智能電能表反向有功走字的判定規(guī)則研究

何毅 陳婷婷 趙勇 尹揚(yáng)

摘要：針對(duì)電能表存在的反向有功走字現(xiàn)象，以計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)獲取的電氣參數(shù)為基礎(chǔ)，分析整理出反向有功走字類型，分別建立對(duì)應(yīng)的識(shí)別規(guī)則，進(jìn)而幫助運(yùn)維人員快速判斷原因，提出處理意見，減少供電企業(yè)損失。

關(guān)鍵詞：智能電能表;反向有功;計(jì)量

0? ? 引言

隨著電力技術(shù)的高速發(fā)展，智能電能表在電力行業(yè)得到了廣泛運(yùn)用。成熟的計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)，可以對(duì)電能表電壓、電流、相角等電氣參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和監(jiān)控，快速監(jiān)測(cè)出反向有功走字。反向有功走字會(huì)影響電量結(jié)算，導(dǎo)致臺(tái)區(qū)線損異常，造成供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)損失。

在計(jì)量回路接線正常的情況下，還會(huì)有少數(shù)電能表反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，常常讓計(jì)量人員多花費(fèi)精力予以關(guān)注。例如，某一縣級(jí)供電企業(yè)，轄下高供高計(jì)的專變計(jì)量點(diǎn)多達(dá)兩千余戶，存在微量反向有功電量的電能表達(dá)40多個(gè)，多數(shù)是運(yùn)行在極端條件下，測(cè)量誤差和負(fù)荷不平衡所致。系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到反向有功走字異常后會(huì)發(fā)出工單，但常常將其誤判為異常。本研究的目的就是排除誤判，篩選真實(shí)的異常走字，從而節(jié)約分析時(shí)間、節(jié)省人力，提高工作效率。

1? ? 原因分析

反向有功走字從理論上來講就是用戶向電網(wǎng)輸送電能，相當(dāng)于發(fā)電。但通常情況下都是電網(wǎng)向用戶輸送電能，消耗電能。普通用戶出現(xiàn)反向有功走字，大致可分為以下幾種情況：

（1）小水電、光伏用戶發(fā)電上網(wǎng)。

（2）用戶內(nèi)部存在大型電機(jī)設(shè)備。某些情況下電動(dòng)機(jī)會(huì)變成發(fā)電機(jī)，使潮流方向發(fā)生變化，例如火車、電梯、用戶自備發(fā)電機(jī)反送等。

（3）變壓器空載運(yùn)行。兩相電流不平衡、功率因數(shù)較低、純感性或純?nèi)菪载?fù)載等。

（4）電能表接線錯(cuò)誤。例如用戶竊電、電流/電壓不對(duì)應(yīng)、電流極性接反等。

（5）計(jì)量設(shè)備故障。例如電能表、互感器等故障。

（6）系統(tǒng)采集錯(cuò)誤。數(shù)據(jù)傳輸異常、檔案錯(cuò)誤等。

（7）多電源線路并列運(yùn)行。用戶設(shè)備變成線路聯(lián)絡(luò)點(diǎn)，電能互相倒換造成反向有功走字。

上述情況（1）～（3）為正常工況下發(fā)生的反向有功走字，而（4）～（7）則為由于各種原因?qū)е碌碾娔苡?jì)量異常，會(huì)造成電量的少計(jì)或漏計(jì)，還存在安全隱患。因此，這類情況需要重點(diǎn)跟蹤、監(jiān)測(cè)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理計(jì)量異常、故障，減少供電企業(yè)電量損失。

2? ? 判定方法

在計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)反向有功走字告警的基礎(chǔ)上，對(duì)其相應(yīng)的電量、負(fù)荷、電氣參數(shù)等進(jìn)行分析，從而判斷出故障類型。

為方便使用公式描述，做如下定義：

W：日凍結(jié)表碼;E：日凍結(jié)電量;單位：kWh;正：正向有功;反：反向有功;T：當(dāng)日;T-1：前一日。

2.1? ? 初步判定

根據(jù)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)日凍結(jié)電量進(jìn)行初步判定，若電能表當(dāng)日反向有功日凍結(jié)表碼大于前一日，則存在反向有功走字情況。

E反T=W反T-W反T-1>0

2.2? ? 情況分析

2.2.1? ? 發(fā)電上網(wǎng)

（1）查詢用戶檔案，判斷用戶是否為地方電廠用戶，對(duì)應(yīng)情況（1），無需現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，定期跟蹤監(jiān)測(cè)即可。

（2）若用戶內(nèi)部存在大型電機(jī)或電容設(shè)備，某些情況下電能表可能既存在正向有功電量又存在反向有功電量。正向有功電量正常，反向有功電量較小，且在統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)，反向有功與正向有功電量比值波動(dòng)變化較小。電流呈正反向交替，大部分時(shí)間電流為正向，電機(jī)空載或反向運(yùn)作時(shí)為反向小電流，則判斷為情況（2），需現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)處理。

