基于負荷曲線的電量更正計算分析

劉　芬

(廣東電網(wǎng)公司佛山供電局，佛山 528200)

0　引言

電能計量裝置是供用電雙方進行電能貿(mào)易結(jié)算的工具，同時也是企業(yè)加強內(nèi)部管理，實行經(jīng)濟核算不可少的手段，因此其準(zhǔn)確性、正確性一直以來都受到供用電雙方的重視。引起電能計量異常的原因有多方面，包括了計量器具的配置合理性、計量器具本身的誤差、接線方式的選擇和回路安裝質(zhì)量等。由于錯誤接線造成的計量誤差顯得尤為突出，也成為了計量管理中最為關(guān)注和重點防范的環(huán)節(jié)，各種資料中針對錯誤接線下更正系數(shù)的分析理論也較為詳盡和完整，是解決計量裝置錯誤接線導(dǎo)致的計量異常問題的主要分析方法。但是，相對而言對于因計量裝置運行故障造成的計量異常，目前尚未有比較合理的計算和分析方法，若作為錯誤接線進行參照分析，確定的更正系數(shù)存在較大偏差，對電能計量的公平性有一定的影響。本文針對計量裝置運行故障情況進行分析，結(jié)合電子式電能表計量原理，論證提出在計量自動化條件下實現(xiàn)計量異常電量更正計算的方法。

1　更正系數(shù)的定義及計算方法

更正系數(shù)K定義為：計量裝置正確接線下用戶消耗的真實功率值P真與錯誤接線下形成的虛假功率值P計之比，即

K=P真/P計

(1)

一般通過錯誤接線下接進電能表所有電流電壓檢的相量圖可求出P計，從而推算出K，有了K的值就可以推算出該抄表期內(nèi)用戶的真實用電量W真

(2)

其中正確計量方式下的P真是固定不變的，對于三相平衡的電力負荷系統(tǒng)存在：

三相四線三元件有功計量：P真=3U相I相cosφ

2　存在問題及解決辦法

對于計量故障，如由于二次回路中端子接觸不良等運行原因造成的一相電壓偏低，在實際處理時一般按缺相進行分析，或是讀取故障查處時的瞬時電流、電壓相量圖作為依據(jù)，計算確定計量異常期間的P計。這種處理方法存在以下兩方面的不足：

1)讀取瞬時電流、電壓相量圖作為計算依據(jù)的方式比較接近計量異常期間的實際運行情況，但其數(shù)據(jù)僅反映現(xiàn)場處理時的回路情況，由于接觸異常的特點是不穩(wěn)定，接觸點的阻值有一個逐漸增大的過程，且數(shù)值往往隨時間有較大且不規(guī)律的跳變，僅憑現(xiàn)場處理期間的短時數(shù)據(jù)難以完全反映計量異常期間的真實過程，因此這樣計算確定的P計存在一定的偶然性。

2)接觸不良時電壓的幅值往往低于正常值，但并不為零，對于電子式電能表，其輸入也并不為零。根據(jù)電子式電能表的工作原理分析可知當(dāng)輸入端電壓或電流不為零時，采樣和乘法運算依然進行，尤其對于計量異常時間較長的計量裝置，期間所累積的電量不可忽視。如果簡單的將異常按缺相處理，即將異常相的電壓視為零，就會得到該相涉及的計量元件功率為0的結(jié)論，必然導(dǎo)致P計偏小，從而K則偏大。

從以上分析可知，要合理確定非接線錯誤下的計量異常期間的更正系數(shù)，最好的方法是盡可能獲取期間詳細的負荷曲線變化數(shù)據(jù)，使P計盡量接近電能表在異常期間實際計量的功率。在實現(xiàn)了計量自動化的條件下，電能表可以將其采集的電流、電壓、功率因數(shù)和功率等負荷曲線數(shù)據(jù)按設(shè)定的時間間隔上傳主站系統(tǒng)，這為實現(xiàn)計量異常期間K的合理推算提供了可能。

3　應(yīng)用負荷曲線數(shù)據(jù)進行電量更正計算的方法

電能表所記錄的功率可先按元件計算，每一元件實際所接電壓、電流及電壓與電流間夾角的余弦的乘積即為該元件的功率，再將各元件功率相加就可得到總的功率。

以三相三線兩元件式電能表為例，此時，式(1)可以表示為

(3)

