計量論壇

1 任務(wù)來源

本規(guī)程是根據(jù)國家質(zhì)檢局2013年標(biāo)準(zhǔn)計劃（國質(zhì)檢量函（2013）101號）要求而編制的。本規(guī)程為首次制定。

2 主要工作過程

國家高電壓計量站于2012年組織了國內(nèi)部分電力科研院所和高壓電能表生產(chǎn)企業(yè)進行高壓電能表國家計量檢定規(guī)程的可行性討論，在JJG（魯）89-2010“高壓電能表檢定規(guī)程”的基礎(chǔ)上著手編寫規(guī)程討論稿，并向全國電磁計量技術(shù)委員會高壓計量分技術(shù)委員會提出編寫高壓電能表檢定規(guī)程的項目。與此同時國家高電壓計量站繼續(xù)關(guān)注國內(nèi)有關(guān)單位進行的檢定驗證試驗。

2013年接到編寫任務(wù)后，國家高電壓計量站組成了規(guī)程編寫小組，經(jīng)過討論、調(diào)研、修改材料，于2014年2月底完成了規(guī)程草案稿。

2014年4月召開技術(shù)討論會議，對規(guī)程的內(nèi)容進行了修改和完善；

2014年5月修改形成征求意見稿并發(fā)送全國高壓計量分委會秘書處進行審核；

2014年6月全國高壓計量分委會秘書處對該規(guī)程進行全國范圍內(nèi)的意見征求。

二
編寫原則和主要內(nèi)容

1 編寫原則

a）產(chǎn)品的電氣性能應(yīng)滿足配電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行要求

我國高壓電能表的研究始于上世紀(jì)末，2001年，一種基于DSP進行高壓電能處理和光纖隔離的高壓電能表研制成功，2004年研制完成了用光纖電流互感器元件并在高壓端計量電能的高壓電能表，準(zhǔn)確度優(yōu)于0.5級，2006年“一種10kV和35kV三相電子式高壓電能表”獲得中國專利。2006年高壓電能表的國家標(biāo)準(zhǔn)開始編寫。高壓電能表節(jié)省材料和能源，其一體化結(jié)構(gòu)有效地杜絕線路諧振和低壓側(cè)竊電，有利于提高電網(wǎng)安全運行與管理水平。自從2004年在湖南常德市推廣應(yīng)用以來，在配網(wǎng)電能精細(xì)化管理方面發(fā)揮了積極作用，有效地降低了線損，提高了供電效率。高壓電能表在配電網(wǎng)的使用符合國家節(jié)約資源和能源的產(chǎn)業(yè)政策，是傳統(tǒng)高壓計量柜和高壓計量箱的換代產(chǎn)品。

高壓電能表安裝在高壓側(cè)，是供電線路的一部分，因此必須按高壓電力設(shè)備提出電氣性能要求，以保證配電網(wǎng)安全運行。高壓電力設(shè)備的特點是根據(jù)電壓等級規(guī)定絕緣水平，為此高壓電能表的絕緣性能應(yīng)當(dāng)參照GB 1207“電壓互感器” 和GB 1208“電流互感器” 提出，確保不降低電網(wǎng)運行的安全水平。

b) 產(chǎn)品的計量性能應(yīng)優(yōu)于傳統(tǒng)使用的高壓電力計量箱和電能計量柜

我國的配電網(wǎng)是10kV、35kV和66kV電網(wǎng)，10kV高壓電能計量裝置擔(dān)負(fù)著電力公司與10kV高壓電力用戶電費結(jié)算的任務(wù)。除此之外，電力公司還需要通過環(huán)網(wǎng)支路的高壓電能計量裝置對供電線損和電力負(fù)荷分配進行監(jiān)測控制，使電網(wǎng)運行在效益最優(yōu)的狀態(tài)。因此配網(wǎng)高壓電能計量的準(zhǔn)確與否關(guān)系到配電網(wǎng)的經(jīng)濟運行和電力市場的公平與公正。由于配電網(wǎng)電能計量的標(biāo)準(zhǔn)化水平與電力市場的發(fā)展不協(xié)調(diào)，高壓電能計量裝置到現(xiàn)在還只是一種由高壓電流、電壓互感器，電能表及二次接線集成的組合型裝置。國際電工委員會發(fā)布的IEC60736標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11150針對電能表和電能表檢驗裝置規(guī)定了一個基本原則：“所有儀表和測量裝置的誤差都必須進行實際的測量，未經(jīng)測量，僅是以其他測量中計算出來的和引用電壓、電流和功率因數(shù)組合的誤差，不能作為評價裝置基本誤差的依據(jù)”。根據(jù)這個原則，高壓電力計量箱和電能計量柜都不能定義基本誤差，它們的誤差的目前只能通過各單元的不確定度用統(tǒng)計方法進行，得到裝置的電能計量不確定度。而高壓電能表與與高壓電能計量裝置不同的是它們使用電能校驗表臺進行整體誤差檢驗，可以給出儀表的準(zhǔn)確度等級，還可以通過調(diào)校提高電能計量準(zhǔn)確度，實際測量結(jié)果顯示，高壓電能表的準(zhǔn)確度可以達到0.2S級。