I正>I反

E反T/E正T≤30%

E反T/E正T≈E反T-1/E正T-1

2.2.2? ? 變壓器空載運(yùn)行

（1）空載情況下，二次電流小于電能表標(biāo)定電流的10%時(shí)（Ib=1 A），在接近純感性或純?nèi)菪缘臉O端條件下，由于相角測(cè)量誤差，可能導(dǎo)致電壓與電流夾角略大于90°，潮流方向改變，造成反向有功走字。

|I|<0.1 A

φ>90°

（2）對(duì)于三相三線計(jì)量裝置，總功率因數(shù)低于0.5，兩相電流皆小于0.1 A時(shí)（空載或輕載），很多因素會(huì)導(dǎo)致A、C兩相負(fù)荷不平衡。在正相序下，A相電流遠(yuǎn)大于C相電流時(shí)（逆相序：C相電流遠(yuǎn)大于A相電流），則會(huì)出現(xiàn)反向有功走字。反向有功電量極小，正常運(yùn)行電流大于等于0.1 A時(shí)為正向，小于0.1 A即空載時(shí)電流為反向，則可判斷反向走字是由于變壓器空載運(yùn)行所致。

|I|<0.1 A時(shí)反極性

|I|≥0.1 A時(shí)正極性

2.2.3? ? 電能表接線錯(cuò)誤

錯(cuò)誤接線情況下的總功率一定小于正確接線情況下的總功率，將導(dǎo)致少記、漏記電量，還會(huì)存在一定的安全隱患。情況（4）電能表接線錯(cuò)誤一定要及時(shí)處理，減少電量損失。

2.2.3.1? ? 表碼分析

（1）電能表從一開始只走反向有功，無正向有功電量，判斷為電能表接線錯(cuò)誤，需更正接線。

W反T>0

W正T=0

（2）電能表先走正向有功，后走反向有功，存在竊電嫌疑，需現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)處理。

W正>0

E反T-1=0

E反T>0

2.2.3.2? ? 負(fù)荷分析

（1）三相三線：兩相電流都大于0.1 A，但其中有一相或兩相電流反極性，判斷為電能表接線錯(cuò)誤，需更正接線。

Ia≤-0.1 A

或Ic≤-0.1 A

（2）三相四線：若其中有一相或多相電流反極性，或者其中有一相或多相功率為負(fù)值，判斷為電能表接線錯(cuò)誤，需更正接線。

Ia≤-0.1 A

或Ib≤-0.1 A

或Ic≤-0.1 A

（3）電流與電流之間的夾角大小不在120°左右，判斷為電能表接線錯(cuò)誤，需更正接線。

φI≠120°±5°

2.2.4? ? 計(jì)量設(shè)備故障

若電能表反向有功度數(shù)飛走（日凍結(jié)電量大于500 kWh），或運(yùn)行工況與用戶平時(shí)負(fù)荷情況有區(qū)別，則可能是電能表或其他計(jì)量裝置故障。

E反T-E反T-1>500 kWh

2.2.5? ? 采集錯(cuò)誤

若電能表反向有功日凍結(jié)電量上萬，第二天又恢復(fù)正常，反向有功未走字，判斷為情況（6）采集錯(cuò)誤，無需現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，定期跟蹤監(jiān)測(cè)即可。

E反T-1>10 000 kWh

W反T=0

2.2.6? ? 多電源線路并列運(yùn)行

排除以上原因后，若是多電源用戶，負(fù)荷呈現(xiàn)正向、反向不規(guī)律變化，電壓、電流相角異常，可能屬于情況（7），需現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)處理。

3? ? 實(shí)例分析

系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到某戶存在反向有功走字，該戶是專線專變用戶，不存在發(fā)電上網(wǎng)。計(jì)量點(diǎn)在變電站內(nèi)部，不存在竊電嫌疑。對(duì)電能表進(jìn)行了初步的外觀檢查，在檢定有效期內(nèi)，接線無異常。使用WDX-2NA型智能電能表校驗(yàn)儀對(duì)電能進(jìn)行檢驗(yàn)，測(cè)量結(jié)果如圖1所示，與電能表顯示參數(shù)一致，電氣參數(shù)如表1所示。

空載或輕載情況下，如果電容補(bǔ)償不合理，或者線路為純電纜形式，負(fù)荷會(huì)出現(xiàn)接近純感性或純?nèi)菪缘臉O端條件。

理論情況下，在純電容電路中，電流超前該相電壓90°，由功率表達(dá)式可知，有功功率為0，無功走字。

三相三線：

Ia×Ua×cos（30°+90°）+Ic×Uc×cos（30°-90°）=-0.5+0.5=0

三相四線：

Ia×Ua×cos 90°+Ib×Ub×cos 90°+Ic×Uc×cos 90°=0+0+0=0

但在實(shí)際情況中，純?nèi)菪栽淮嬖?。由于電能表、互感器、二次回路等都存在相?yīng)的微量誤差，相角在測(cè)量時(shí)產(chǎn)生誤差，導(dǎo)致電流超前該相電壓大于90°，如圖2所示。電能表記錄了少量的反向有功，有功電量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于無功電量，屬于正?，F(xiàn)象。

4? ? 結(jié)語

本文所總結(jié)的判定規(guī)則，對(duì)常見的反向有功走字原因進(jìn)行了歸納。應(yīng)用本文方法可快速確定故障類型，進(jìn)而提高工作效率?？蓪⒅悄茈娔鼙斫尤氡O(jiān)控系統(tǒng)，通過系統(tǒng)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行工況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并判斷計(jì)量異常情況，提高數(shù)據(jù)監(jiān)控質(zhì)量，保障電能計(jì)量裝置準(zhǔn)確、安全、可靠運(yùn)行。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用效果，改進(jìn)分析規(guī)則，提升告警監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性，對(duì)于加強(qiáng)對(duì)反向有功走字的預(yù)防管控，減少電量損失，具有十分重要的意義。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 徐志光，盧群，李建新，等.電能表反向有功電量走字異常分析[J].電力需求側(cè)管理，2012，14（5）：48-50.

[2] 彭濤，趙楓，楊益，等.一起電能計(jì)量異常事件原因分析及處理措施[J].安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2019，24（3）：53-56.

收稿日期：2020-08-25

作者簡(jiǎn)介：何毅（1997—），男，貴州銅仁人，助理工程師，主要從事計(jì)量運(yùn)維工作。