基于用电信息采集系统的电能表失压断相后电量追补的分析

王海涛 胡元璐



基于用电信息采集系统的电能表失压断相后电量追补的分析

王海涛 胡元璐

（国网山东省电力公司青岛供电公司，山东青岛 266100）

本文介绍了三相电能表失压的过程，并以三相四线电能表为例，介绍了电能表失压断相后电量追补的传统方法。针对采用传统方法开展追补工作存在的弊端，提出了基于用电信息采集系统电能表失压断相追补方法，描述了该方法的数学模型、计算过程和应用实例，采用该方法后可以大幅提高电能表失压断相的电量追补精度，并有利于电量追补工作的良性开展。

电能表；失压断相；电量追补；用电信息采集系统

电能表是电能计量装置的核心部分，其测量值的准确性将直接影响电费收取的公平公正，关系到供电企业和用电客户的切身利益。

在实际运行过程当中电能计量装置可能出现失压、断相和失流等故障，当电能计量装置在故障状态下运行时，电能表所计得的电量是不正确的，如何正确计算退补电量是计量工作人员必须面对的问题。现有追补方法还停留在机械表和电子表时代的计算公式，而且利用的追补时间也只是参照电能表本身的失压记录时间，局限性和公正性难以令人 信服。

本文提出基于用电信息采集系统的电能表在失压断相故障状态下电量追补的综合性分析方法，介绍了方法模型和分析验证。

1 三相智能表失压断相分析

在高电压、大电流系统中，电能表不能直接接入测量回路，需要先通过互感器变换成低电压、小电流再接入测量回路，因此电能表分为直接接入式和经互感器接入两种。

三相智能电能表的故障工况主要有失压、断相、失流和掉电等。其中，失压和断相故障是运行智能表最常见的故障状态，而在实际运行中，导致智能表失压断相最主要因素是计量电压互感器高压熔丝的熔断[1-4]。

1.1 三相三线智能表失压断相分析

三相三线制电路中接入的是三相三线电能表，其计量的基本原理是通过电压和电流采样处理得到线电压AB、CB和相电流A、C，经过进一步计算得到瞬时功率和有功、无功电量。经互感器接入的三相三线电能表接线图如图1所示。

图1 经互感器接入的三相三线电能表接线图

从图中可以看出，A相电压互感器高压侧熔丝熔断时，接入电能表的电压AB大幅减小，CB保持不变，当AB低于电能表参比电压的78%，且持续时间大于60s时，构成A相失压事件。同理，C相电压互感器高压侧熔丝熔断时，若电压CB大幅减小，且符合幅值和时间要求时构成C相失压事件。但当B相电压互感器高压侧熔丝熔断时，接入电能表的电压AB和CB都大幅减小，当同时满足低于电能表参比电压的78%，且持续时间大于60s时，构成A相和C相电压同时失压。若任意两相电压互感器高压侧熔丝熔断，则接入电能表的AB和CB均低于临近电压限值，导致电能表断电失去计量 功能。

1.2 三相四线智能表失压断相分析

三相四线制电路中接入的是三相四线电能表，其计量的基本原理是通过电压和电流采样处理得到相电压A、B、C和相电流A、B、C，经过进一步计算得到瞬时功率和有功、无功电量。经互感器接入的三相四线电能表接线图如图2所示。

从图2中可以看出，接入电能表的三相电压均以中性点为参照，各相电压互不影响。当A相电压互感器高压侧熔丝熔断时，接入电能表电压的A大幅降低，A和C保持不变，当A低于电能表参比电压的78%且持续时间大于60s时，构成A相失压事件。同理，当B或C相电压互感器高压侧熔丝熔断，B或C低于电能表参比电压的78%且持续时间大于60s时，分别构成B相或C相失压事件。当某两相电压互感器高压侧熔丝同时熔断，接入电能表电压幅值都低于电能表参比电压的78%，且持续时间大于60s时，构成两相电压失压事件。当三相电压互感器高压侧熔丝全部熔断时，接入电能表的三相电压均低于临近电压限值，导致电能表断电失去计量功能。

图2 经互感器接入的三相四线电能表接线图

2 电能表失压断相后电量追补传统计算方法

以三相四线制电能表为例进行分析，假设A相电压失压，退补电量计算方法如下。

更正系数计算式为

在假设三相负荷平衡的情况下，由于A相电压失压，因此，A=0，得到更正系数如下：

（2）

失压期间，电能表所计电量为

式中，2为A相电压复位时刻电能表示数；1为A相电压失压至78%额定电压时刻的电能表示数；为倍率。

应追补电量计算系数为

因此，追补电量为电能表所计电量0的0.5倍。

然而，A相失压并不等同于A相电压完全降低为0。在实际工作中，电压互感器一次侧熔丝熔断后，由于存在游离电弧，熔丝两端电压并不为零，因此接入电能表的实际电压也不为零。另一方面，失压期间电能表所计电量，应该由失压恢复时刻的电能表示数与失压开始时刻的示数差值计算得到。因此，若按照传统计算方法，则会导致追补电量不准确[5-7]。

