黃世回

摘 要：詳細(xì)介紹了三相四線三元件電能表的不同接線方式中的電壓、電流相序編碼方法，其以相電壓線電流矢量間的逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)角作為判斷因子，可提高識(shí)別效率，還能給出不同接線方式的功率補(bǔ)償系數(shù)。該算法適用于三相電能用電檢查儀電能表接線的快速識(shí)別。

關(guān)鍵詞：三相四線；接線識(shí)別；功率補(bǔ)償系數(shù)；用電檢查

中圖分類號(hào)：TM932 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.21.011

在三相四線供電系統(tǒng)中，受錯(cuò)誤接入電壓相序、電流順序和電流方向的影響，電能表的計(jì)量常出現(xiàn)錯(cuò)誤，進(jìn)而影響了正常的用電秩序，造成計(jì)價(jià)損失。研究表明，三相四線的接線方式比三相三線多，但其識(shí)別具有更清晰的規(guī)律性。受到部分使用者或程序員空間思維能力的影響，在程序化運(yùn)行中運(yùn)用純粹的向量圖法并不方便。本文總結(jié)了三相四線三元件制式電能表的接線方式，并研究了對(duì)應(yīng)相序編碼和基于逆時(shí)針相量角的接線識(shí)別優(yōu)化算法，實(shí)現(xiàn)了快速識(shí)別的優(yōu)化。本算法較易實(shí)現(xiàn)，適應(yīng)于三相電能現(xiàn)場(chǎng)檢查儀的接線識(shí)別，可為相關(guān)電力工程人員提供參考。

1 三相四線的主要接線方式

在理論方面，三相四線三計(jì)能元件的接線方式組合多于三相三線兩計(jì)能元件的電能表接線方式組合。考慮到變壓器初級(jí)、次級(jí)接線和短接、斷接等因素，本文只分析接入電能表端子時(shí)的接線情況，其具有很強(qiáng)的代表性。

三相四線比三相三線多了一相零線N和一個(gè)用在B相上的計(jì)能元件。無論接入哪一相電壓、電流，電能表的相電壓端子由UA，UB，UC表示，電流端子由IA，IB，IC表示。在實(shí)際相中，電壓和電流用Ua，Ub，Uc，Ia，Ib，Ic表示。接線示意圖如圖1所示。

3個(gè)電壓端被接入的電壓相序分別為ABC，ACB，BAC，BCA，CAB，CBA.如果不考慮電流方向，則共有6種電流順序組合，每一組有8種電流方向，因此，電流端接線有48種，6種電壓相序共有288種接法。其中，正確接入只有A相、B相、C相和Ia，Ib，Ic。

2 三項(xiàng)四線接線方式的編碼和識(shí)別

2.1 288種接線方式的編碼

對(duì)于本文中288種接線方式的編碼，一方面用數(shù)字符號(hào)體現(xiàn)其規(guī)律性；另一方面，換算了編碼，以適合查表應(yīng)用和方便軟件編寫。

總的編碼格式為：[3位電壓相序碼][6位電流碼]。

電流碼可以拆分成3位順序碼和3為方向碼，因此，總編碼格式可改寫如下：[3位電壓相序碼][3位電流順序碼3位電流方向碼]。

電壓相序編碼：ABC（000）、ACB（001）、BAC（010）、BCA（011）、CAB（100）、CBA（101）。

電流方向碼：正向?yàn)?，反向?yàn)?.6位電流碼，如表1所示。

比如，電能表接線為B相、C相、A相和Ic，-Ia，-Ib時(shí)，其編碼為[011][100011]。與三相三線編碼類似，換算成接法序列號(hào)時(shí)按以下定義公式計(jì)算：

