王 壯 童格格 秦立瑛

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司揚(yáng)州供電分公司）

0 引言

電能計(jì)量裝置接線正確，是保障計(jì)量結(jié)果正確無誤的基礎(chǔ)條件。目前，電網(wǎng)企業(yè)通常采取周期性現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的方式以保障接線正確，由專業(yè)計(jì)量人員前往裝置運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，采用現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)儀等設(shè)備逐一檢查計(jì)量裝置接線是否正確［1］。該方法存在排查周期長因而接線異常無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)、人力消耗大且技術(shù)水平要求高、交通時(shí)間成本高等不足。

本文針對(duì)用電量較大的專變用戶常用的三相三線計(jì)量裝置，提出基于分相功率的接線異常遠(yuǎn)程研判方法?；谧詣?dòng)化抄表系統(tǒng)常規(guī)采集的分相有功、分相無功數(shù)據(jù)，考慮電氣參數(shù)特征，研究計(jì)量裝置接線異常遠(yuǎn)程研判方法，幫助提高錯(cuò)接線檢查的工作效率；提出接線相量圖的遠(yuǎn)程獲取方法，為人工遠(yuǎn)程分析提供必需的圖形工具支撐。

1 無功四象限與接線相量圖的等效關(guān)系分析

計(jì)量人員進(jìn)行計(jì)量裝置接線檢查時(shí)，通常是利用現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)儀獲取接線相量圖，考慮用戶負(fù)荷性質(zhì)等多種因素，分析其與正常接線下的圖形特征是否一致，實(shí)現(xiàn)接線檢查［2］。

接線相量圖的獲取通常需要采用專用設(shè)備，測(cè)量電壓、電流及其相互間的相角關(guān)系。本文研究無功四象限與接線相量圖間的電氣相量等效關(guān)系，提出基于無功四象限的計(jì)量裝置電氣關(guān)系獲取。

某三相三線計(jì)量裝置在某時(shí)刻的無功四象限如圖1所示，其接線相量圖如圖2所示。

圖1 無功四象限

圖2 接線相量圖

對(duì)比二者發(fā)現(xiàn)，無功四象限中P軸即為相電壓，負(fù)荷運(yùn)行點(diǎn)M1、M2包含運(yùn)行電流與相電壓間的相角關(guān)系。此外，基于三相電的電氣特征可知，線電壓與相電壓間的相角關(guān)系固定。因此，無功四象限與接線相量圖包含的電氣特征等效，二者的差異在于坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)與變換，具體關(guān)系如圖3所示。

圖3 電氣關(guān)系示意圖

以有功功率P作為X軸，無功功率Q作為Y軸建立直角坐標(biāo)系，Uab與Ucb重疊，與在圖中繪出各組功率點(diǎn)。以某時(shí)刻A、C兩相的分相功率點(diǎn)M1（p1，q1）、M2（p2，q2）為例，連接坐標(biāo)原點(diǎn)O和點(diǎn)M1、M2，則代表A相電流，代表C相電流。

綜上，基于遠(yuǎn)程易于獲取的分相有功、無功數(shù)據(jù)，即可實(shí)現(xiàn)計(jì)量電壓、電流及其相互間的相角關(guān)系獲取，為接線異常遠(yuǎn)程研判提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2 接線異常遠(yuǎn)程研判方法

式中，?為考慮三相負(fù)荷不平衡的角度變化量。

由余弦公式可知，

令t=結(jié)合兩點(diǎn)間距離公式，可得：

簡化后，得：

若計(jì)量裝置接線正確，則必然滿足公式（4）。因此，基于自動(dòng)化抄表系統(tǒng)常規(guī)采集的分相有功、無功數(shù)據(jù)，通過機(jī)器自動(dòng)化執(zhí)行t值計(jì)算，判斷t值是否越過合理區(qū)間，即可實(shí)現(xiàn)大批量計(jì)量裝置疑似接線異常的快速研判。

如果計(jì)算得出的t值超過了合理區(qū)間，即超過了參考數(shù)據(jù)的平均值加減兩倍標(biāo)準(zhǔn)差的范圍，那么就可以判斷出存在疑似接線異常的情況。因?yàn)檎Ｇ闆r下，數(shù)據(jù)的差異應(yīng)該在一定范圍內(nèi)，如果超過了該范圍，就說明可能存在接線異常的情況。

通過這種自動(dòng)化的方式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大批量計(jì)量裝置疑似接線異常的快速研判。相比傳統(tǒng)的人工檢查方法，自動(dòng)化抄表系統(tǒng)可以更高效地檢測(cè)出異常情況，節(jié)省了人力和時(shí)間成本。當(dāng)然，這種方法也有一定的局限性。例如，在數(shù)據(jù)采集過程中可能存在其他干擾因素導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常，這就需要在算法設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析過程中進(jìn)行一定的優(yōu)化和處理。此外，還需要定期檢查和維護(hù)抄表系統(tǒng)，確保其穩(wěn)定運(yùn)行和準(zhǔn)確采集數(shù)據(jù)。

