К ВОПРОСУ О ПОГРЕШНОСТИ ИНДУКЦИОННЫХ СЧЕТЧИКОВ ПРИ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Шынгазиева Айдана Жарылгапкызы

студентка 3 курса, кафедра информатика и информационные технологии, ТПТК, г. Талдыкорган, Казахстан

E-mail: NurMarECT@mail.ru

Сакабаев Нурлан Кенесович

научный руководитель, кафедра информатика и информационные технологии, ТПТК, г. Талдыкорган, Казахстан

Рассмотрены составляющие погрешностей индукционных счетчиков в реальных условиях эксплуатации. Статистические характеристики распределений погрешностей указывают на нарушение качества учета расхода электрический энергии. Требуется совершенствование системы учета расхода энергии в жилых многоквартирных домах.

Целью данной работы  являлось измерение и анализ погрешностей приборов учета расхода электрической энергии абонентами многоквартирных жилых домов.

В качестве экспериментальных домов были взяты 70-ти квартирный (№ 57, ул. Туркебаева) и 100-квартирный (№ 50, ул. Брусиловского) жилые дома. Учет расхода электрической энергии в этих домах осуществляется счетчиками типов: СО-2, СОИ-2м, СО-И446, СО-И446М, СО-И449М, СОИ-2М2, СО-5у и СО-И449М1-2. Счетчики СОИ-2М и СО-И446 составляют заметное большинство. Все счетчики выпущены с заводов в 1959‑1983 г.г. и без поверки эксплуатируются значительно большее время, чем дозволенный срок работы. Часть счетчиков размещены в стандартных этажных щитах, а часть счетчиков установлена в квартирах. Крышки ряда счетчиков не имеют целых пломб или вообще отсутствуют.

Погрешность счетчиков определялась путем регистрации показаний переносного образцового прибора типа ST 1000 C класса точности 0,5. Помимо погрешности этим же прибором определялись: действительное значение активной мощности Р, напряжение, ток и коэффициент мощности на клеммах счетчиков. Измерения проводились в течении двух дней в характерные моменты времени суточного графика электропотребления (1-й столбец таблицы 1). С целью обеспечения однородности результатов каждое измерение на каждом счетчике выполнялось подряд трижды.

Погрешности счетчиков являются случайными величинами. Случайность величин предопределена: случайностью электрической нагрузки, уровнем сетевого напряжения, частотой напряжения в сети, температурой окружающей среды, углом сдвига фаз между векторами напряжениям и токам, степенью исправности узлов самого счетчика. Вследствие этого возникает необходимость электрические параметры сети и погрешности счетчиков обрабатывать статистически, на основе вероятностных представлений, которые отвечают механизму случайного образования погрешности результата измерения.

На рисунке 1 изображены гистограмма распределения реальных погрешностей группы счетчиков (а) и соответствующая гистограмма распределения фактически потребленной мощности (б) в доме Туркебаева 57, по данным замеров произведенных в 9⁰⁰, 17. 01. 12.

а – погрешности счетчиков;  б – потребляемая мощность квартирами

Рисунок1 – Гистограмма распределения погрешностей и потребления мощности.

Из рисунка гистограммы распределения погрешностей ясно видно, что один счетчик является дефектным, так его погрешность составляет -63 %. Счетчики с отрицательными погрешностями 20-30 % можно отнести к группе счетчиков непригодных для эксплуатации в определенные часы суток. Такая величина погрешности определяется весьма малой нагрузкой в определенные часы суток, когда индукционные счетчики с номинальным током в 10А её не учитывают, а также влиянием внешних доминирующих факторов. Анализ гистограммы на рисунке 1^а показывает, что соотношение отрицательных и положительных погрешностей счетчика определяет величину средней погрешности как σ=-6,2 %.

Среди числовых характеристик случайной величины вызывает интерес оценки среднего значения и среднего квадратического значения погрешностей. В таблице 1 представлены оценки среднего σ, среднего квадратического σ_δ значений погрешностей счетчиков. Аналогичные значения представлены и для нагрузки: Р, σ_p.  Расчеты проведены по формулам приведенным в [1].

