國(guó)網(wǎng)河北省電力有限公司平鄉(xiāng)縣供電分公司 張彥廣

利用用電信息采集系統(tǒng)對(duì)異常情況展開(kāi)監(jiān)測(cè)，是保證電能計(jì)量裝置應(yīng)用精準(zhǔn)性的有效舉措，但在具體進(jìn)行用電信息采集系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)，可能會(huì)因?yàn)樨?fù)載性質(zhì)影響，導(dǎo)致三相三線電能表即便在接線正確的情況下仍會(huì)出現(xiàn)負(fù)電流問(wèn)題。如單純對(duì)電能計(jì)量裝置電流二次回路接線展開(kāi)調(diào)整，可能會(huì)造成電能表計(jì)量出現(xiàn)失準(zhǔn)的狀況。

1 電能表計(jì)量原理

在對(duì)三相三線電能表（簡(jiǎn)稱電能表）進(jìn)行使用過(guò)程中，會(huì)通過(guò)對(duì)液晶顯示器對(duì)接入電流狀態(tài)展開(kāi)觀察，確定電流接線是否合理。如顯示器顯示為“-”號(hào)，并不代表電流互感器存在極性接線錯(cuò)誤，需通過(guò)深入性分析明確負(fù)電流產(chǎn)生的根本原因，再展開(kāi)調(diào)整方案設(shè)置。為更好地對(duì)負(fù)電流產(chǎn)生原因展開(kāi)分析，首先需對(duì)電能表計(jì)量原理展開(kāi)探討，以便更好地展開(kāi)原因研究。

電能表計(jì)量原理：根據(jù)電能表基本情況，在對(duì)電能表進(jìn)行使用過(guò)程中，會(huì)對(duì)需量、四個(gè)象限功以及無(wú)功電量等內(nèi)容展開(kāi)同時(shí)計(jì)量，會(huì)通過(guò)對(duì)測(cè)量元件的運(yùn)用對(duì)電能表電量參數(shù)展開(kāi)計(jì)算。設(shè)備內(nèi)容計(jì)量芯片算法和二元件有功電能表計(jì)算原理基本相同，如果假定三相電壓保持對(duì)稱狀態(tài)、三相電流保持平衡，此時(shí)將三相三線兩元件電能表運(yùn)用到中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)用戶當(dāng)中，在按照相應(yīng)公式展開(kāi)計(jì)量分析[1]。在通過(guò)計(jì)算獲得一元件、二元件有功功率以及總有功功率和總無(wú)功功率之后，能夠根據(jù)計(jì)算公示確定兩表法計(jì)量基本原理。其中第二元件和第一元件之間功率正負(fù)和對(duì)應(yīng)相電流、電壓間夾角余弦值φ 有密切關(guān)聯(lián)。

按照相量分析，電能表計(jì)量元件1電壓用Uab表示，電流用Ia表示；元件2電壓為Ucb，電流為Ic，則各計(jì)算公式如下。一元件、二元件有功功率計(jì)算：P1=UabIacos(30°+φa)，P2=UcbIccos(30°-φa)；總有功功率：P=P1+P2=UIcos(30°+φ)+UIcos(30°-φ)=一元件、二元件無(wú)功功率計(jì)算：Q1=UabIasin(30°+φa)，Q2=UcbIcsin(330°+φa)；總無(wú)功功率：Q=Q1+Q2=UIsin(30°+φ)+UI sin(330°+φ)=

2 接線正確情況下出現(xiàn)負(fù)電流原因分析

由于當(dāng)三相三線兩元件電能表內(nèi)元件有功功率出現(xiàn)負(fù)值狀態(tài)時(shí)，電能表會(huì)自動(dòng)將元件電流判斷為負(fù)值，所以在電能表處于正確接線狀態(tài)時(shí)，也可能會(huì)出現(xiàn)采集系統(tǒng)負(fù)值或電流顯示為負(fù)值狀態(tài)的狀況。

以一元件分析為例：此時(shí)按照上述公式內(nèi)容，如顯示器中一元件電流數(shù)值為負(fù)值，則一元件有功功率也呈現(xiàn)為負(fù)數(shù)狀態(tài)；如果顯示器中的二元件電流數(shù)值呈現(xiàn)為負(fù)數(shù)，則二元件有功功率處于負(fù)數(shù)狀態(tài)[2]。如果處于前一種狀態(tài)模式，一元件的夾角余弦值會(huì)處于60～90°之間，sin(30°+φa)屬于正值狀態(tài)，其無(wú)功功率在1以上。在接線正確的狀態(tài)下，一元件有功功率如果呈現(xiàn)為負(fù)值狀態(tài)，電能表總有功功率會(huì)處于正值的狀態(tài)，總無(wú)功功率也是如此。

