1背景
JJG 1187—2022《直流标准电能表检定规程》由市场监管总局于2022年12月7日发布，并于2023年6月7日起正式实施。
传统电网中，电能主要以交流形式输配和使用，随着光伏等新能源大规模接入、电动汽车等新型用电设备的快速普及，直流电能计量场景开始涌现。例如，雄安新区已试点部署375伏和48伏直流配电网，在直流配电网中使用直流电能表进行计量；铁塔基站采用直流供能，河南等省已开展铁塔基站直流电能计量；电动汽车非车载充电机计量电动汽车直流充电电能，截至2023年第一季度我国在运电动汽车非车载充电机超过82万台[1]。同时，直流电能技术标准体系正在日趋完善。对于工作计量器具，已发布GB/T 33708—2017《静止式直流电能表》、GB/T 29318—2012《电动汽车非车载充电机电能计量》、DL/T 1484—2015《直流电能表技术规范》；对于计量标准装置，直流标准电能表的行业标准、直流电能表检定装置的国家标准和行业标准正在制定。
为适应直流电能计量快速发展的形势，近年来直流电能计量体系也在加速构建。JJG 842—2017《电子式直流电能表检定规程》、JJG 1149—2022《电动汽车非车载充电机检定规程》、JJG 1186—2022《直流电能表检定装置检定规程》均已发布，直流电能计量器具检定系统表正在制定。JJG 1187—2022是直流电能计量体系的重要组成部分，规范了直流标准电能表最重要的计量技术要求和检定方法，打通了直流电能从国家量值源头向工作计量器具量值传递的技术路径。
2主要内容及重点解读
规程编制中，主要参考了JJG 1085—2013《标准电能表检定规程》的相关内容，以及JJG 842—2017、JJG 1149—2022、GB/T 33708—2017的技术指标需求，并与JJG 1186—2022编制组保持密切沟通，确保直流电能计量体系术语、技术指标的一致性。
2.1 规程主要内容
JJG 1187—2022正文主要分为6个部分。第一部分范围，明确规程适用于直流标准电能表的首次检定、后续检定和使用中检查。第二部分术语，定义了纹波和纹波系数。第三部分概述，简述直流标准电能表的结构、功能及输入输出方式等。第四部分计量性能要求，规定了直流标准电能表的电能最大允许基本误差限，以及对输入、输出、显示、控制、起动、停止以及测量重复性的技术指标。第五部分通用技术要求，规定了直流标准电能表的外观、绝缘及热稳定性应满足的技术要求。第六部分计量器具控制，规定了检定环境条件、检定装置及主要配套设备的要求，明确了检定的项目以及相对应的检定方法，对各功能检定点做了详细规定，并给出了误差计算公式和必要的常数换算公式，约定了数据修约的要求和检定合格的判定及不合格的处理方法，明确了直流标准电能表检定周期不超过1年。JJG 1187—2022附录给出了测量数据修约的方法、检定原始记录格式、检定证书/检定结果通知书内页格式式样和检定结果页式样。
2.2 重点解读
2.2.1纹波衡量
JJG 1187—2022中定义纹波是“在直流电压或电流中，叠加在直流上的交流分量”。纹波是直流电能计量中很有特色的影响量，产生的原因包括交流电源整流稳压、测量线路干扰耦合、线路中高频开关切换等。
在一些标准中，用纹波峰谷值之差或之差的一半等峰值相关参数衡量直流纹波[2]。但通过调研设备厂家发现，在实际测量中，相对于纹波峰值，厂家更关注纹波有效值。同时我们认为，在直流电能测量中可能包含多种频率的纹波，这些纹波类似于干扰测量结果的噪声，衡量噪声的重要指标是信噪比，在信噪比计算中使用噪声功率，而有效值相对于峰值更适合反映噪声功率[3]。从实际需求和理论分析两个角度考虑，我们认为用纹波有效值衡量纹波含量更加合适。因此，在JJG 1187—2022中用有效值定义了纹波系数：输出纹波电压（电流）交流分量的有效值与输出直流电压（电流）之比。
2.2.2电流输入方式
GB/T 33708—2017中建议，直流电能表输入电流在100 A（含）以下时电流直接接入，100 A以上时电流间接接入[2]。电流间接接入是指将直流大电流转化为相应的小电压或小电流再输入直流电能表，实现转化的器件可以是分流器、零磁通互感器、霍尔传感器、隧道磁阻传感器（TMR）等[4]。实际中在运直流电能表最主要的应用场合是电动汽车非车载充电机，主要采用经分流器的电流间接接入方式。目前,直流电能表外附分流器的输出电压典型额定值是75 mV。分流器输出电压高有利于获得更准确的测量结果，但会造成更大的功耗。随着技术的进步和低碳绿色发展的推进，分流器输出电压越来越小，已出现输出电压额定值为50 mV、25 mV的分流器。
