电能表电压接线错误时的差错电量分析与计算

黄东兰

(广东电网公司茂名供电局，广东 茂名 525000)

0 引言

随着电力企业的快速发展，电能计量的准确性显得越来越重要，它是衡量电力企业和客户之间的一杆秤，是企业形象的窗口。由于各种客观和主观因素的影响，计量装置接线错误的情况时有发生。计量装置接线错误形式各种各样，计量电压接线错误是其中的一种形式，它会导致电能表走快或走慢，甚至停转。当计量装置发生接线错误时，首先应对错误的接线进行纠正，然后还要进行差错电量的退补计算，及时为电力企业和客户提供差错电量的依据。

1 电能表的测量原理

测量用的电能表按接线方式可分为三相三线电能表和三相四线电能表，按电压等级可分为高压计量电能表和低压计量电能表，按接入方式可分为直接接入式电能表和经互感器接入式电能表。下面以三相四线型、经互感器接入的高压计量电能表为例，介绍电能表的测量原理，其接线图如图1所示。

三相四线制接线的电能表分别由A，B，C 3个元件组成，A元件由电压UA、电流IA构成，B元件由电压UB、电流IB构成，C元件由电压UC、电流IC构成，A，B，C相电压电流夹角分别为φA，φB和φC，三相电路中有IA+IB+IC=0，其相量图如图2所示。

三相四线电能表总有功功率等于A，B，C相功率之和，由图2可得到三相四线电能表总有功功率为

P=UAIAcosφA+UBIBcosφB+UCICcosφC。

(1)

(2)

式中：Uφ，Iφ分别为三相负载平衡时的相电压和相电流；U，I分别为三相负载平衡时的线电压和线电流。

图1 三相四线型经互感器接入的高压计量电能表测量原理图

图2 三相四线电能表正确接线时的相量图

2 电压接线错误时的电能表有功功率分析

三相四线电能表电压正确接线为ABC正相序。错误的电压接线有ACB，BAC，CBA，BCA，CAB 5种形式，ACB，BAC，CBA形式为逆相序，BCA，CAB形式为正相序。以ACB逆相序电压接线错误为例，分析电能表电压接线错误时计量的有功功率。电能表电压接线方式为ACB时的相量图如图3所示。

图3 三相四线电能表电压接线错误(ACB)时的相量图

电能表电压接线方式为ACB时，A元件接线正确，B，C元件接线错误，系统C相电压接在电能表B相电压端子，B相电压则接在电能表C相电压端子。B元件电压为UC、电流为IB，则φB′=120°-φB；C元件电压为UB、电流为IC，则φC′=120°+φC。由图3可以得出，电能表有功功率表达式为

P=UAIAcosφA+UCIBcosφB′+UBICcosφC′=

UAIAcosφA+UCIBcos (120°-φB)+

UBICcos(120°+φC) 。

(3)

当三相负载平衡时，其功率表达式为

P=UφIφcosφ+UφIφcos(120°-φ)+

UφIφcos(120°+φ)=0 。

(4)

由式(4)可知，电压接线错误为ACB时，在三相负载平衡时，电能表总有功功率为零，电能表停转，不计量。但从实际运行的情况来看，用户三相负载是不平衡的，电能表的有功功率计量不为零。

用相同的分析方法得到其他4种错误接线方式的总有功功率表达式，得出CBA，BAC电压接线错误形式和上面所述的ACB接线形式的结果一样：三相负载平衡时，电能表停转。而BCA，CAB形式电压接线错误的结果也一样，三相负载平衡时，其总有功功率表达式为

P=3UφIφcos(120°-φ) 。

(5)

3 更正系数法及差错电量计算分析

供电企业一般用更正系数法来计算计量装置的差错电量。假设错误电量为Wc，根据功率或功率表达式得出电量更正系数K，可计算出应追补的电量Wb，计算公式为

(6)

Wb=(|K|-1)Wc。

(7)

3.1 公式更正系数法

更正系数公式法是根据式(6)得出更正系数。公式更正系数法只适用于三相负载平衡的情况，电压接线错误为ACB，BAC，CBA形式时，因为其错误功率表达式的结果为零，不能用公式法计算电量更正系数。公式法只适用于电压接线错误为BCA，CAB的形式。电压接线错误为BCA，CAB形式时，设电能表计量的有功电量为W，其更正系数计算如下。

将式(2)和式(5)代入式(6)

(8)

一般以正常工作时某段时间内平均功率因数作为计算更正系数的依据。当功率因数cosφ=0.90时，φ=25.84°，代入式(8)得K=-7.14。因此，电能表电压接线错误为BCA，CAB形式时，应追补的电量为

Wb=(|-7.14|-1)Wc=6.14Wc。

3.2 负荷曲线更正系数法

电能表电压接线错误为ACB，BAC，CBA形式时，由于其功率表达式结果为零，不能用公式法计算其更正系数。三相负载不对称的用户若用公式法计算其差错电量，其计算结果与实际情况存在很大的误差。由式(6)可以看出，更正系数也可以由正确功率和错误功率求得。因此，通过读取电能表记录的负荷曲线数据，根据相关公式推算出正确的有功功率，即可求得更正系数。以ACB形式电压接线错误为例，介绍负荷曲线更正系数法。

由式(3)和图3可知，电压接线错误为ACB形式时，A元件接线正确，所以不需求其正确功率因数，B，C相功率因数计算公式为

cosφB′=cos(120°-φB) ，

(9)

cosφC′=cos(120°+φC) 。

(10)

由负荷曲线记录的电能表电压接线错误时B，C相每小时的功率因数，根据式(9)、式(10)推算出B，C相正确的功率因数角φB和φC，然后代入三相四线电能表正确的功率表达式(1),得出每小时的正确总有功功率，每小时正确总有功功率代数和即为正确的总有功功率。电压接线错误为ACB的某用户负荷曲线数据及正确功率计算数据见表1。

由表1数据可求得总的正确有功功率为648.76 W，总的错误有功功率为49.50 W，因此，更正系数及应追补电量为

Wb=(|K|-1)×Wc=(13.11-1)×49.50=

0.599 45(kW·h) 。

表1 电压接线错误为ACB形式时的某用户负荷曲线数据及正确功率计算数据(2013-04-13)

4 结束语

利用公式法分析计算电能表错误接线引起的差错电量是以三相电压、三相电流平衡为基础的。公式更正系数法只适用于三相负载平衡的用户，实际运行中，电压和电流总不可能达到完全平衡，用公式法对三相负载不平衡的用户进行差错电量计算时，计算出来的差错电量往往与实际电量不相符，容易与客户引起纠纷。对于三相负载不平衡的用户，也不适用于公式更正系数法，而是根据电能表记录的负荷曲线数据，推算出正确的电量，从而计算出应退补的电量。

参考文献：

[1]王月志.电能计量[M].北京：中国电力出版社，2006.

[2]郑尧.李兆华，谭金，等.电能计量技术手册[M].北京：中国电力出版社，2002.

[3]王中明，宋金华.电压互感器二次断线对电能表有功电能计量的影响及追补电量计算[J].电测与仪表，1997(2)：15-18.