c) 按規(guī)程檢定合格的高壓表，安裝到電網(wǎng)使用也不會有顯著的附加誤差

在目前的技術(shù)條件下，實驗室檢定電能表在穩(wěn)頻穩(wěn)壓穩(wěn)流條件下進行。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，某些型號的電能表可以通過實驗室檢定并合格，但在現(xiàn)場使用時會表現(xiàn)出相當(dāng)大的附加誤差。原因是不同廠家生產(chǎn)的電能表有不同的電能算法，有的算法可以滿足穩(wěn)頻穩(wěn)壓穩(wěn)流條件，但在不穩(wěn)定電壓電流下就不能保持原有準(zhǔn)確度。例如有的電能算法基于窗口離散付立葉變換原理，在電能表檢驗臺上表現(xiàn)良好，但現(xiàn)場的電壓電流是波動的，使用這種算法就會有顯著的附加誤差。根據(jù)電工學(xué)原理，電能是瞬時功率的積分，這種算法可以最大限度地減小檢定電源與實際工作電源狀態(tài)不同導(dǎo)致高壓電能表準(zhǔn)確度發(fā)生變化。JJG 596“電子式交流電能表”規(guī)定使用電流電壓乘法器進行電能測量，高壓電能表也強調(diào)了這一要求。

無功功率算法方面，鑒于電工學(xué)的算法難以適應(yīng)實際使用要求，其它已在使用的無功功率的定義也各有優(yōu)缺點，編寫小組認(rèn)為應(yīng)當(dāng)用伴生電流的觀點處理無功功率，而不是簡單地用諧波電壓乘上正交偏移的諧波電流作為無功功率。雖然有自己的觀點，但由于歷史的原因，大家難以取得共識，也難以影響生產(chǎn)企業(yè)，因此沒有在這次編寫的檢定規(guī)程中提及無功功率算法。由于無功電能準(zhǔn)確度只有2級和3級，不會有檢定上的問題。繼續(xù)保持現(xiàn)狀是比較好的選擇。

d) 使用實負(fù)荷線路檢定

高壓電能表與電子式交流電能表在計量原理上沒有區(qū)別，都是通過電流、電壓傳感器取得輸入信號，再通過微處理器（CPU）或模擬乘法器（如時分割乘法器）把電流量與電壓量相乘，然后對時間積分得到電能，因此高壓電能表和電子式交流電能表的檢定方法都可以采用比較法或標(biāo)準(zhǔn)表法，即被檢高壓表與一臺誤差可以忽略的高壓電能表的電能輸出量進行比較，計算出誤差。作為標(biāo)準(zhǔn)器使用的高壓電能表的誤差與低壓校表臺的標(biāo)準(zhǔn)電能表一樣可以通過互感器的誤差、連接線引入的附加誤差與標(biāo)準(zhǔn)電能表的誤差進行綜合后得到。不同的是，電子式交流電能表的電流、電壓輸入端子是獨立設(shè)置的，兩個回路可以沒有電氣上的連接，因此檢定時可以分別加載，即采用虛負(fù)荷法檢定。而高壓電能表的電流電壓傳感器的一次回路有電氣上的連接，電流與電壓需要同時施加，也就是實負(fù)荷線路檢定。因此高壓電能表檢驗裝置必須使用高壓電流互感器和高壓電壓互感器。除絕緣要求不同之外，高壓電能表檢驗裝置的其它要求與GB/T 11150“電能表檢驗裝置”沒有實質(zhì)上的區(qū)別。