根據(jù)綜合分析結(jié)果，在確定電能表接線處于正確狀態(tài)時(shí)，發(fā)現(xiàn)無(wú)功欠補(bǔ)償用戶A 相長(zhǎng)期顯示電流多為負(fù)值，用戶變壓器存在空載及輕載等問(wèn)題，沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。在變壓器處于輕載及空載運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，可從電網(wǎng)處吸收到一些有功功率，能對(duì)渦流損耗及磁滯損耗進(jìn)行補(bǔ)償，有功分量此時(shí)會(huì)處于低于無(wú)功分量的狀態(tài)，夾角余弦值會(huì)超過(guò)60°。接線正確但顯示為負(fù)電流的狀態(tài)，主要以無(wú)功過(guò)補(bǔ)償用戶為主，會(huì)在變壓器處于空載或輕載狀態(tài)過(guò)程中，出現(xiàn)沒(méi)有按照功率因素展開(kāi)投切或無(wú)功補(bǔ)償裝置存在故障的狀況，會(huì)導(dǎo)致無(wú)功補(bǔ)償出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償?shù)臓顩r，此時(shí)的夾角余弦值會(huì)在60°以下。但需要注意，無(wú)論是哪種情況電能表的總有功率都會(huì)超過(guò)0。

3 接線錯(cuò)誤特性分析及負(fù)電流現(xiàn)象解決策略

在此將通過(guò)對(duì)接線錯(cuò)誤時(shí)特性的分析對(duì)負(fù)電流產(chǎn)生可能性展開(kāi)研究，以便結(jié)合正確接線下的電能表狀態(tài)，對(duì)該狀態(tài)下出現(xiàn)負(fù)電流問(wèn)題處理的方式方法展開(kāi)探討。按照三相三線電能表特性，因?yàn)槿嚯妷杭半娏骶鶗?huì)按照相應(yīng)顏色進(jìn)行分色，會(huì)對(duì)線徑進(jìn)行分設(shè)接線，所以一般不會(huì)出現(xiàn)電流或電壓相位接錯(cuò)的問(wèn)題，接線錯(cuò)誤多會(huì)發(fā)生在電流二次回路極性方面[3]。在此，將重點(diǎn)對(duì)A 相極性接反特性及C相極性接反特性展開(kāi)探討。

3.1 A 相極性接反特性

在對(duì)極性接反之后的特性進(jìn)行分析時(shí)，需結(jié)合功率因數(shù)角具體情況，按照角度數(shù)值進(jìn)行分析。如果功率因數(shù)角處于-90～60°之間，一元件以及二元件的有功功率均處于負(fù)值狀態(tài)，此時(shí)總無(wú)功功率以及總有功功率也處于負(fù)值狀態(tài)，無(wú)論是C 相還是A相都顯示為負(fù)值電流，和接線應(yīng)出現(xiàn)電流模式并不相同。如果功率因數(shù)角數(shù)值在60～90°之間，無(wú)論是一元件二元件的有功功率還是總功率均處于正值狀態(tài)，總無(wú)功功率為負(fù)值狀態(tài)，此時(shí)兩相電流均顯示為正向電流，和應(yīng)該出現(xiàn)的接線電流形式并不相同。

功率因數(shù)角處于0～60°范圍時(shí)，一元件有功功率為負(fù)、但二元件的有功功率為正，總無(wú)功功率與總有功功率與呈現(xiàn)為相反的狀態(tài)。所以A 相極性在出現(xiàn)接反狀況之后，總無(wú)功功率始終處于負(fù)值狀態(tài)，無(wú)論功率因數(shù)如何變化都不會(huì)發(fā)生改變，與正確接線所顯示的無(wú)功功率數(shù)值處于相反狀態(tài)，可利用這一點(diǎn)確定A 相極性連接是否準(zhǔn)確。

3.2 C 相極性接反特性

在出現(xiàn)極性接反的狀況時(shí)，如功率因數(shù)角處于-90～-60°之間，一元件及二元件的有功功率處于正值狀態(tài)，總無(wú)功功率及有功功率為正向，兩項(xiàng)顯示電流均為正向電流，和正常接線模式出現(xiàn)的電流情況并不相符；在功率因數(shù)角為60～90°之間時(shí)，一元件和二元件的有功功率處于負(fù)值狀態(tài)，總無(wú)功功率為正值狀態(tài)，兩項(xiàng)所顯示的電流均處于負(fù)值，和具體接線所顯示的情況并不相符。綜上，在C 相極性出現(xiàn)接反問(wèn)題時(shí)，無(wú)功功率始終處于正向狀態(tài)，并不會(huì)因功率因數(shù)的變化而出現(xiàn)干擾，和C 相負(fù)電流狀態(tài)時(shí)的無(wú)功功率數(shù)值正好相反，可通過(guò)對(duì)無(wú)功功率數(shù)值狀態(tài)的分析確定是否存在極相接反的問(wèn)題，以便及時(shí)對(duì)接反問(wèn)題進(jìn)行糾正，保證接線的準(zhǔn)確性。

通過(guò)對(duì)A 相及C 相極性接反情況的分析可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩者處于接反狀態(tài)時(shí)所表現(xiàn)出的情況與正確接線情況并不相符，非發(fā)電用戶的無(wú)功功率及有功功率均處于負(fù)值狀態(tài)，可按照這一特點(diǎn)確定是否存在接線問(wèn)題，并直接找到癥結(jié)所在對(duì)問(wèn)題進(jìn)行處理，保證電能表的接線準(zhǔn)確性，為后續(xù)的使用提供助力，確保正確接線下的復(fù)電流問(wèn)題能夠得到合理解決。

