羅德洋

（廣東眾誠電力建設(shè)工程有限公司，廣東 佛山528137）

作為衡量發(fā)電量計(jì)算用戶功耗的重要設(shè)備，隨著大型電網(wǎng)的發(fā)展，電能計(jì)量設(shè)備的技術(shù)水平和精度要求逐漸提高。由于大功率設(shè)備在運(yùn)行過程中的沖擊負(fù)荷以及計(jì)量設(shè)備本身的故障，各種原因都會影響智能電表的電能計(jì)量精度。作為電能計(jì)量系統(tǒng)的重要組成部分，電能計(jì)量的準(zhǔn)確性直接影響著電力部門的收入和整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。

1 電能量計(jì)量管理系統(tǒng)概述

1.1 數(shù)據(jù)采集與處理。由于變電站中大量的測量點(diǎn)，每個(gè)測量點(diǎn)收集的電能信息量巨大且費(fèi)時(shí)，人工成本高，準(zhǔn)確性和及時(shí)性低。因此，應(yīng)用測量自動(dòng)化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電能信息的自動(dòng)收集，以提高電能數(shù)據(jù)讀取的準(zhǔn)確性，及時(shí)性和統(tǒng)一性，達(dá)到規(guī)范用電管理，減少人員，提高效率的目的。

1.2 電力數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與計(jì)算。電力統(tǒng)計(jì)和計(jì)算是電力管理的核心工作，涉及龐大而復(fù)雜的結(jié)算和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。應(yīng)用計(jì)量自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對各種用電數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，可以利用時(shí)段進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，使用電信息的分析變得清晰；另外，測量自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用也方便了功率損耗的計(jì)算，功率損耗的計(jì)算是功率管理的重要工作，通過計(jì)算功率損耗找出損耗的原因，制定降低損耗的措施可以大大降低了供電企業(yè)的運(yùn)行成本，提高了效率，通過異常的線損信息及時(shí)發(fā)現(xiàn)了電網(wǎng)運(yùn)行設(shè)備的異常情況，為電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了數(shù)據(jù)依據(jù)。

1.3 報(bào)告管理和信息發(fā)布。實(shí)現(xiàn)了電能數(shù)據(jù)報(bào)告的自動(dòng)生成和發(fā)布，為電網(wǎng)穩(wěn)定安全運(yùn)行和電網(wǎng)建設(shè)或改造提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。根據(jù)系統(tǒng)提供的詳細(xì)數(shù)據(jù)，通過特殊和通用電子制表功能的應(yīng)用，根據(jù)應(yīng)用需求，對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類計(jì)數(shù)，生成相應(yīng)的報(bào)告，如：原始數(shù)據(jù)報(bào)告，用電分析報(bào)告，比較報(bào)告，線路損耗平衡報(bào)告，總線線路平衡報(bào)告，變化損耗分析報(bào)告，電壓通過率報(bào)告，電壓損耗記錄報(bào)告，警報(bào)消息利息聲明等。

1.4 系統(tǒng)界面。系統(tǒng)接口與MIS 系統(tǒng)相連，因此相關(guān)的測量數(shù)據(jù)（例如電量數(shù)據(jù)，負(fù)載數(shù)據(jù)，線損報(bào)告，比率參數(shù)和其他相關(guān)的測量數(shù)據(jù)）可以在Web 上發(fā)布并在MIS 系統(tǒng)中查看。

2 電能量計(jì)算基本原理

根據(jù)電路原理，將一次電路，變壓器，二次電路和電能表邏輯連接，以實(shí)現(xiàn)電力線的電能計(jì)量。由于客戶的電路類型不同，相應(yīng)的電能計(jì)量裝置的接線方式也不同。根據(jù)接線方式的不同，電能計(jì)量裝置分為三類：單相，三相三線和三相四線。

2.1 單相。對于220 V 單相低壓用電器，主要使用單相有功電能表。如果用戶的負(fù)載較大并且超出了電度表的范圍，則需要先通過電流互感器，然后使用單相電度表來計(jì)算用戶的用電量。如圖1 所示，是單相有功電度表的接線圖。

圖1 單相式電能表接線圖

單相有功電能表計(jì)算有功功率的方程式為：

式中：U相- 單相電路電壓；I相- 單相電路電流；φ - 相電壓和相電流之間的夾角。

2.2 三相三線式。對于中性絕緣系統(tǒng)，主要使用三相三線有功電能表。如圖2 所示，是三相三線有功電度表的接線圖。在圖中，兩個(gè)電壓互感器通過Yy 模式連接。一次側(cè)分別連接到A相，B 相，B 相和C 相，并且連接到二次側(cè)的B 相需要接地，以確保連接到電表的兩個(gè)電壓對稱，并且測量次級側(cè)的線電壓Uab和Ucb。電流互感器分為四相線路連接方式。高壓側(cè)連接到A 相和C 相，低壓側(cè)連接到a 相側(cè)面布線需要一點(diǎn)接地，并測量次級側(cè)的負(fù)載相電流IA 和IC。

圖2 三相三線式電能表接線圖

三相三線式有功電能表計(jì)算有功功率的方程式為：

當(dāng)三相電路平衡對稱時(shí)：

式中：

2.3 三相四線式。對于中性點(diǎn)有效接地的系統(tǒng)，主要使用三相四線有源電度表。如圖3 所示，是三相四線有功功率計(jì)的接線圖。圖中三個(gè)變壓器采用YY 接線方式，一次側(cè)分別與N 相，BN 相和CN 相連接，二次側(cè)連接的中性點(diǎn)需要接地，相電壓UA，Ub 二次側(cè)的UC 可以通過測量得到；兩個(gè)電流互感器通過相分離六線連接方式連接，高壓側(cè)分別連接到A 相，B 相和C相，低壓側(cè)接線需要一點(diǎn)接地，負(fù)載相電流ia 為二次側(cè)測量，IB和IC。