2 主要內(nèi)容

a) 適用范圍

目前國內(nèi)生產(chǎn)和使用的高壓電能表，主要用于10kV配電網(wǎng)。從結(jié)構(gòu)上來說，推廣到20kV、35kV電網(wǎng)不存在技術(shù)上的困難。66kV電網(wǎng)使用三臺電壓互感器和二臺電流互感器，110kV及以上的電網(wǎng)使用三臺電壓互感器和三臺電流互感器，這些互感器體積比較大，互相之間有相當(dāng)大的絕緣距離，不宜做成整體式結(jié)構(gòu)。因此作為整體式結(jié)構(gòu)的高壓電能表只適合用在6kV～35kV配電網(wǎng)，作為II類及以下的電能計量設(shè)備使用，其有功電能準(zhǔn)確度0.5S級～1級，無功電能2級或3級。考慮到高壓電能表可以進行整體誤差調(diào)校，可以增加0.2S級，以體現(xiàn)整體誤差理念帶來的技術(shù)進步。除電能計量以外，其它功能如多費率，最大需量、通訊接口等沒有作為檢定規(guī)程的內(nèi)容，而是比照J(rèn)JG 596“電子式交流電能表”檢定規(guī)程的處理方法，如果高壓電能表有這些功能，則按相應(yīng)功能的檢定規(guī)程進行檢定。雖然電能計量柜和高壓電力計量箱是組合式計量裝置，不能算作直接接入式儀表，但從功能方面來說，與高壓電能表相當(dāng)，因此在需要確定它們的準(zhǔn)確度等級時也可以作為高壓電能表檢定。除此之外，作為標(biāo)準(zhǔn)器具使用的標(biāo)準(zhǔn)高壓電能表在使用環(huán)境、絕緣和電磁兼容方面都不需要按電力設(shè)備要求，因此也不適用本規(guī)程。

b) 技術(shù)要求

高壓電能表是高壓電力設(shè)備，為了保證使用的可靠性，采用了與現(xiàn)行高壓輸變電設(shè)備的絕緣水平一致的參數(shù)，包括高壓電能表的工頻耐壓、絕緣電阻等。使高壓電能表絕緣方面的可靠性水平與現(xiàn)行配網(wǎng)用的電流、電壓互感器一致。

為了體現(xiàn)技術(shù)進步，要求直接接入6kV～35kV電網(wǎng)的高壓電能表的準(zhǔn)確度達到GB/T 17215.321靜止式有功電能表（1級和2級）、GB/T 17215.322靜止式有功電能表（0.2S和0.5S級）、GB/T 17215.323靜止式無功電能表（2級和3級）同等的水平。這樣，在基本誤差、影響量誤差（附加誤差），起動、潛動等方面，都與現(xiàn)有的電能表水平相當(dāng)。

高壓電能表相對于電能計量柜和電力計量箱是一個技術(shù)進步，它是一塊表而不是組合裝置，因此高壓電能表在結(jié)構(gòu)上的要求是一個整體式的殼體。

c) 誤差試驗

工作用的電能計量器具原則上要使用具有更高準(zhǔn)確度等級的校表臺檢驗。GB/T 11150－2001“電能表檢驗裝置”和IEC 60736 “Meter Testing Equipments”適用于0.05、0.1、0.2及0.3級的交流電能表檢驗裝置。這兩個標(biāo)準(zhǔn)除了絕緣要求外，也適用于高壓電能表。

d) 絕緣試驗

高壓電能表接入配電網(wǎng)的方式與JB/T 10432－2004三相組合互感器完全相同，因此絕緣要求與試驗方法應(yīng)當(dāng)而且可以采用這個標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容。

三、重要條文內(nèi)容的解釋

1
第3章 概述

對高壓電能表進行定義，說明是一種直接接入6kV～35kV高壓電力線路測量有功電能與無功電能的儀表，由裝入同一殼體內(nèi)包括高壓電流電壓傳感器、高壓供電單元、電能計量單元、內(nèi)置計度顯示單元（若有），通信單元（若有）等組成。其中電能計量單元的工作原理應(yīng)與JJG 596－2012規(guī)定的電子式交流電能表的工作原理相同。

以上提及的高壓供電單元可以使用相電壓或線電壓，也可以使用線電流或相電流，但不能用輔助電源供電。也就是說，只需要接入高壓回路，儀表就能獲得電源開始工作。

以上計度顯示單元既可以安裝在儀表的殼體內(nèi)，還可以使用通訊端子輸出或無線輸出，通過外置單元進行計度顯示。但外置單元不屬于高壓電能表本體，因此沒有提及。

以上提及的高壓電能表的工作原理，實質(zhì)上是界定了使用瞬時功率時間積分的電能算法。這一規(guī)定保證了使用中的準(zhǔn)確度與檢定時的準(zhǔn)確度基本一致。