需要注意的是，兩相電流夾角θ在60°左右并不表示裝置一定接線正確，仍有少量接線異常類型滿足該電氣特征，因此本方法無法全量替代周期性現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，但能夠?qū)崿F(xiàn)大部分接線異常類型的快速發(fā)現(xiàn)和定位，大大提高工作效率，避免計(jì)量及電費(fèi)錯(cuò)誤不斷累積，幫助提升用戶滿意度。

3 基于分相功率的接線相量圖遠(yuǎn)程獲取

基于無功四象限和接線相量圖的等效電氣關(guān)系，本文提出了基于分相功率的接線相量圖遠(yuǎn)程獲取方法，為計(jì)量人員遠(yuǎn)程分析研判接線狀態(tài)提供重要圖形支撐工具，有效降低交通時(shí)間及運(yùn)輸成本，提高工作效率。

無功四象限與接線相量圖包含的電氣特征等效，二者的差異在于坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)與變換，因此接線相量圖遠(yuǎn)程獲取的關(guān)鍵，一是通過基于無功四象限進(jìn)行極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，二是考慮電壓接線順、逆相序下接線相量圖的差異。

首先來看無功四象限。無功功率是指交流電系統(tǒng)中產(chǎn)生的不對(duì)外界做功的能量，它可以分為四個(gè)象限：第一象限表示電源提供無功功率，第二象限表示電源吸收無功功率，第三象限表示負(fù)載提供無功功率，第四象限表示負(fù)載吸收無功功率。無功四象限圖以電源和負(fù)載之間的功率因數(shù)作為坐標(biāo)軸，通過左右移動(dòng)或上下移動(dòng)來改變電流和電壓之間的相位角度，從而改變功率因數(shù)。

接下來是接線相量圖。接線相量圖主要用來描述電氣設(shè)備之間的互連關(guān)系和電氣特征。它包含了電流和電壓的大小和相位差，通過箭頭的方向表示電流的流動(dòng)方向，而箭頭的長度則表示電流的大小。接線相量圖可以通過將電流和電壓的相量大小進(jìn)行比例縮放，從而得到全局的電氣特征。

接線相量圖的遠(yuǎn)程獲取關(guān)鍵有兩點(diǎn)。第一是基于無功四象限進(jìn)行極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。通過將無功功率的象限信息轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)，從而得到電流和電壓的相量大小和相位差。第二是考慮電壓接線順、逆相序下接線相量圖的差異。接線相量圖中電壓和電流的相位差受到電壓接線方式的影響，在順相序和逆相序下可能會(huì)有不同的效果。

對(duì)于三相三線電能計(jì)量裝置，電壓接線順相序下，將無功四象限（p1，q1）、（p2，q2）轉(zhuǎn)化為接線相量圖中A、C兩相的電流坐標(biāo)（pa，qa）、（pc，qc），坐標(biāo)變換公式如式（5）所示。

電壓接線逆相序下，坐標(biāo)變換公式如式（6）所示。

以某三相三線電能計(jì)量裝置為例，其電壓接線為順相序。選取某組功率點(diǎn)：

經(jīng)坐標(biāo)變換后，得到接線相量圖如圖4所示。

圖4 電氣關(guān)系示意圖

從接線相量圖看，三相負(fù)荷較為對(duì)稱，呈現(xiàn)偏容性的負(fù)荷特點(diǎn)，相角關(guān)系符合正確接線下的圖形特征，可判定為接線正確。

4 結(jié)束語

為提升電能計(jì)量裝置接線檢查業(yè)務(wù)的工作效率，實(shí)現(xiàn)周期性現(xiàn)場(chǎng)檢查的部分替代，本文提出了基于分相功率的電能計(jì)量裝置接線異常遠(yuǎn)程研判方法?；谧詣?dòng)化抄表系統(tǒng)常規(guī)采集的分相有功、無功數(shù)據(jù)，考慮無功四象限與接線相量圖的等效電氣關(guān)系，研究適用于機(jī)器自動(dòng)化執(zhí)行的接線異常遠(yuǎn)程研判方法，實(shí)現(xiàn)大部分接線異常類型的快速發(fā)現(xiàn)和定位，大大提高工作效率；基于極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué)原理與電氣特征轉(zhuǎn)換，提出基于分相功率的接線相量圖遠(yuǎn)程獲取方法，為計(jì)量人員遠(yuǎn)程分析研判接線狀態(tài)提供重要圖形支撐工具，有效降低交通時(shí)間及運(yùn)輸成本，促進(jìn)提質(zhì)增效。