统计线损中出现负线损的原因分析

戴春怡，刘高原

(国网上海市电力公司检修公司，上海 200063)

统计线损中出现负线损的原因分析

戴春怡，刘高原

(国网上海市电力公司检修公司，上海 200063)

研究负线损发生的原因及其对策是进一步提高线损统计工作质量的重要课题。通过对电网电能计量系统涉及影响计量准确度因素的分析，可针对性地减少目前存在影响电能计量准确度和负线损问题。经过研究分析结果表明：在理论线损值较小和线路负荷很小情况下，实际运行中客观存在的负线损情况有其合理性。

负线损；互感器准确度；电容式压变特性

在线损统计分析中经常会遇到负线损问题，即受电侧的电量大于供电侧电量。这从理论上讲是不应存在的，可是在电网线损统计中仍有大量的负线损现象，通过对负线损线路两端电能表的计量准确度校验，可以排除电能表准确度带来的影响。另外，通过数据分析发现在小负荷情况下也有较多的负线损现象发生。为此国网上海市电力公司检修公司根据近两年电能采集系统平台的统计数据对电能表准确度合理情况下的负线损现象进行了分析探讨。

1 影响线损计量准确度的因素

通常认为影响电能计量准确度的原因就是电能表的计量准确度。这在低压供电用户负载端是正确的，因为负荷通过电能表直接输出，影响电能计量准确性的只有电能表本体的计量准确度。但在电网系统中，电能表无法与高压侧直接相连，而要通过电压互感器(PT)、电流互感器(CT)和二次回路与电能表相连。因此，影响电能计量准确度就不仅有电能表本身的准确度，还有PT、CT的准确度，二次回路压降3个因素。一般情况下认为，PT和CT的准确度是符合要求的，二次回路压降也符合要求，但实际情况未必如此。

2 电流互感器(CT)非线性的影响

电流互感器在实际应用中存在传导误差。这一方面是由于电磁铁心固有性能的特点，另一方面是受制造过程中加工工艺限制，使得互感器的二次电流总无法完全准确反映一次电流。以电流互感器的测量准确级来表示二次电流真实反映一次电流的程度。

电流互感器测量准确度是在负荷范围20%～120%前提下保证测量准确度，超出该负荷范围时测量误差将增大，负荷越小超出测量结果越大。小负荷准确度超差主要因素是铁心的磁滞效应，测量准确度全部呈现负误差特点；当负荷电流大于120%时CT铁心将趋于饱和状态，测量结果也呈现负误差特点，故电流互感器保证测量准确度的工作范围在20%～120%，超出此范围将呈现负超差。CT特性曲线见图1。

图1 电流互感器测量次级特性曲线

图1曲线表明了CT传导的变化趋势，因此选择CT工作量程范围对计量准确性影响很大。合理选择量程可以避免此类技术线损的发生。

CT参数表明，带S级的CT测量准确度量程明显要大于非S级，即便如此，对于小于20%负荷也超出了标称准确级，只是相对较小而已，从提高全量程范围计量准确度而言电能计量应优选S级互感器。鉴于目前电流互感器大部分为不带S级，故小负荷情况下测量准确度较差。

表1 220 kV 1～4段母线电压和电流实测值(全部并联运行)

3 二端CT倍率不一致导致线损出现负值

实际运行中，线路二端的变比有很大一部分不能与CT变比取值一致，尤其在220 kV变电站35 kV出线中绝大部分都是供电侧CT变比大于受电侧CT变比。从国网上海市电力公司检修公司与供电公司35 kV线路小负荷线损发生负值统计数据看，如果线路负荷大于5%，统计线损值基本正常。如果负荷小于5%，并且受电侧CT变比小于供电侧CT变比时将出现负线损，如果负荷进一步减小(小于1%)甚至会出现供电侧电量为零而售电侧有小电量的不合理情况。

现场进一步的论证可以用示波器测量二次回路电流波形予以证明。由于小负荷二次电流负荷工作在CT起始非线性段，二次电流波形均呈现非正弦波的尖脉冲形状。

4 电压互感器PT负载率影响

电压互感器目前分为电磁式和电容式。电磁式电压互感器输出电压与负荷正相关呈现线性特征。但在220 kV采用的电容式压变中，二次输出电压虽与负荷正相关，但小负荷情况下明显电压上翘。电磁式PT和电容式PT二次电压输出对比如图2所示。

图2 电磁式压变和电容式压变输出特性

以国网上海市电力公司检修公司西郊站10月份对220 kV的1—4段PT现场实测数据为例；当时1—4段母线均为合环运行，理论上4个PT的二次电压应该基本相同，误差很小。但实际上电容式PT和电磁式PT之间电压相差很大，如表1所示。

由表1可见，电容式PT在轻载情况下二次电压相比电磁式PT要高出1.5%。因此，当220 kV线路二端采用不同类型的PT，并且电容式PT二次回路电流较小情况下电能计量将产生较大的误差，导致出现较大线损值。

如果供电侧采用电磁式PT而售电侧采用电容式PT，在线损值抵消不了PT正误差情况下必然会出现负线损。反之测量的线损值要远高于正常值。由于目前电能表大部分都采用辅助工作电源模式，电压回路与自动化测控相同仅是采样电流而无工作负载(电流)，二者在二次电压回路上产生的电流极小，实质上已为信号采集，电容式PT二次回路轻载成为目前较为普遍的现象，导致二次电压偏高情况较多，也成为影响电能计量准确性一大因素。

