1）×10-β （2）

式中：

ΔWD—该时间内，电子显示器总电能计数器的电能增量；

ΔWD1、ΔWD2、·······ΔWDn—该时间内，各费率时段对应的计数器的电

能增量。

n—n个费率。

β——电子显示总电能计数器小数位数。

仍以上例为例，总电能计数器电能增量为10.0+15.0+10.0=35.0 kWh，

3个费率时段对应的计数器的电能增量之和为10.0+14.9+10.0=34.9 kWh，所以计数器总电能示值误差为0.1 kWh，符合≤（3-1）×10-1=0.2 kWh的规定。

1.4需量示值误差、需量周期误差

596规程规定：

多功能安装式电能表，需量示值误差以相对误差表示。在参比电压、参比频率、cosФ=1.0，当I=0.1Ib~Imax，其需量误差应不大于规定的准确度等级

值。

多功能安装式电能表的需量周期误差应不超过需量周期的1%。在需量周期更替时应给出供检测的必要信息。

GB/T 17215.301-2007 多功能电能表 特殊要求规定 仪表需量的准确度等级指数应与其有功电能的准确度等级指数一致。

1.5标准中的其他与费率时段相关的要求，主要是功能要求。

GB/T 15284-2002规定：

(1)有日历、时钟。在24h内至少可以任意编程八个时段（最小间隔15min），至少有两个费率计数器。

(2)至少存储上月总电能和各费率电能量值，可以通过数据通信接口读出。数据存储分界时间为月末24:00或其他（1日-28日）指定日。

(3) (每月只允许一次)时间指示偏差±10min内的校准功能。

GB/T 17215.301-2007规定

(1)仪表应配置内部时钟，日历的闰年自动切换并保证自出厂后20年有效(不出错)，日历和时钟的修改应有防止非授权人操作的措施并应在不损坏校准封缄的条件下进行

(2)在24h内至少可以任意设置8个时段，最小时段为15min

(3)在24h内至少可以任意设置4种费率

Q／GDW 354-2009 智能电能表功能规范规定：

(1)至少应支持尖、峰、平、谷四个费率。

(2)全年至少可设置2个时区；24小时内至少可以设置8个时段；时段最小间隔为15分钟，且应大于电能表内设定的需量周期；时段可以跨越零点设置。

(3)应支持节假日和公休日特殊费率时段的设置。

(4)应具有两套可以任意编程的费率和时段，并可在设定的时间点起用另一套费率和时段。

关于时区的说明，时区表、时段表结构关系参见示意图

a：为配合分时电价政策调整，在某一时刻同时启用新费率进行计量，多功能电能表内置两套时区表、两套日时段表，与之对应的还有两套时区表切换时间和两套日时段表切换时间。

b：每套时区表年时区数最大为14；每套时段表内最多有8个日时段表，日时段数最大为14,时段间隔应不小于15分钟, 且应不小于电能表内设定的需量周期。

1.6标准中的其他与需量相关的要求

GB/T 17215.301-2007规定

(1) 仪表应具有在规定的时间区间内测量单向或双向最大需量、各费率最大需量及其出现的日期和时间。

(2) 滑窗式积算的最大需量周期可在5 min、10 min、15 min、30 min、60 min中选择；滑窗式需量周期的滑窗时间可在1 min、2 min、3 min、5 min中选择。需量周期应为滑窗时间的5及以上整数倍。

(3)

(4) 应具有检测最大需量周期的措施； 最大需量除按指定时刻能自动复零外，应具有手动和（或）抄表器复零功能，但应具有防止非授权人复零的措施。

(5) 需量周期的要求：应提供两种需量周期积算方式供选择：区间式、滑窗式。

下面来讲一下上面介绍的误差要求的检定和检验方法

2、检定、检验方法

电能表应具有日计时误差检测信号、时段投切信号以及需量周期信号输出；三个输出信号可以使用同一输出接口（多功能测试接口），并可通过编程设置进行切换；电能表断电后再次上电，多功能测试接口输出信号默认为日计时误差检测信号。

2.1日计时准确度试验

2.1.1规程规定的检定方法

将晶控时间开关的时基频率检测孔（或端钮）与计时误差等于（或优于）0.05s/d的日差测试仪（电子表校表仪）的输入端相连，通电预热1h后开始测量时间，重复测量10次，每次测量时间1min，取10次测量结果的平均值，即得瞬时日计时误差。