3.3 三相四線電能表計(jì)量原理與負(fù)電流處理方案

無(wú)論是三相四線還是三相三線電表能都具有相同功能，但前者能通過(guò)對(duì)測(cè)量元件的運(yùn)用對(duì)三相電量參數(shù)展開(kāi)獨(dú)立計(jì)算，其內(nèi)部計(jì)量芯片算法和三元件有功電能表的計(jì)算原理基本相同[4]。兩種電能表在接入方式方面并不相同，其中三相三線電能表并不需要展開(kāi)B 相電流及零線的連接，會(huì)因接入方式存在差異而導(dǎo)致兩者計(jì)量原理并不相同。

電能表接入綜合負(fù)荷性質(zhì)和三相三線電能表有功計(jì)量原理有密切關(guān)聯(lián)，會(huì)在特定負(fù)荷性質(zhì)狀態(tài)下確保在正確接線狀態(tài)時(shí)不會(huì)發(fā)生負(fù)電流的狀況。而三相四線電能表有功計(jì)量原理和負(fù)荷性質(zhì)間的關(guān)聯(lián)并不強(qiáng)，在各相的有功功率因素角處于-90～90°范圍時(shí)并不會(huì)導(dǎo)致負(fù)有功功率的出現(xiàn)。

3.4 回路改造和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

在保持三相三線電能表原有回路基礎(chǔ)上，通過(guò)進(jìn)行B 相電流及零線連接的方式，根據(jù)三相四線電能表接線方式進(jìn)行接線，并在完成接線后對(duì)電能表電量底數(shù)進(jìn)行抄寫。需要通過(guò)對(duì)電能表校驗(yàn)裝置的應(yīng)用，向兩塊電能表施加相同組電壓，加入相同的電流以及運(yùn)行相位，對(duì)相同時(shí)間段內(nèi)的電量走數(shù)情況進(jìn)行記錄。通過(guò)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，將三相三線電能表轉(zhuǎn)變?yōu)槿嗨木€電能表后，能對(duì)原有正確接線狀態(tài)下的負(fù)電流產(chǎn)生問(wèn)題進(jìn)行有效處理，不僅電表運(yùn)用較為理想且計(jì)量準(zhǔn)確度相對(duì)較高。

4 總結(jié)分析

智能表在運(yùn)行過(guò)程中如出現(xiàn)負(fù)電流問(wèn)題，表明可能是電能表內(nèi)部A 相電流出現(xiàn)反向狀態(tài)所造成的。當(dāng)通過(guò)計(jì)算得到有功功率處于負(fù)值狀態(tài)時(shí)，便可判斷A 相電流處于反向狀態(tài)，需通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)具體情況的分析和判斷，確定電流接線是否準(zhǔn)確。

在電表出現(xiàn)功率因數(shù)超下限警告問(wèn)題時(shí)，該項(xiàng)問(wèn)題和電表出廠默認(rèn)總功率因數(shù)閥值及接入設(shè)備負(fù)載性質(zhì)有著密切關(guān)聯(lián)，如存在接入設(shè)備負(fù)載超過(guò)主性負(fù)載的狀況，會(huì)因接入設(shè)備總功率因數(shù)沒(méi)有達(dá)到電能表默認(rèn)設(shè)置因素水平的原因，導(dǎo)致出現(xiàn)超下限警告的問(wèn)題[5]。需通過(guò)對(duì)電能表功率因數(shù)下降具體產(chǎn)生情況的詳細(xì)分析，制定出針對(duì)性較強(qiáng)的應(yīng)對(duì)舉措，通過(guò)合理設(shè)置參數(shù)以及提升接入設(shè)備功率因數(shù)等方式，保證警告能夠得到及時(shí)消除。

如果電能表接線處于正確狀態(tài)，但存在功率因素超限及負(fù)電流問(wèn)題，可能是因接入電能表設(shè)備負(fù)載性質(zhì)所造成的，所以為有效規(guī)避該項(xiàng)問(wèn)題，需在進(jìn)行電能表設(shè)備選擇過(guò)程中做好設(shè)備負(fù)載性質(zhì)的挑選，通過(guò)合理分析選擇出最佳設(shè)備，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)電流問(wèn)題的徹底根治。

綜上，因?yàn)樨?fù)電流的形成原因相對(duì)較為復(fù)雜，所以在出現(xiàn)該項(xiàng)問(wèn)題時(shí)，需做好問(wèn)題產(chǎn)生根本原因的分析，不得直接進(jìn)行調(diào)整，需按照計(jì)量原理內(nèi)容、通過(guò)計(jì)算的方式確定負(fù)電流產(chǎn)生的具體情況，以便通過(guò)和三相四線電能表進(jìn)行轉(zhuǎn)換或合理挑選設(shè)備負(fù)載性質(zhì)等方式，達(dá)到對(duì)負(fù)電流問(wèn)題的有效處理，保證電能表的計(jì)量準(zhǔn)確程度。