式（1）中：D電壓碼和D電流碼為對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制。

則上述接線的編碼為[011][100011]，對(duì)應(yīng)序號(hào)為180，即第180種接線狀態(tài)。

2.2 接線的三步識(shí)別優(yōu)化算法

根據(jù)對(duì)稱平衡三相電路的電壓電流矢量圖，如圖2所示，相電流到相電壓的功率因素角為φ，其范圍為（-60°，60°）。

圖2 三相對(duì)稱電路矢量圖

相電壓向量到電流向量之間逆時(shí)針方向的旋轉(zhuǎn)角如表2所示。

對(duì)于對(duì)稱三相電路相電壓之間順序相差120°角的正弦信號(hào)，采用三相四線的識(shí)別方法比較簡(jiǎn)單，步驟如下：①在用電檢查儀電壓接線的UN端口依次接入U(xiǎn)A，UB，UC端。如果儀表對(duì)應(yīng)顯示某相電壓值為0，則UN端接入電壓端的實(shí)際電壓為儀表顯示數(shù)值為0的一相。②相電壓確定后，通過檢測(cè)夾角 、 、 可確定電流的接線。

將UN端接入U(xiǎn)A端后，如果儀表B相顯示電壓值為0，則實(shí)際接入的為Ub；將UN端接入U(xiǎn)B端后，如果儀表C相顯示電壓值為0，則實(shí)際接入的為Uc端；將UN端接入U(xiǎn)C端后，如果儀表C相顯示電壓值為0，則實(shí)際接入的為Ua端。

如果 = =300°-φ，則IA接入的為-Ia；如果 =

=120°-φ，則IB接入的是Ib；如果 = =300°-φ，則IC接入的是-Ic，進(jìn)而可判斷接線方式為BCA，-Ia，Ib，-Ic。

3 不同接線法的功率補(bǔ)償系數(shù)

三相四線電能表計(jì)算功率公式為：

式（2）（3）中：n為第n種接法。

根據(jù)上文可計(jì)算每種接線的功率：

.（4）

則補(bǔ)償系數(shù)k1=1.

.（5）

則補(bǔ)償系數(shù)k2=3.

.（6）

則無法確定補(bǔ)償系數(shù)k9.

經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)于288種接線方式的功率，只要算出電壓相序?yàn)锳BC時(shí)，則48種電流組合的功率、其余電壓相序的功率可通過變換的方法得到。比如，接法為BCA，-Ic，Ia，-Ib時(shí)，可變換為ABC，-Ib，-Ic，Ia，從而得到功率和補(bǔ)償系數(shù)。補(bǔ)償系數(shù)用編碼表示為k（[011][100101]）=k（[000][011110]），即k181=k30= .

電壓相序?yàn)锳BC時(shí)，48種電流組合的功率補(bǔ)償系數(shù)如表3所示。

4 結(jié)束語

編碼三相四線三元件電能表接線相序時(shí)，一方面可表現(xiàn)出接線相序的規(guī)律性；另一方面，可為軟件開發(fā)提供一種方便的運(yùn)算方法，同時(shí)，可建立對(duì)應(yīng)的功率補(bǔ)償系數(shù)表，為彌補(bǔ)錯(cuò)誤接線造成的計(jì)費(fèi)損失提供換算依據(jù)?；谑噶繄D，限定范圍為-60°～60°的功率因數(shù)角區(qū)間，運(yùn)用逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角有效提高了接線判別速度，實(shí)現(xiàn)了快速識(shí)別。如果已知電路的功率因素角，則運(yùn)用本算法的計(jì)算速度會(huì)更快。

參考文獻(xiàn)

[1]陳霄，周玉，范潔，等.新型三相三線電能表錯(cuò)接線快速判別方法研究[J].電測(cè)與儀表，2014（13）：5-8.

[2]童莉.三相三線電能變錯(cuò)誤接線判斷向量圖應(yīng)用方法的改進(jìn)[J].電力與能源，2011（1）：768-769.

[3]朱嘉倫.三相三線電能表幾種典型錯(cuò)誤接線的分析及類比[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2010，37（10）：58-59.

[4]申靜，王昊，班福厚，等.三相三線電能表常見接線模式的智能化識(shí)別[J].山西電力，2008（146）：12-14.

[5]許宇航.三相三線有功電能表錯(cuò)誤接線分析及更正[J].煤礦機(jī)械，2001（11）：65-66.

[6]張作群，劉建輝，廖勇，等.三相四線有功電能表一相副邊反極性公共回線斷線時(shí)的故障接線分析[J].計(jì)量術(shù)，2007（7）.

〔編輯：張思楠〕