電能表四象限計量在電量退補中的應(yīng)用研究

徐高升

（國網(wǎng)南京供電公司，南京210019）

電能表四象限計量在電量退補中的應(yīng)用研究

徐高升

（國網(wǎng)南京供電公司，南京210019）

1 傳統(tǒng)電量退補法的存在問題

電能計量裝置計量準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟效益,當(dāng)電能計量裝置發(fā)生故障時,需要采用對應(yīng)方法對漏計或多計的電量進(jìn)行退補。三相三線高壓計量電能表的錯誤接線導(dǎo)致的差錯電量相對較大,退補較為復(fù)雜。因此,有必要對三相三線高壓計量電能表常見錯誤接線進(jìn)行單獨分析并設(shè)計相應(yīng)的電量追補方法,從而減少因電能表的錯誤接線故障可能帶來的重大經(jīng)濟損失。

目前三相三線高壓計量電能表錯誤接線電量退補方法主要分為更正系數(shù)法和比較法(比對法）,更正系數(shù)法是利用用電負(fù)載功率進(jìn)行計算退補電量,通常在電能表錯誤接線期間,因負(fù)載變化,功率因數(shù)難以準(zhǔn)確確定,電量退補會產(chǎn)生誤差。比較法一般利用主、副表,用電信息采集裝置,線路對側(cè)計量表計,總、分表以及同期抄表等所記錄或抄錄的電量進(jìn)行比對,計算出退補電量。其方法相對繁瑣,往往一些條件缺少或不確定,即造成退補誤差。

針對傳統(tǒng)電量退補法應(yīng)用于電能表錯誤接線電量退補存在的問題,為深入了解三相三線智能電能表在發(fā)生錯誤接線時計量功能的變化,本文根據(jù)智能電能表計量的工作原理,通過對常見的23種錯誤接線進(jìn)行理論分析,充分利用智能電能表四象限計量原理,推導(dǎo)出一種新型差錯電量退補公式。該公式可直接利用電能表在錯誤接線時所記錄的正、反向有功和四象限無功電量,準(zhǔn)確地計算出實際消耗的電量。與傳統(tǒng)電量退補法相比,本方法具有更高的準(zhǔn)確性和可靠性,并且實施簡單。

2 電能表四象限計量

將電能表計量用一個平面坐標(biāo)系來描述,通常將橫軸定義為有功功率,縱軸定義為無功率,二個軸將一個平面劃分為4個區(qū)域,右上角區(qū)域為Ⅰ象限,按逆時針以次為Ⅱ象限、Ⅲ象限、Ⅳ象限。Ⅰ、Ⅱ象限無功定義為正向無功,Ⅲ、Ⅳ象限無功定義為反向無功,見圖1所示。

圖1 電能計量四象限劃分圖

目前智能電能表運行時顯示屏左上角所顯示運行象限圖與圖1基本一致。智能電能表安裝計量電力客戶消耗電量,在接線正確時,其運行在Ⅰ象限或Ⅳ象限。負(fù)載為感性時,運行在Ⅰ象限;負(fù)載為容性時,運行在Ⅳ象限。當(dāng)電力客戶出現(xiàn)向電網(wǎng)輸送有功功率時(如：有發(fā)電機發(fā)電上網(wǎng)）,其運行在Ⅱ象限或Ⅲ象限。負(fù)載為感性時,運行在Ⅲ象限;負(fù)載為容性時,運行在Ⅱ象限。

3 電能表相量圖分析

本文以三相三線接線方式的電能表為例進(jìn)行分析。三相三線電能表一般采用“二瓦計法”正確接線方式,即第一路連接,第二路連接、,如圖2所示。

圖2 電能表正確計量接線圖

圖3 有功相量圖

圖4 無功相量圖

根據(jù)如圖3所示的相量圖,求出有功功率表達(dá)式如下：

·第一元件功率

·第二元件功率

·總功率

根據(jù)如圖4所示的相量圖,求出無功功率表達(dá)式如下：

·第一元件功率

·第二元件功率

·總功率

4 錯誤接線分析及電量退補計算方法

本文根據(jù)智能電能表的工作原理,采用以上相量圖分析法,畫出表計在錯誤接線時計量有功和計量無功相量圖,求出有功和無功功率表達(dá)式,推導(dǎo)出一種新型差錯電量退補公式,簡稱電量退補“公式法”。

4.1 錯誤接線時相量圖分析

圖5 有功相量圖

圖6 無功相量圖

根據(jù)如圖5所示相量圖,求出這種錯誤接線方式時的有功功率表達(dá)式如下：

·第一元件功率

·第二元件功率

·總功率

根據(jù)如圖6所示相量圖,求出這種錯誤接線方式時的無功功率表達(dá)式如下：

·第一元件功率

·第二元件功率

·總功率

這種錯誤接線時在不同負(fù)荷狀態(tài)(感性、容性)下運行象限為：①在感性負(fù)載時,電能表運行在Ⅱ象限,有功電量示度數(shù)WP記錄在反向有功總電量(-WP),無功電量示度數(shù)WQ記錄在Ⅱ象限(+WQ);②在容性負(fù)載時,電能表運行在Ⅰ象限,有功電量示度數(shù)WP記錄在正向有功總電量(+WP),無功電量示度數(shù)WQ記錄在Ⅰ象限(+WQ)。

4.2 電量退補計算方法

通過對正確接線和錯誤接線時電能表所記錄的電量比較發(fā)現(xiàn),錯誤接線后的電能表所記錄的電量與正確電量存在較大差異,需要進(jìn)行校正。在上述錯誤接線理論分析的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)電量退補公式。

正確有功電量計算公式

4.3 小結(jié)