2
第5.2條標(biāo)志

對高壓電能表的端子進行功能標(biāo)識，其中三相接線的高壓電能表的三相電壓接入端子用A、B、C標(biāo)志，三相電流極性端子用P1標(biāo)志，非極性端子用P2標(biāo)志。儀表的接地端子（若有）用N或接地符號“ ”標(biāo)志。

JB/T 10432“三相組合互感器”的電流端子標(biāo)志比較細(xì)致，采用分相方式，即AP1、BP1、CP1和AP2、BP2、CP2。實際上多數(shù)高壓電能表的生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)把這種標(biāo)志方法簡化了，因為有電壓分相就可以了，不會有誤解誤判。檢定規(guī)程也認(rèn)可簡化標(biāo)志方法。

3
第5.5條可靠性要求

高壓電力設(shè)備的可靠性有很高要求，用年失效率表示，一般不低于0.1%。而電力用電子設(shè)備則用平均無故障時間（MTBF）或平均失效時間（MTTF）表示，一般只有10000h。高壓電能表屬于高壓電力設(shè)備，但由于有電子部分，因此不可能達到電工設(shè)備可靠性水平。對高壓電能表的可靠性進行分析后可以得到以下結(jié)果：電工部分年失效率可以達到0.05%，電能表部分按目前對電子式交流電能表使用的統(tǒng)計，可以達到0.2%～0.5%，因此高壓電能表按年失效率0.2%～0.5%要求。

4
第6.3.3
條 交流耐壓試驗

該條規(guī)定，高壓電能表的交流耐受電壓試驗按GB/T 16927.1第6章進行。試驗頻率由制造廠根據(jù)有利于被檢高壓電能表安全的原則選擇50Hz或150Hz。

有利于被檢高壓電能表安全的意思是這樣的，有的高壓電能表采用電磁式傳感器，有的使用電容式傳感器，對于電磁式傳感器，需要避免發(fā)生磁飽和，因此宜使用150Hz。對于電容式傳感器，需要避免過電流，宜使用50Hz。

5
第6.5條
檢定周期

高壓電能表檢定規(guī)程確定檢定周期的原則是允許有1%的計量器具在檢定周期中間發(fā)生超差，根據(jù)年失效率0.2%～0.5%的情況，分別確定5年～2年的檢定周期。

四
與現(xiàn)行法律、法規(guī)、政策及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性

1
高壓電能計量技術(shù)法規(guī)

現(xiàn)行的高壓電能計量技術(shù)法規(guī)有：

DL/T 448-2000 電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程

SD 109-83 電能計量裝置檢驗規(guī)程

GB/T 16934－1997 電能計量柜

第一個標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了按用電負(fù)荷劃分電能計量裝置的不確定度等級，根據(jù)用電負(fù)荷的大小和重要性分為I類、II類和III類電能計量裝置。DL/T448對不同類別的電能計量裝置，分別規(guī)定電能計量裝置（電能計量柜或電力計量箱）配用的電流互感器、電壓互感器以及電能表的準(zhǔn)確度等級，并在第三個標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16934“電能計量柜”中體現(xiàn)。

由于電能計量裝置（電能計量柜）沒有準(zhǔn)確度等級，與高壓電能表準(zhǔn)確度等級可以相比的是裝置中配用的電能表的準(zhǔn)確度等級。一般來說，高壓電能表中互感器的誤差可以整體壓縮到電能表誤差之中，這樣使得高壓電能表的計量準(zhǔn)確度高于同級的組合式電能計量裝置。因此高壓電能表檢定規(guī)程給DL/T 448提供了把電能計量裝置升級的可能，即原來的電能計量柜也可以執(zhí)行高壓電能表檢定規(guī)程，并根據(jù)實測結(jié)果標(biāo)定它們的準(zhǔn)確度等級，不再需要分別規(guī)定電流互感器和電壓互感器的誤差了。

第二個標(biāo)準(zhǔn)用于電能計量裝置的誤差綜合計算。電能計量裝置的誤差由互感器的合成誤差、二次引線壓降誤差與電能表誤差組成，可以用代數(shù)和合成后得到。而互感器的合成誤差則通過比值差和相位差對電能計量的影響，按三相三線和三相四線分別推算得到。SD 109-83與本檢定規(guī)程的關(guān)系是用于計算高壓電能表校驗裝置的誤差。

