电能计量装置错误接线电量分析及追补

2014-03-22常强

计量技术 2014年3期

常　强

(贵州电网公司遵义供电局，遵义 563000)

0　引言

电能计量工作的公平、公正、准确与可靠，关系到电网公司与电力用户双方的经济利益。电能表、电压互感器、电流互感器之间的接线是否正确直接影响着电能计量装置是否能正确计量。因此，在计量装置出现错误接线时[1]，将出现电能量的错误计量。如何合理、公平地制定电量追补方案[2]，解决供用电双方的计量纠纷，就显得尤为重要。

最常用的电量追补方法是更正系数法[3]。即首先根据错误接线情况计算出更正系数，再用更正系数乘以错误接线时计量的电量，就得到正确电量[4]。而更正系数大都包含功率因数项，但功率因数不是定值，它随着负荷的变化而变化。我们常按正确计量时的平均功率因数来取值，但当发生错误接线时很难取到正确的平均功率因数，人们常取一个大约值，这就对追补的电量带来很大误差，不能客观真实的反映用户实际所用的电量，造成双方的电量纠纷。本文从正确接线及错误接线时的功率方程来分析一种合理、准确的电量追补方法，能够计算出客户错误接线时的实际所用电量，解决供用电双方的电量纠纷。

1　更正系数法的推导与分析

更正系数Gx定义为：计量装置正确接线下用户计量的真实功率Pa与故障接线下计量的虚假功率P计之间的比值，即

(1)

式(1)中分子分母对时间同时积分，得到

(2)

式(2)中，WP真是故障期间计量的真实电能量；WP计是故障接线时电能表所计量的虚假电能量。

大多用户为10kV电压等级计量装置，采用的是三相三线两元件计量方式[5]。正确接线时的电压电流六角图如图1所示，其有功功率和无功功率分别为：

图1　三相三线正确接线时六角图

P真=UabIacos(φ+30°)+UcbIccos(φ-30°)

(3)

Q真=UabIasin(φ+30°)+UcbIcsin(φ-30°)

(4)

当发生AB相电压互感器极性接反(六角图如图2示)时，或A相电流互感器极性接反(六角图如图3示)时[6]，电能表所计量的有功功率和无功功率分别为：

P计=UabIacos(φ-150°)+UcbIccos(φ-30°)

=UIsinφ

(5)

Q计=UabIasin(φ-150°)+UcbIcsin(φ-30°)

=-UIcosφ

(6)

图2　三相三线A相电流极性反接时六角图

图3　三相三线AB相电压互感器极性反接时六角图

此时的更正系数

(7)

此时用户的真实用电量[7]

(8)

上式中tanφ的值，应该由故障期间实际负荷的功率因数取得，但这个功率因数不是个定值，随着负荷的变化而改变，人们常用的方法是取故障期间内的平均功率因数，但这个平均功率因数也很难取得，因为人们常用的方法是根据此段时间内的有功电量和无功电量的比值来算得，但故障期间电能表上计量的有功电量和无功电量本身就是虚假电量，所以通过这种方法计算出来的平均功率因数是错误的。有人取计量装置恢复正常时的功率因数，但这个功率因数并不一定能反映故障期间的功率因数。也有人取0.9作为平均功率因数，这只是个估计值，但不同的功率因数对更正系数影响很大。式(7)中的更正系数在不同功率因数下的取值如表1。

表1　不同功率因数下的更正系数

所以，电能计量装置错误接线时用更正系数法追补电量是不合理的。

2　电量追补合理方法的推导

联立式(3)、式(4)、式(5)和式(6)，可以得到：

式(9)和式(10)对时间t同时积分得到：

通过以上分析和推导，可以找到用户实际所用的有功电量WP真、无功电量WQ真与错误接线时电能表所计量的有功电量WP计、无功电量WQ计之间的关系。

图4　三相三线A相完全失流时六角图

下面再推导一种常见的电能计量装置错误接线形式。

当由于错误接线造成电能表A相失流(六角图如图4示)时，或AB相完全失压(六角图如图5示)时[8]，电能表所计量的有功功率P和无功功率Q分别为：

图5　三相三线AB相完全失压时六角图

P计=UcbIccos(φ-30°)

(13)

Q计=UcbIcsin(φ-30°)

(14)

联立式(3)、式(4)、式(13)和式(14)，可以得到：

式(15)和式(16)对时间t同时积分得到：

无论任何类型电能计量装置错误接线时或发生故障时的电量追补都可以用上述方法找到用户真实的有功电量WP真、无功电量WQ真与错误接线时电能表所计量的有功电量WP计、无功电量WQ计之间的关系。这种方法完全摆脱了功率因数对电量追补带来的误差，能准确的计算出用户在电能计量装置错误接线或发生故障时的实际电量。此方法的推导过程利用正确接线时电能表应该计量的功率方程(式(3)、式(4))和错误接线时电能表所计量的功率方程(式(13)、式(14))，与更正系数法的推导过程同理。优点是直接找到了真实的有功电量WP真和无功电量WQ真，避免了使用功率因数这个不定值。