實際計算時，式(3)中的各數(shù)據(jù)項均可以從計量自動化系統(tǒng)中讀取相應(yīng)區(qū)間的采樣數(shù)據(jù)，取其平均值再代入計算得到更正系數(shù)K。將K值以及相應(yīng)的W計代入式(2)即可計算出W真。

4　實例分析

以某10kV高供高計用戶計量裝置c相高壓熔斷器燒斷為例。其電壓互感器接線方式為VV接法，電能表為三相三線接線方式。現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)電能表c相缺相，實測cosφ=0.94。其相量分析如圖1所示。

圖1　斷C相時二次電壓相量圖

由于b相接地，此時Ucb為0，則

由此可見，K1與K2的偏差非常大。這是由于有二次殘壓的接入使電能表故障相元件依然累計電量，完全忽略此值所計算出的K1值必然較真實值偏大。

需要指出的是，根據(jù)式(2)計算的W真，除了與K值相關(guān)，還與計量異常時段內(nèi)的W計相關(guān)，所以要從整體上判斷W真的準(zhǔn)確性，還必須考慮異常時段的確定方式。對于相量分析方式，一般采取定義失壓閥值(一般取70%Un)的方式來確定計量異常的開始時間，當(dāng)電壓幅值跌落到閥值以下時視為0，則讀取時段內(nèi)的電量作為W計。這實際上是對異常期間記錄電量的一種近似的估算，如圖2所示，t1至t2為故障時段，若設(shè)電壓恢復(fù)Un時的電量值為W恢復(fù)，而電壓向下穿越70%Un時的電量值為W故障，那么W計=W恢復(fù)-W故障，其中W恢復(fù)對應(yīng)于圖中B點時的電量值，其數(shù)值大于Ucb=0時的D點電量值；W故障對應(yīng)于A點的電量值，其數(shù)值小于Ucb為正常Un時的C點電量值。因此，計算得到的W計是偏大的，因為它忽略了電壓從正常范圍跌落到閥值時由于電壓降低而少計量的電量，以及電壓從閥值下降到異常消除之前的期間，由于電壓不為0而多計量的電量。以偏大的W計參與計算得到W真， 必然進一步增大了計算值與真實值的偏差。

圖2　電壓幅值圖

而對于基于負荷曲線數(shù)據(jù)的代入計算方式，通?？梢詫惓５陌l(fā)生時間精確到電壓幅值持續(xù)變化超過正常范圍時的第一個采樣點，因而所確定的W計和相應(yīng)K值更接近于實際情況，由此可以最大限度的避免因估算帶來的誤差。

5　總結(jié)

應(yīng)用負荷曲線數(shù)據(jù)進行更正系數(shù)的分析和計算的優(yōu)點在于：1)負荷曲線數(shù)據(jù)反映實際負荷變化情況，基于實測數(shù)據(jù)推算的更正系數(shù)和更正電量與計量異常的發(fā)生和發(fā)展過程吻合，避免了因數(shù)值估算帶來的誤差；2)以實測值代入計算的方式方便、直觀，避免了因錯誤接線及相量圖分析失誤而導(dǎo)致的計算錯誤。

在計量自動化系統(tǒng)可靠性越來越高的條件下，負荷曲線的相關(guān)數(shù)據(jù)均可以通過系統(tǒng)方便的讀取，這為應(yīng)用這些數(shù)據(jù)進行更正系數(shù)的計算提供了便利。采用采樣數(shù)據(jù)計算更正系數(shù)的方法符合電子式電能表的工作原理，且簡單直觀，提高了計算的準(zhǔn)確性，保證了電能計量的公平性，是計量自動化服務(wù)于電能計量管理的直接體現(xiàn)，值得提倡。

[1]孫褆.電能計量新技術(shù)與應(yīng)用.北京：中國電力出版社，2010

[2]張利生.電力網(wǎng)電能損耗管理及降損技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2004

[3]趙全樂.線損管理手冊[M].北京：中國電力出版社，2007

[4]金希柱，等.三相三線組合互感器運行中常見計量故障分析[J].計量技術(shù)，2012(12)

[5]鄭薦中，等.電能表動態(tài)特性實驗研究[J].電測與儀表，2011(3)