劉　芬

(廣東電網(wǎng)公司佛山供電局，佛山 528200)

0　引言

電能計(jì)量裝置是供用電雙方進(jìn)行電能貿(mào)易結(jié)算的工具，同時(shí)也是企業(yè)加強(qiáng)內(nèi)部管理，實(shí)行經(jīng)濟(jì)核算不可少的手段，因此其準(zhǔn)確性、正確性一直以來(lái)都受到供用電雙方的重視。引起電能計(jì)量異常的原因有多方面，包括了計(jì)量器具的配置合理性、計(jì)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(cuò)誤接線造成的計(jì)量誤差顯得尤為突出，也成為了計(jì)量管理中最為關(guān)注和重點(diǎn)防范的環(huán)節(jié)，各種資料中針對(duì)錯(cuò)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(jì)量裝置錯(cuò)誤接線導(dǎo)致的計(jì)量異常問(wèn)題的主要分析方法。但是，相對(duì)而言對(duì)于因計(jì)量裝置運(yùn)行故障造成的計(jì)量異常，目前尚未有比較合理的計(jì)算和分析方法，若作為錯(cuò)誤接線進(jìn)行參照分析，確定的更正系數(shù)存在較大偏差，對(duì)電能計(jì)量的公平性有一定的影響。本文針對(duì)計(jì)量裝置運(yùn)行故障情況進(jìn)行分析，結(jié)合電子式電能表計(jì)量原理，論證提出在計(jì)量自動(dòng)化條件下實(shí)現(xiàn)計(jì)量異常電量更正計(jì)算的方法。

1　更正系數(shù)的定義及計(jì)算方法

更正系數(shù)K定義為：計(jì)量裝置正確接線下用戶(hù)消耗的真實(shí)功率值P真與錯(cuò)誤接線下形成的虛假功率值P計(jì)之比，即

K=P真/P計(jì)

(1)

一般通過(guò)錯(cuò)誤接線下接進(jìn)電能表所有電流電壓檢的相量圖可求出P計(jì)，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(hù)的真實(shí)用電量W真

(2)

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

三相四線三元件有功計(jì)量：P真=3U相I相cosφ

2　存在問(wèn)題及解決辦法

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

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

2)接觸不良時(shí)電壓的幅值往往低于正常值，但并不為零，對(duì)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(shí)，采樣和乘法運(yùn)算依然進(jìn)行，尤其對(duì)于計(jì)量異常時(shí)間較長(zhǎng)的計(jì)量裝置，期間所累積的電量不可忽視。如果簡(jiǎn)單的將異常按缺相處理，即將異常相的電壓視為零，就會(huì)得到該相涉及的計(jì)量元件功率為0的結(jié)論，必然導(dǎo)致P計(jì)偏小，從而K則偏大。

從以上分析可知，要合理確定非接線錯(cuò)誤下的計(jì)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(xì)的負(fù)荷曲線變化數(shù)據(jù)，使P計(jì)盡量接近電能表在異常期間實(shí)際計(jì)量的功率。在實(shí)現(xiàn)了計(jì)量自動(dòng)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(fù)荷曲線數(shù)據(jù)按設(shè)定的時(shí)間間隔上傳主站系統(tǒng)，這為實(shí)現(xiàn)計(jì)量異常期間K的合理推算提供了可能。

3　應(yīng)用負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行電量更正計(jì)算的方法

電能表所記錄的功率可先按元件計(jì)算，每一元件實(shí)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(shí)，式(1)可以表示為

(3)

實(shí)際計(jì)算時(shí)，式(3)中的各數(shù)據(jù)項(xiàng)均可以從計(jì)量自動(dòng)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(jì)算得到更正系數(shù)K。將K值以及相應(yīng)的W計(jì)代入式(2)即可計(jì)算出W真。

4　實(shí)例分析

以某10kV高供高計(jì)用戶(hù)計(jì)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?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)電能表c相缺相，實(shí)測(cè)cosφ=0.94。其相量分析如圖1所示。

圖1　斷C相時(shí)二次電壓相量圖

由于b相接地，此時(shí)Ucb為0，則

由此可見(jiàn)，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(jì)電量，完全忽略此值所計(jì)算出的K1值必然較真實(shí)值偏大。

需要指出的是，根據(jù)式(2)計(jì)算的W真，除了與K值相關(guān)，還與計(jì)量異常時(shí)段內(nèi)的W計(jì)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(shí)段的確定方式。對(duì)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(lái)確定計(jì)量異常的開(kāi)始時(shí)間，當(dāng)電壓幅值跌落到閥值以下時(shí)視為0，則讀取時(shí)段內(nèi)的電量作為W計(jì)。這實(shí)際上是對(duì)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(shí)段，若設(shè)電壓恢復(fù)Un時(shí)的電量值為W恢復(fù)，而電壓向下穿越70%Un時(shí)的電量值為W故障，那么W計(jì)=W恢復(fù)-W故障，其中W恢復(fù)對(duì)應(yīng)于圖中B點(diǎn)時(shí)的電量值，其數(shù)值大于Ucb=0時(shí)的D點(diǎn)電量值；W故障對(duì)應(yīng)于A點(diǎn)的電量值，其數(shù)值小于Ucb為正常Un時(shí)的C點(diǎn)電量值。因此，計(jì)算得到的W計(jì)是偏大的，因?yàn)樗雎粤穗妷簭恼７秶涞介y值時(shí)由于電壓降低而少計(jì)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(jì)量的電量。以偏大的W計(jì)參與計(jì)算得到W真， 必然進(jìn)一步增大了計(jì)算值與真實(shí)值的偏差。

圖2　電壓幅值圖

而對(duì)于基于負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)的代入計(jì)算方式，通常可以將異常的發(fā)生時(shí)間精確到電壓幅值持續(xù)變化超過(guò)正常范圍時(shí)的第一個(gè)采樣點(diǎn)，因而所確定的W計(jì)和相應(yīng)K值更接近于實(shí)際情況，由此可以最大限度的避免因估算帶來(lái)的誤差。

5　總結(jié)

應(yīng)用負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行更正系數(shù)的分析和計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)在于：1)負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)反映實(shí)際負(fù)荷變化情況，基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)推算的更正系數(shù)和更正電量與計(jì)量異常的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程吻合，避免了因數(shù)值估算帶來(lái)的誤差；2)以實(shí)測(cè)值代入計(jì)算的方式方便、直觀，避免了因錯(cuò)誤接線及相量圖分析失誤而導(dǎo)致的計(jì)算錯(cuò)誤。

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

[1]孫褆.電能計(jì)量新技術(shù)與應(yīng)用.北京：中國(guó)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(guó)電力出版社，2004

[3]趙全樂(lè).線損管理手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2007

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

[5]鄭薦中，等.電能表動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)研究[J].電測(cè)與儀表，2011(3)