3 基于用电信息采集系统的追补方法[8]

3.1 失压时间的判定

失压时间是电能表失压后进行电量追补的重要参数，虽然智能表具有失压记录功能，可以记录最近10次失压发生时刻、结束时刻及对应的电能量数据等信息，但由于失压事件需要电压降低到参比电压的78%时才能触发，报警灯才会亮起，此时，用户变电站的值班员才有可能发现异常。等用户告之供电公司失压事件或等计量工作人员周期校验才发现故障时，失压累计的故障电量已经累计较大数额，可能造成较大的计量事故并增大了电量追补工作的难度。

利用用电信息采集系统的失压断相统计功能，可以迅速锁定当前日及之前发生失压断相的电能表，之后，利用采集数据查询功能依照时间逆推查看故障电能表的历史电压数值，从而确定电能表电压开始减小的具体时刻。

3.2 失压比例的确定

高压熔丝停电更换时刻，电能表侧实际测得的电压与电能表正常工作时的实际电压比值作为失压断相追补电量计算公式的系数。

以三相四线制电能表为例进行分析，假设电能表A相失压，通过用电信息采集系统排查出失压现象，通过协调用户安排高压熔丝停电更换计划，在停电更换前，测得电能表尾端A相实际电压为38V，而正常运行时，电能表实际电压为60.2V，则失压断相比例为

3.3 失压电量追补计算

以三相四线电能表A相失压至38V为例，3.2中确定了失压比例，则追补电量计算方法如下。

更正系数计算式如下：

在假设三相负荷平衡的情况下，由于A相失压至38V，因此，，得到更正系数如下：

（7）

失压期间，电能表所计电量为

式中，2为A相电压复位时刻电能表示数；1为A相开始失压时刻的电能表示数；为倍率。

应追补电量计算系数为

因此，追补电量为电能表实际计量电量0的0.14倍。

相对于传统计算方法，不管是失压期间电能表所计电量0还是更正系数的计算，新的方法都更接近实际，对供用电双方都更加公平，也为实际电量追补奠定了更加坚实的基础。

3.4 追补应用分析

2016年6月9日，笔者通过用电信息采集系统监控到青岛35kV某百货有限公司电能表（三相四线制）发生失压事件，现场确认计量PT保险丝熔断，经与客户协商后，2016年6月12日10时完成停电更换熔丝。

追补计算参数确认：通过采集数据查询发现该电能表自2016年6月6日9时开始失压，此时电能表示数为550.7，失压前C相正常运行电压60.1V；2016年6月12日10时更换熔丝前，C相电压降至20V，此时电能表示数为565.2。计量倍率为5250。

分别采用传统算法和本文算法计算该客户的追补电量（步骤见上文）。

若按照传统计算方法（假设已知失压开始时间），则应追补电量：

按照本文算法，应追补电量：

kW·h （11）

统计分析该客户近两年抄表记录和用电信息采集系统数据，发现该客户春秋两季的日平均电量为16800kW·h。将两种算法得出的电量与统计值进行比较分析见表1。

表1 两种算法追补电量比较

通过表1可以看出，相比传统算法，本文算法得出的计算电量与统计值偏差明显小很多，更贴近实际，也得到了客户的积极认可，促使电量追补工作圆满迅速完成。

4 结论

传统的追补电量计算方法已经不适用于当今智能电能表电量的追补计算，本文对三相三线和三相四线两种类型电能表失压断相情况进行了分析，并以三相四线电能表为例，提出了基于用电信息采集系统数据分析的失压断相电量追补计算方法，相对于传统计算方法，该方法确定的失压断相时间和追补系数都更加精准和贴近实际，促进了电量追补工作良性开展。

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The Analysis of Make-up Electric Power During Voltage Loss of the Electric Energy Meter based on the Power User Electric Energy Data Acquire System

Wang Haitao Hu Yuanlu

(State Grid Qingdao Power Supply Company, Qingdao, Shandong 266100)

A new method is proposed for analysis of make-up electric power during voltage loss of the electric energy meter based on the power user electric energy data acquire system. The article introduced the voltage loss of the three-phase electric energy meter and the traditional calculation method of make-up electric power of the three-phase four-wire meter. In view of shortcomings of the existing way, a new method based on the power user electric energy data acquire system was presented, also, its mathematical model and an application example was devised. This method can highly improve the accuracy of make-up power of three-phase electric energy meter during voltage-loss and be helpful for work of make-up electric energy.

electric energy meter; voltage loss; make-up electric energy; power user electric energy data acquire system

王海涛（1985-），男，山东青岛人，汉族，国网青岛供电公司工程师，主要从事电能计量和用电信息采集管理工作。