2
電能儀表標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)行的電能儀表標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 17215交流電能表的系列標(biāo)準(zhǔn)。GB/T 17215標(biāo)準(zhǔn)系列等效于國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 62052，其中包括有：

GB/T 17215.211：2006
電測量設(shè)備（交流） 通用要求 試驗和試驗條件
11部分：測量設(shè)備
等同IEC 62052―11：2003

GB/T 17215.311：2006
電測量設(shè)備（交流）
特殊要求
11部分：機電式有功電能表（0.5、1和2級）
等同IEC 62053―11：2003

GB/T 17215.321：2006
電測量設(shè)備（交流）
特殊要求
21部分：靜止式有功電能表

（1級和2級） 等同IEC 62053―21：2003

GB/T 17215.322：2006
電測量設(shè)備（交流）
特殊要求
22部分：靜止式有功電能表（0.2S和0.5S級）
等同IEC 62053―22：2003

GB/T 17215.323：2006
電測量設(shè)備（交流） 特殊要求
23部分：靜止式無功電能表（2級和3級）
等同IEC 62053―23：2003

GB/T 17215.331：2006
電測量設(shè)備（交流）
特殊要求
31部分：機電式和電子式儀表的脈沖輸出裝置（僅有二線） 等同IEC 62053―31：1998

GB/T 17215.361：2006
電測量設(shè)備（交流） 特殊要求
61部分：功耗和電壓要求

等同 IEC 62053―61：1998

GB/T 17215.911：2006
電測量設(shè)備（交流） 可靠性
11部分： 一般概念

等同 IEC 62059―11：2002

GB/T 17215.921：2006
電測量設(shè)備（交流）可靠性 21部分：儀表可靠性數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集
等同IEC 62059―21：2002

高壓電能表檢定規(guī)程界定的高壓電能表的誤差與GB/T 17215系列一致。脈沖輸出等功能兼容GB/T 17215系列。可靠性則采用電力設(shè)備的年失效率方法，與GB/T 17215系列不同。

3
電力互感器標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)行的與高壓電能表有關(guān)的電力互感器標(biāo)準(zhǔn)有：

GB 1207－2006 電磁式電壓互感器

GB 1208－2006 電流互感器

JB/T 10432 －2004
三相組合互感器

這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了設(shè)備的絕緣水平和標(biāo)志，高壓電能表表檢定規(guī)程采用了與電力互感器相同的絕緣水平和絕緣試驗方法。

端子標(biāo)志方面則結(jié)合以上標(biāo)準(zhǔn)進行個性化的表述，即電壓標(biāo)志與三相組合互感器的標(biāo)志一致，但電流標(biāo)志按GB 1028規(guī)定。

五 貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議

硬件方面，貫徹高壓電能表檢定規(guī)程需要檢定機構(gòu)建設(shè)相應(yīng)的計量標(biāo)準(zhǔn)裝置。軟件方面則需要編寫配套的標(biāo)準(zhǔn)，包括高壓電能表檢驗裝置技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及其檢定規(guī)程。盡管原則上可以考慮把這兩個標(biāo)準(zhǔn)增加到目前的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11150－2001“電能表檢驗裝置”和檢定規(guī)程JJG 597－2005 “交流電能表檢定裝置”內(nèi)容中，但由于與這兩個標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的IEC標(biāo)準(zhǔn)沒有高壓電能表內(nèi)容，為了不影響國際標(biāo)準(zhǔn)的等同采用，建議高壓電能表檢驗裝置的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和檢定規(guī)程另外編寫。

六 主要試驗驗證情況

1
準(zhǔn)確度

為了驗證標(biāo)準(zhǔn)提出的高壓電能表準(zhǔn)確度要求是否合理可行，用浙江華采科技有限公司生產(chǎn)的有功0.5S級、無功3級，額定電壓10kV的高壓電能表作為樣品，送到山東省計量院進行誤差試驗，山東計量院按山東省地方計量檢定規(guī)程進行檢定，檢定合格并出具檢定證書。證書給出的試驗結(jié)果見附件1。

2
絕緣試驗

為了驗證標(biāo)準(zhǔn)提出的高壓電能表絕緣試驗是否合理可行，用武漢國測科技有限公司生產(chǎn)的有功0.5S級、無功3級，額定電壓10kV的高壓電能表作為樣品，送到電力工業(yè)電氣設(shè)備質(zhì)量檢驗測試中心（武漢高壓研究所）進行了絕緣試驗，試驗合格并出具了試驗報告，證書給出的試驗結(jié)果見附件2。