5 二次回路压降影响

二次电压回路压降影响计量准确性在过去一直是一个重要因素，过去感应型电能表每相电流高达60～100 mA，加上其他测量仪表负荷，二次回路电流历来较大(安培级)，以致导线电阻形成的较大压降问题长期存在。按照技术要求，二次压降不得大于0.2%， 由此二次电压回路导线选择都在16 mm2以上。但现在采用数字化电能表和电能表辅助故工作电源后二次回路电流近乎为零，故二次回路导线压降近乎可以忽略，只存在因有接触不好导致的二次回路压降，从已有的二次回路压降测试报告中可以明显看到了这一变化趋势。

6 电能表准确度合理情况下线损值分布评估

目前，国网上海市电力公司检修公司考核电能表均采用0.5级电能表，其误差范围为±0.5%。根据厂家的说明，其误差满足正态分布(基本满足概率密度函数X：N(0,0.252))。电能表准确度误差概率密度函数如图3所示。

图3 电度表测量误差概率分布

根据国网上海市电力公司电力科学研究院2016年对上海地区220kV线路的理论线损计算，其计算结果如表2所示。

表2 上海地区220 kV电网线损分布情况

220 kV理论线损的均值为0.11，根据统计可认为理论线损率基本满足正态分布Y：N(0.11,0.052)。线损概率密度函数如图4所示。

图4 理论线损误差概率分布

实际线损综合误差Z=X+Y，X和Y相互独立，可以根据概率理论，实际线损Z也满足正态分布N(μ,σ2)，其均值为μ=0+0.11=0.11，标准差为σ2=0.252+0.052，其概率密度分布曲线如图5所示。

图5 考虑电能表精度的线损误差概率分布

根据分析将Z转换成标准正态分布后，通过查表，可见实际线损小于0的理论概率为0.333 6。同时，对于线损落在(μ-2σ,μ+2σ)范围内均应认为合理，即只考虑电能表测量误差的理论综合线损落在(-0.40,0.62)范围内均为合理。如果加上电容式PT电压偏高、小负荷、变比不一致等因素，实际线损值范围将会更大一些。

国网上海市电力公司检修公司从2015年1月起在电能数据采集平台完成全部220 kV线损自动统计，共计286条线路(不包括与电厂和供电公司线路)，线损合理率从92.78%提高至目前99.00%(电能采集系统以2%为标准)以上。以2016年8月份220 kV线损值为例，线损值分布情况如表3所示。

表3 2016年8月检修公司220 kV线路线损值分布

220 kV线路线损值分布概率如图6所示。

图6 2016年8月检修公司220 kV实际线损值分布图

从图5和图6对比可以看出，实测线损值的概率分布与理论计算值正态分布基本相符，线损均值为0.1%左右。

7 结语

(1)线损值的合理范围应根据不同电压等级确定。由于电流造成的线损在不同电压等级下所占的线损比重是不一样的，应根据不同电压等级和供电半径并结合电能表准确度，应用误差正态分布原理确定线损值的合理范围。如10 kV线路理论线损均值1%，考虑电能表(0.5级)系统计量误差，负线损的发生是不可能和不合理的；220 kV理论线损均值为0.1%，则发生负线损的概率约有33%，二者完全不能在同一平台进行比对。理论线损值和统计线损值既有联系又有区别。

(2)合理选择电流互感器和变比。为保证线损值的统计合理性，CT变比应与运行负荷相匹配，避免大变比小负荷。CT测量准确度宜优选带S级的0.5级电流互感器，线路二端变比宜统一，尽量减少小负荷情况下电能计量误差带来的线损值不确定性。

(3)低负荷线路线损的特异性。线路负载率低于5%，并且线路两端互感器变比不一致导致线路两端的CT工作在不同非线性段，线损值存在一定的特异性。但是，在线路两端CT变比一致且线损值显示合理的情况下，同时应认识到线路两端的电能计量实际上仍是存在负偏差。应认识到带S级的电流互感器和不带S级的电流互感器由于线性程度不一，在同一条线路测量中仍将带来较大的离散性，这将导致线损值的不确定。

(4)电容式PT二次回路应配置合理负荷。面对电容式PT二次负荷急剧减少现象，应合理增加二次负荷，使得PT工作在计量准确度区域内。研究配置电容式PT二次回路假负荷应作为提高电能计量系统准确度工作日程上来。仅降低PT容量既不能避免当前极轻载条件下带来的PT电压测量误差，也给PT二次回路保护级差配合带来困难。

(5)合理选择电能表额定电流值。优选四倍电能表(如1.5 A(6 A)或0.3 A(1.2 A))，提高电能表启表灵敏度，保证较小负荷情况下电能表计量的准确性。

(6)综合分析系统误差与具体设备问题关系。尽管统计线损值允许范围较大，但对于具体线路，其理论线损值与实际测量应符合负荷正态分布规律，因此针对每条线路应配置两端计量设备附设清单，便于结合线损值正态分布特征和计量回路设备具体情况，分析计量误差原因。

在统计线损时应区分普遍性和特殊性二类性质，有针对性的采取不同解决方法，不断提高电能计量准确度和线损值统计的合理性。

(本文编辑：赵艳粉)

Cause Analysis of Negative Statistical Line Loss

DAI Chunyi, LIU Gaoyuan

(Inspection & Maintenance Company, SMEPC, Shanghai 200063, China)

Cause analysis and countermeasures research of negative line loss is an important subject to further improve the quality of line loss statistics work. The analysis of the factors influencing the measuring accuracy of grid electricity metering system can reduce the factors affecting metering accuracy and solve negative line loss problems. The research and analysis results show that the existence of negative line loss in operation has its rationality under the condition of the low theoretical line loss and small line load.

negative line loss; transformer accuracy; capacitor voltage transform characteristics

10.11973/dlyny201702027

戴春怡(1959—)，男，工程师，从事计量(直流专业管理工作)。

TM73

A

2095-1256(2017)02-0211-04

2017-01-05