Таблица 1.

Статистические параметры распределений погрешностей и потребляемой мощности

Примечание: Числитель – дом Туркебаева 57,
Знаменатель – дом Брусиловского 50.

В математической статистике погрешность измерений  определена как систематическая погрешность. При определений случайных погрешностей систематическую погрешность необходимо исключить. Для этого необходимо произвести центрирование значений гистограммы распределения погрешностей, т.е. её необходимо сдвинуть вправо на 6,2 %. При этом систематическая погрешность будет равна нулю и останется только случайная составляющая этой погрешности. Однако в этом случае часть  счетчиков, имевших при измерении отрицательную погрешность, примет положительное значение, что заведомо приведет к занижению количества счетчиков имеющих отрицательную погрешность.

Известно, что источником систематических погрешностей могут быть три компонента измерения: метод измерения, сами счетчики, как средство измерения, и экспериментатор. Применявшийся метод измерения один – метод сличения, экспериментатор – один. Следовательно систематическая погрешность определятся только инструментальной погрешностью в реальных условиях эксплуатации.

Оценки σ связаны с нагрузкой: в часы вечернего максимума нагрузки они меньше, а в часы утреннего минимума нагрузки – больше. Тем не менее, из данных, приведенных в таблице 1 невозможно вывести закономерность определяющую взаимосвязь между среднеквадратическим отклонением и нагрузкой. В конкретном измерении каждая элементарная погрешность получает конкретную реализацию. Следовательно оценка среднего значения погрешности представляет собой алгебраическую сумму реализаций её составляющих: степень износа, нагрузка, напряжение, коэффициент мощности. По существу это есть нагрузочная характеристика счетчика, смещенная в сторону отрицательных погрешностей.

Другая важная характеристика случайной погрешности – среднее квадратическое отклонение σ_δ (стандарт отклонения). Эта оценка является весьма устойчивой величиной. Если это значение погрешности вычисляется на основе 15-30-ти отдельных наблюдений, то оно практически уже не изменяется при дальнейшем увеличении числа измерений. Известно, что при определении границ погрешностей счетчиков в расчетах произвольно принимают определяющую погрешность как σ, либо 2 σ, либо 3 σ. При нормальном законе распределения вышеприведенные значения σ будут соответствовать интервалам доверительной вероятности равным 0,67; 0,95 или 0,97.

В [2] рекомендуется определять интервал погрешностей как вероятную погрешность, равную ∆=2/3 σ_δ.  Это означает, что половина из всех встречающихся погрешностей будет меньше значение , а вторую половину будут составлять погрешности больше этого значения. В нашем случае определяющая погрешность была выбрана с доверительной вероятностью 0,5, что при расчетах позволило с наибольшей достоверностью определить фактические границы значений  погрешности счетчиков. При принятом значений доверительной вероятности погрешность электросчетчиков определялась как

δ =±2/3 σ_δ.

В этом случае, и систематические, и случайные погрешности счетчиков должны рассматриваться как случайные величины.

Выводы:

1.     При измерении погрешностей счетчиков, их величины, как и величины числовых характеристик их распределений, необходимо рассматривать как случайные величины. Величины этих погрешностей можно суммировать только методами матстатистики.

2.     Счетчики эксплуатирующиеся в жилых домах имеют значительные отрицательные погрешности, что ведет к недоучету израсходованной электроэнергии.

3.     Электросетевым компаниям необходимо интенсифицировать модернизацию систем учета расхода электроэнергии путем замены индукционных счетчиков на электронные счетчики, которые имеют большую чувствительность и более высокий класс точности.

Список литературы:

1. Рабинович С. Г. Погрешности измерений. –Л.: Энергия, 1978, ‑ 262 с., ил.

2. Новицкий П. В. Основы информационной теории измерительных устройств. –Л.: Энергия, 1968, ‑ 248 с., ил.