为满足直流电能表的溯源需求，目前市场上的直流标准电能表通常均设计了电流直接输入方式和小信号电压输入方式。因此，JJG 1187—2022中对这两种输入方式的溯源方法、技术参数均做出了规定，并要求直流标准电能表应分别标注电流直接输入方式与小信号电压输入方式的准确度等级，如统一标注，则表示两种输入方式的准确度等级相同。
2.2.3 电能基本误差
（1）负载电压和负载电流范围
JJG 1187—2022中规定直流标准电能表的电能最大允许误差时采用了规定“测量范围”的方式，即在最大、最小输入电压和最大、最小输入电流范围内满足最大允许误差要求，最大、最小输入电压和最大、最小输入电流应在外观上标识。这与一些标准中用基本电流或额定电流为参考点衡量最大允许误差的方式不同。采用“测量范围”方式的考虑是：第一，直流标准电能表具有多个量程，测量对象的量值范围多种多样，与直流电能表不同，不存在“额定电流”或“基本电流”的概念；第二，测量范围是衡量直流标准电能表的重要指标之一，在外观中明确测量范围，更方便让用户根据使用需求选择直流标准电能表，也更容易分辨直流标准电能表的性能优劣；第三，在厂家、用户关于直流标准电能表的相关交流中，也更习惯使用“表的测量范围是多少？”这种表述方式。“测量范围”表述方式也借鉴了电动汽车交流充电桩、非车载充电机的检定规程[5][6]。
（2）小信号电压输入方式的电能最大允许误差
JJG 1187—2022中对小信号电压输入方式直流电能表的准确度范围有特殊规定，对5mV以上和以下有不同的电能最大允许误差要求，这是根据试验数据确定的。在电压较小时，代表电流的电压输入回路信噪比低，更难获得准确测量结果。
2.2.4显示
JJG 1187—2022中规定，直流标准电能表应有脉冲输出功能，可有电能值或误差的显示。脉冲输出是提升直流标准电能表检测效率及准确性的必备手段，而显示仅作为直流标准电能表使用和检测时的辅助参考。如有显示，标准电能表的电能值显示位数、误差显示分辨力等指标，电能显示值清零、自动复零或自动转换显示等功能应满足规程要求。
2.2.5稳定性
（1）时间稳定性
JJG 1187—2022中规定的直流标准电能表时间稳定性相关指标有3个，测试方法和目的分别是：
连续工作4 h电能基本误差改变量。测试方法是，预热结束时，测量1次电能基本误差，以后每隔1 h测量1次电能基本误差，共测5次，计算误差改变量。测试目的是，直流标准电能表每天有效工作时间在4个小时左右，在工作时间内电能基本误差不应有太大改变。
24小时内的电能基本误差改变量。测试方法是：直流标准电能表在确定电能基本误差之后关机，在实验室内放置24小时，再次测量电能基本误差，计算误差改变量。测试目的是，直流标准电能表每天工作时需要重新开机，开机后电能基本误差不应有太大改变。
检定周期内变差。测试方法是，计算上次检定各点的基本误差与本次对应点的基本误差差值的绝对值。测试目的是，直流标准电能表器件老化等引起的电能基本误差改变应在一定范围内[7]。
（2）热稳定性
JJG 1187—2022中要求，制造商应给出直流标准电能表达到稳定状态所需的预热时间。直流标准电能表在实际使用中需要开机预热，使内部精密电阻等元器件达到热平衡，以保证测量数据稳定。为使检测时间不至过长并提升可操作性，要求0.05级及以下标准电能表所需的预热时间一般不超过半小时，根据测试结果，目前直流标准电能表基本可达到此指标。
3 规程执行过程中应注意的问题
3.1 对直流电能表检定装置的要求
JJG 1187—2022中要求，若检定0.02级直流标准电能表，使用的0.01级直流电能表检定装置要加修正值。按照惯例，标准装置要比被检表高两个准确度等级，但0.02级标准电能表准确度较高，在直流、交流标准电能表的检定中均采用0.01级检定装置加修正值的形式完成检定，JJG 1187—2022是对这种实践方式加以确认和强调。
3.2 对检定点的要求
需要注意，实际检定中电能测量基本误差检定点需要覆盖JJG 1187—2022中的两个要求：极限值，即最大电压、最小电压、最大电流、最小电流的4个组合值；量程值，即应覆盖所有电压、电流量程。
作者：卢达 中国电力科学研究院有限公司 刘钺 中国计量科学研究院