三相三線電能表常見23種接線如下表1所示,表中第1種接線為正確接線,其它為錯誤接線。

表1 電能表常見23種接線列表

采用與上述錯誤接線理論分析相同的方法,可以推導(dǎo)得出表1中電能表常見錯誤接線電量退補計算公式。由于論文篇幅所限,本文僅列出1—9種錯誤接線的電量退補計算公式列表,如下表2所示。

5 實驗與結(jié)果分析

以型號為DSZ331智能電能表進(jìn)行錯誤接線時退補電量準(zhǔn)確度實驗,該表具有四象限電能測量記錄功能,表規(guī)格參數(shù)為：額定電壓3×100 V;額定電流3×5 A;有功0.5S級,無功2.0級;表常數(shù)20 000 imp/kWh。

實驗方法：將2只被試表安裝在電能標(biāo)準(zhǔn)裝置上,一只為正確接線,另一只為錯誤接線(接線方式：,分別實施感性負(fù)載、容性負(fù)載與模擬現(xiàn)場運行負(fù)載實驗。通過實驗數(shù)據(jù),利用“公式法”計算出故障期間正確電量與正確接線電能表記錄的電量相比對,驗證退補電量“公式法”正確性。

(1）感性負(fù)載實驗

根據(jù)下表3所示的感性負(fù)載實驗條件,采用“公式法”對錯誤接線時電量進(jìn)行校正。

錯誤接線時正確有功電量

錯誤接線時正確無功電量

表2 電能表常見錯誤接線電量更正系數(shù)和計算公式列表

表3 感性負(fù)載實驗數(shù)據(jù)表

利用“公式法”計算出錯誤接線時正確有、無功電量與正確接線電能表所計電量一致。

(2）容性負(fù)載實驗

根據(jù)下表4所示的容性負(fù)載實驗條件,采用“公式法”對錯誤接線時電量進(jìn)行校正。

錯誤接線時正確有功電量

錯誤接線時正確無功電量

表4 容性負(fù)載實驗數(shù)據(jù)表

利用“公式法”計算出錯誤接線時正確有、無功電量與正確接線電能表所計電量一致。

(3）模擬現(xiàn)場運行實驗

在表計發(fā)生錯誤接線期間,一般不知道運行負(fù)載的情況,負(fù)載可能為感性或容性,也可能為感性或容性交替變化,因而不能獲得準(zhǔn)確的平均功率因數(shù)。對有些錯誤接線,在同為感性或容性負(fù)載下,功率因數(shù)變化時,表計運行計量的象限區(qū)域也會發(fā)生變化,如同感應(yīng)式電能表的轉(zhuǎn)盤正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。

實驗方法：在電能表運轉(zhuǎn)期間不斷改變負(fù)載大小,以及改變性質(zhì)為感性或容性,并在同性質(zhì)負(fù)載下,改變功率因數(shù)的大小,實驗數(shù)據(jù)見表5。

表5 模擬現(xiàn)場運行實驗數(shù)據(jù)表

根據(jù)表5所示的負(fù)載實驗條件,采用“公式法”對錯誤接線時電量進(jìn)行校正。

錯誤接線時正確有功電量

錯誤接線時正確總無功電量

利用“公式法”計算出錯誤接線時正確有、無功電量與正確接線電能表所計電量一致。

6 結(jié)束語

論文根據(jù)電能表計量的工作原理,對常見的23種錯誤接線進(jìn)行理論分析,在此基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出一種新型差錯電量退補計算公式,并通過實驗驗證了正確性。與傳統(tǒng)電量退補方法相比,新型差錯電量退補計算公式可直接利用電能表在錯誤接線時所記錄的正、反向有功和四象限無功電量,準(zhǔn)確地計算出實際消耗有功電量,具有更高的準(zhǔn)確性和可靠性,并且實施簡單。D

Study and application of power meter four?quadrant measurement in power compensating

XU Gao?sheng
(State Grid Nanjing Power Supply Company,Nanjing 210019,China）

通過對常見的三相三線高壓計量方式的23種錯誤接線進(jìn)行理論分析,推導(dǎo)出一種新型差錯電量退補公式。該公式可直接利用電能表在錯誤接線時所記錄的正、反向有功和四象限無功電量,準(zhǔn)確地計算出錯誤接線期間實際消耗的電量,避免了利用功率因數(shù)計算退補電量的更正系數(shù)法或比較法等傳統(tǒng)退補方法,因一些退補因數(shù)難以確定而帶來的退補誤差。為了證明該方法的有效性,選取了幾種錯誤接線在感、容性負(fù)載下進(jìn)行了實驗,實驗結(jié)果進(jìn)一步驗證了采用該方法退補電量的準(zhǔn)確性。與傳統(tǒng)電量退補法相比,本方法具有更高的準(zhǔn)確度和可靠性,并且實施簡單。

電能表;錯誤接線;電量追補;公式法

Based on the theoretical analysis of the 23 kinds of wiring error of the common three?phase three?wire high voltage measurements,a new method of error power compensation is de?duced in this paper.The method can directly use the power meter record in the wiring error of positive and negative active power and reactive power of four?quadrant,accurately calculate the actual consumption of electricity during the wiring error,avoid using the power factor calculation compensating power correction coefficient method or comparison of traditional compensating method,because some compensating is difficult to determine the factor caused by the compensating error.In order to prove the validity of the meth?od,several kinds of wiring error are selected to carry out the exper?iments under the condition of inductive and capacitive load.Com?pared with the traditional method,this method has higher accuracy and reliability and is easy to implement.

power meters;wiring error;power compensa?tion;formula method

1009-1831（2017）02-0046-05

10.3969/j.issn.1009-1831.2017.02.012

TM933

B

2016-12-26