浅析三相三线多功能电能表失压追补电量方法

吴锡权

摘 要：三相三线多功能电能表具有特殊的性质，经研究发现以往的追补电量计算方法真实性、准确性同现实出入较大，有必要针对此展开研究。本文结合试验分析了三相三线多功能电能表失压追补电量方法。

关键词：三相三线多功能电能表；失压原因；追补电量方法

中图分类号：TM933 文献标识码：A

关于追补电量的计算，相关研究已经给出了理论公式，编定在教科书中，然而，该计算公式得出的追补电量数值的准确性依然有待考证，尚未得到客户的广泛认可。特别是当前更多使用的是多功能电能表，其失压追补电量的计算更为复杂，需要对计算方法进行深入探究。

一、三相三线多功能电能表失压原因分析

要想明确三相三线多功能电能表失压的真正原因，最科学有效的方式就是真正拿来几块三相三线多功能电能表，通过模拟实验的方式来分析失压的原因。本实验选取4块电能表，通过台体模拟失压来分析原因。其中电流：1A，功率：174.50W，相位角设为：0。实际记录的数值：表计实测功率，不同端子间的电压。经过对不同端口间电压Ui的检测，输入电能表电压端钮的电压的具体数据见表1。

经过对4块电能表的失压实验得出：当电能表A相失压时，Uabi的值：46.7V～50.5V范围内；C相失压，Uabi的值则在45.5V～51.9V。这同传统理论资料结论有所不同。而且不同失压状态，表计的测量功率为常规功率的1/2。

二、三相三线多功能电能表失压追补电量方法

1 输入电压回路等效电路模型

有异于普通的机械表，三相三线多功能电能表出现失压问题后，参考电压端扭所测出的电压值，可以绘制出输入电压回路的等效电路模型，如图1所示。

用以下公式来计算计量功率，P= Uabi Ia+Ucbi Ic，如果A相失压，则a点和o点电位相同，则有：Uabi=Uob=1/2Ucb。C相失压，c点和o点电位相等，Ucbi=Uab/2。B相失压，则有b与o点电位相等。

2 电量追补计算

以上实验主要是对电压互感器二次侧失压的简单模拟试验，实际的失压问题远比此复杂，其诱因主要为互感器高压熔丝被高温烧断。以下将参照各类电压互感器的接线特点，来分析两大类失压故障：

第一，A相二次侧失压。如果A/B/C对称，对应的向量图则如图2所示。

P错=1/2UIcos（90+φ）+UIcos（30- φ）=/2UIcosφ

U——线电压；I——线电流，φ——功率因数角，K=UIcosφ//2UIcosφ=2。

如果是B或C相失压，仍然得出相同的数据。也就是说相同型号的电能表，二次侧失压过程中，计量得出的电量同其常规运行状态下的电量值不同，前者是后者的1/2，失压中计算得出的电量就是追补电量。

第二，电压互感器高压端A相失压。当电压互感器采用了Y/Y接线模式时，电压互感器高压端A相失压的等效电路则为如图3所示。

进到电能表不同端钮的电压：Uabi= -Ub，Ucbi=Ucb此时依然假设A相.B相，C相对称则有：P错=2UIcosφ/K=（K-1）E错。此时，用电客户同样应该进行电量追补，具体的电量同样为失压电量的1/2。

电压互感器有着不同的接线类型，对应着不同的失压故障，经研究得出：如果失压由于高压熔丝被烧断所导致，可以选择继续依靠传统的计算公式来算得需要追补的电量。相反，如果是低压熔丝的诱因，那么传统的计算方法则将失灵，应该改变计算方法，此时第一步应该明确输入电能表的电压数值，而且还要对应更正系数。具体计算过程中，科学的方法是依靠等效电路模型来进行计算，这样才能确保所得出的追补电量达到合格标准。

第三，三相三线多功能表的等效模型。

图4为等效的三相三线三元件机械表图。

图4中，Ia，Ic的电流来源为：电流互感器。可以利用以下关系式：Ia+Ib+Ic=0来算出：Ib。如果A相失压，意味着此模型毫无争议。在二次侧A相失压的情况下，经过计算得出的各个元件电压也符合前面的计算结果。

同样，上文的高压端A相失压的计算结果也得到了验证，这都意味着此模型的科学性、准确性。利用节点电位法能够算出以下公式：

3/RxUO′=Uc/R+Ub/R=-Ua/3

那么A/B/C各个元件得出的电压则各自为：Ua/3，Ub+Ua/3，Uc+Ua/3最终算得的计算结果也符合上面的结果。

经以上不同类失压问题的分析能看出，可以将三相三线多功能表进行等效分析，将其同三元件机械表视作遵循同样规律。

此外，需要特别注意的是，实际的追补电量计算工作依然需要先测得失压状态下，输入电能表电压端钮的电压，第一步明确电能表类型，只有当发现电压性质同以上试验结果相同或相似时，才能选择上面的计算公式来对应算出追补电量。

三、追补电量计算的展望

通过上面的分析可以看出，对于三相三线多功能电能表失压追补电量的计算必须重新思考，因为传统的计量方法已经不适应多功能电能表。然而，事实上真正的追补电量计算的精准度依然会受到影响，因为上面提到的电量追补计算方法，多为人为操作进行，其中依然存在问题：

1 准确度、客观性值得推敲

这是因为电力线路中的各项数值，例如：电压、电流等并非一成不变，而是瞬息万变的，对应的失压问题也是循序渐进地出现的，失压需要经历一个过程，这就需要一套实时的追补电量计算方法，然而，目前来看，所采用的人工计算依然不能达到实时跟踪的效果。无法对各项变化参数做出反应。

2 计算速度慢、用户难认可

实际的追补电量计算是一项高技术、高难度、且复杂漫长的工作，最终得出的追补电量数值也无法让客户满意。因此，从上面分析能得出，必须深入研究一种全新的追补电量计算方法，转变传统的人工计算模式，转向研发自动设备，利用该设备来实现对追补电量的实时计算与跟踪，从而保证计算精准度。

3 追补电量的自动化计算

如果真的研发了一种自动化计算设备，实际的追补电量计算就变得更为简单化，不用再去分析互感器采用的是哪一种接线模式。可以利用自动化技术来直接计算得出各各项数值。

例如：A/B/C相依然处于平衡状态，一旦出现失压故障，可以凭借以下公式：Ua+Ub+Uc=0，和相關参数，例如：非故障相的实测电参数，等来对应计算得出一个追补电量，达到了实时化结果。

同上面提及的人工计算方法相比，自动化计算方法具有一定的优势，能够实现实时计量，排除故障因素、其他外界因素的影响，而且也确保了追补电量计算的精准度，全面确保了工作效率。

然而，自动化计算模式的实现依然有挑战，它需要以重构故障相参数为前提，此条件的实现又需要确保电力系统三相达到平衡，很明显偏离了常理，可见自动化追补电量计算的实现的路程依然遥远。

结语

多功能电能表在计量方面最多的故障无非就是失压故障，该故障会导致计量失真，对此就需要进行追补电量的计算，然而，追补电量实际的计算方法依然尚未达成共识，参照前面所提及的理论公式去计算追补电量，往往同事实有着较大出入。因此，从目前来看追补电量的计算方法依然值得深入探究。

参考文献

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[2]范巧成，李亚琴，梁惠文，刘玫，韩涛.电能表示值误差测量结果的不确定度评定问题商榷[J].计量技术，2010（12）.