圖3 三相四線式電能表接線圖

三相四線式有功電能表有功功率計(jì)算方程式為：

（假定三相電路對稱平衡）

式中：

3 電能量計(jì)量缺失

3.1 電量缺失的成因。電量不足的原因可大致分為三種：計(jì)量設(shè)備故障，計(jì)量電路故障和竊電。其中，偷電是人為因素造成的。因此，本文僅分析了計(jì)量設(shè)備故障和計(jì)量電路故障造成的功耗損失。3.1.1 計(jì)量裝置故障。從計(jì)量設(shè)備的內(nèi)部電路圖可以看出，計(jì)量設(shè)備故障的主要原因是電壓，電流互感器和電度表故障。（1）變壓器故障。例如，雷擊引起的過電壓會使變壓器燒壞而不能將其初級熔斷管燒掉，從而使電能計(jì)量裝置缺相并且無法正常測量電。（2）電流互感器故障。當(dāng)電流互感器的變比選擇不當(dāng)時(shí)，會在長期高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下產(chǎn)生過大的電流，燒毀電流互感器的內(nèi)部元件，使電能表缺相，進(jìn)而引起電能表的缺相。電能損耗測量。（3）電表故障。電能表已經(jīng)在露天工作環(huán)境中使用了很長時(shí)間。電能表的內(nèi)部零件容易損壞，導(dǎo)致其無法正常工作。3.1.2 計(jì)量電路故障。計(jì)量電路故障通常是由計(jì)量設(shè)備的內(nèi)部接線錯(cuò)誤引起的。目前，廣泛使用的三相三線和三相四線電能計(jì)量裝置在通過相應(yīng)的電壓/電流互感器后需要與電能表連接。內(nèi)部接線很多，容易出現(xiàn)接線錯(cuò)誤。常見的計(jì)量電路故障主要包括：低壓側(cè)連接點(diǎn)松動(dòng)，連接點(diǎn)斷開引起開路，變壓器反接，低壓側(cè)和低壓側(cè)。高壓側(cè)的相序不一致。如變壓器初級側(cè)的a 相保險(xiǎn)絲熔斷，導(dǎo)致斷線故障。如果負(fù)載為感性負(fù)載，則有功電能表的測量結(jié)果將超過實(shí)際耗電量的1/2；如果負(fù)載是電容性的，則有功電能表的計(jì)算結(jié)果小于實(shí)際耗電量的1/2。

3.2 電量缺失的公式法計(jì)算方法

對于三相四線式，次級側(cè)的相電壓UA，Ub 和UC，負(fù)載相電流IA，IB 和IC 以及a，B 的三相電壓和相電流之間的相差，用電計(jì)量裝置測量C，并根據(jù)公式計(jì)算相應(yīng)的電能。假設(shè)當(dāng)B 相發(fā)生故障時(shí)，傳統(tǒng)公式未考慮故障期間B 相剩余電壓對電表的影響。

根據(jù)公式分析實(shí)際用電量和用電量測量不同條件下的耗電量測量值之間的關(guān)系如下：a.當(dāng)k＞1。用電量的測量值應(yīng)小于用戶的實(shí)際用電量；b.當(dāng)k = 1 時(shí)，表示電能計(jì)量裝置可以獲得。用電量的測量值等于用戶的實(shí)際用電量；c.當(dāng)0 ＜K ＜1 時(shí)，表示電能計(jì)量裝置可以測量。用電量的測量值大于用戶的實(shí)際用電量；d.當(dāng)k ＜0 時(shí)，表示電能計(jì)量裝置測得的功耗。電能的測量值為負(fù)，電能計(jì)量裝置反轉(zhuǎn)。e.當(dāng)k =∞時(shí)，表示電能計(jì)量裝置完全失靈，無法獲取用電量測量值。

結(jié)束語

文章簡要闡釋了電能量計(jì)量管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、電量缺失計(jì)量的原理，以及公式法計(jì)算缺失電量的流程。從以上研究中發(fā)現(xiàn)，采用公式法計(jì)算缺失電量雖然具有一定的適應(yīng)性，能夠簡單評估用戶用電量與故障情況下實(shí)際用電量之間的差距，但是存在較大的局限性，例如當(dāng)修正系數(shù)k 值趨于無窮大時(shí)，表明電能計(jì)量裝置失靈，此時(shí)不能夠獲取真實(shí)的用戶用電量數(shù)據(jù)，也就無法有效計(jì)算電量的缺失量。由此可見，基于公式法計(jì)算由互感器或是二次回路故障引起電量缺失的前提是假定負(fù)荷是三相對稱的，但在實(shí)際情況下，用戶三相負(fù)荷不一定是三相對稱平衡的，此種缺失電量計(jì)算方法僅能做預(yù)先的評估。當(dāng)前電能量計(jì)量管理系統(tǒng)一般具有自動(dòng)計(jì)算電量缺失的功能，具有操作簡單、計(jì)算結(jié)果精準(zhǔn)性強(qiáng)、評估準(zhǔn)確等優(yōu)勢，因此下一步研究將圍繞缺失電量的自動(dòng)化計(jì)算方法，基于已有的電能量計(jì)算管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與電量計(jì)算原理提升理論與實(shí)踐研究水平，致力于為電能的穩(wěn)定、安全輸送、保障用戶用電量充足提供思路與方法。