无日差测试仪表时，可将晶控时间开关连续运行72h。根据电台报时声，每隔24h测量一次计时误差，取3次计时误差平均值作为日计时误差。

还可用标准时钟或频率准确度不低于2×10-7的电子计数器（数字频率计）确定日计时误差。标准时钟的准确度应优于被检误差的1/10。

2.1.2 对于日计时准确度 ，标准规定的试验方法

2.1.2.1晶控时间开关日计时准确度

可采用瞬时法（此时，制造厂应给出采样时间），以直接或感应的方法测试计时准确度，并在下列条件下进行：

——环境温度为23℃，相对湿度65%±10%，施加参比电压；

——时钟精度测量仪或数字频率计预热达热稳定状态；

——仪表通电20min后，在仪表时基频率测试点进行测试；

——连续测试5次，取平均值。

注：若环境温度偏离23℃时，应有温度系数补偿。

2.1.2.2晶控时间开关计时准确度随温度变化试验

将晶控时间开关放在一个气候箱中，其时基在23℃下测量。温度升至45℃，获得热平衡后，所测量的时基与23℃测量的时基之差不超过±38×10-6（相当于3.28s/d）。（带温度显示的计时准确度应优于±0.15s/℃/24h）

温度降至-10℃，获得热平衡后，所测量的时基与23℃测量的时基之差不超过±57×10-6（相当于4.92s/d）。

2.2时段投切误差

在检定时段投切误差时，标准时钟的准确度应优于被检误差的1/10。

确定时段投切误差至少应检验两个时段。在预置时段内用标准时钟或电

台报时声所得的实际起始（或终止）时间t0，与预置时段起始（或终止）时间t比较，即得时段投切误差：△t=t-t0

2.3费率时段电能示值误差试验

—在参比电压、参比频率、Ib、cosΦ=1.0（或sinΦ=1.0）条件下；

—读取总电能计数器和该时段相应的计数器电能（初始）示值；

—仪表（在各费率时段）连续运行6h；

—在每个费率时段结束时，读取总电能计数器和该时段相应的计数器电能示值；

—计算出总电能计数器及（各）费率时段计数器所计的电能增量。

2.4计数器示值组合误差试验

—在参比电压、参比频率、Ib、cosΦ=1.0（或sinΦ=1.0）条件下；

—仪表各费率时段任意交替编制，日切换7次；

—读取总电能计数器和各费率计数器电能（初始）示值；

—连续运行24h后；

—读取总电能计数器和各费率时段相应的计数器电能示值；

—计算出总电能计数器及（各）费率时段计数器所计的电能增量。

2.5需量示值误差

规程规定：

确定需量示值误差时应选择下列负载点：cosφ=1条件下0.1Ib、Ib和Imax。

2.5.1标准功率表法确定需量误差

试验期间，测试装置的功率稳定度应不低于0.05%，标准功率表的准确度等级应不低于0.1级。

经过一个需量周期的测量，按式（3）计算需量示值误差γP（%）

pPP0100 （3） P0

式中：P——被检表需量示值（kW）

P0——标准功率表的示值（kW）

例：已知三相0.5级多功能电能表,3×220V, 5（20）A，在参比电压、参比频率、参比温度、cosφ=1条件下测量负荷电流为0.1Ib。用标准功率表法进行检验，测量电源稳定度为0.05%/20min，标准功率表的准确度等级为0.1级。每隔 1min记录一次标准功率表的读数为330.005W, 329.995W, 330.001W,329.996W,330.001W,329.997W,329.999W,330.002W,330.005W,330.001W,330.000W, 329.997W，330.004W, 329.997W,329.999W，在一个需量周期结束时，读取被检电能表的最大需量示值P为330.004W，计算被检电能表的最大需量误差？

标准功率表的示值Po为15次读数的平均值：329.999W

根据公式3 pPP0100=0.006%

2.5.2标准电能表法确定需量示值误差

规程规定：

试验期间，对测试装置的功率稳定度的要求和对标准电能表的准确度等级的要求与用标准电能表法确定电能计量基本误差时相同。

记录下在一个需量周期内标准电能表累计的电能值W(kWh)，用式(5)确定实际功率P0，再用式(3)计算需量示值误差γP（%）

P060WKIKU1b (4) T0100

式中：T0——实测的需量周期（min）

W——实测电能值（kWh），即标准电能表累计的电能值

KI 、KU——标准电流、电压互感器额定变比

γb——标准电能表或检定装置已定系统误差，不修正时为0

若标准电能表累计的是脉冲数，则用式(5)计算实际功率P0，再用式(3) 计算需量示值误差γP（%）

P060mKIKU

C0T0b1 (5) 100

式中：m——标准电能表累计的脉冲数

C0——标准电能表常数

这种方法是目前大多数校表台使用的方法。

2.6需量周期误差

规程规定：

确定需量周期误差时应选择下列负载点：在Un、fn、Ib及cosΦ=1.0条件下。

当需量周期开始时启动标准测时器，当需量周期结束时停住标准测时器，用下式计算需量周期误差γT，γT应不大于1%。

Ttt0 (6) t0

式中 t——选定的需量周期，s；

t0——实测的需量周期，s；即标准测时器测得的需量周期。

3结果的处理

规程规定：

日计时误差的化整间距为0.01s。

时段投切误差的化整间距为1s。

需量误差的化整间距与基本误差相同。