吳敏

（廣東電網(wǎng)公司揭陽(yáng)供電局）

1 前言

隨著電力逐步走向市場(chǎng)化，用電營(yíng)銷(xiāo)對(duì)電能計(jì)量工作提出了更高的要求，電能計(jì)量表要承擔(dān)的功能也就越來(lái)越多，在微電子技術(shù)與單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展和普及的有利條件下，全電子式多功能電能表得到了飛速的發(fā)展[1,2]。近幾年，全電子式多功能電能表技術(shù)日趨完善和成熟，其具有精度高、多參數(shù)測(cè)量、功耗低、顯示直觀等多種計(jì)量信息以及智能化功能拓展的優(yōu)點(diǎn)，在計(jì)量準(zhǔn)確性及防治竊電方面為供電部門(mén)提供了多種技術(shù)手段，故目前廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)[3]。因此，合理運(yùn)用該表的各項(xiàng)功能，在提高用電營(yíng)銷(xiāo)管理水平和打擊竊電的實(shí)踐中有著重要的意義。

2 三相全電子式多功能電能表簡(jiǎn)介

凡是由測(cè)量單元和數(shù)據(jù)處理單元等組成，除計(jì)量有功（無(wú)功）電能外，還具有分時(shí)計(jì)量、測(cè)量等兩種以上功能，并能顯示、儲(chǔ)存和輸出數(shù)據(jù)的電能表，都可稱(chēng)為多功能電能表。多功能電能表可分為機(jī)電式和電子式兩種。目前應(yīng)用較廣的是全電子式三相多功能電能表，因其用電子電路、計(jì)量芯片代替了感應(yīng)式電能表中的測(cè)量機(jī)構(gòu)，并且該表能實(shí)時(shí)檢測(cè)計(jì)量狀態(tài)，包括失流、失壓、相序、時(shí)鐘、需量、功率、表號(hào)等項(xiàng)目，使得以往常用在感應(yīng)式電能表上的那些竊電手段得以杜絕。只要根據(jù)多功能電能表顯示的信息及各種電網(wǎng)參數(shù)記錄，輔助以適當(dāng)?shù)姆椒ǎ湍芸焖倥袛嚯娔鼙淼慕泳€是否正確，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電能表運(yùn)行異常及竊電行為，獲得退補(bǔ)電量時(shí)需要的多種技術(shù)數(shù)據(jù)，提高了用電營(yíng)銷(xiāo)管理水平和防治竊電的力度。但多功能電能表并非“萬(wàn)能電能表”，不能過(guò)于樂(lè)觀的依賴(lài)多功能電能表的某些功能。比如有些品牌的多功能電能表，在其失壓記錄里提供了故障相失壓累計(jì)電量，由于某些電能計(jì)量工作人員對(duì)該電能表的失壓記錄功能定義認(rèn)識(shí)不足，主觀上直接采用其故障相失壓累計(jì)電量進(jìn)行有功電量追補(bǔ)，造成所追補(bǔ)電量與實(shí)際漏計(jì)電量出現(xiàn)較大的估算誤差。其實(shí)該失壓累計(jì)電量，不一定就是失壓時(shí)該表所漏計(jì)的實(shí)際電量，它存在著一定的不確定因素。

3 多功能電能表的失壓記錄功能定義

失壓記錄功能是指在不停電時(shí)，由于故障或竊電造成電能表電壓回路掉電或電壓幅值失真時(shí)，進(jìn)行相應(yīng)的追補(bǔ)記錄。應(yīng)當(dāng)注意，多功能電能表反映失壓時(shí)，所測(cè)量到的電壓值不一定是為零，而是低于某個(gè)整定值。

當(dāng)三相電壓中任意一相（兩相）低于電能表額定電壓的78%±2V，且對(duì)應(yīng)相電流I≥0.5%Ib時(shí)，電能表判斷為故障失壓，并報(bào)警顯示故障相別；該相失壓累計(jì)時(shí)間（單位為小時(shí)）連續(xù)超過(guò)一分鐘，啟動(dòng)內(nèi)部失壓記錄程序，記錄本次失壓的相別、累計(jì)時(shí)間和累積次數(shù)及故障期間失壓相的安培小時(shí)數(shù)與電能表額定電壓乘積所得電量，單位以kVAh表示（兩相失壓時(shí)，為此兩相失壓累計(jì)電量之和）。當(dāng)失壓電壓恢復(fù)≥電能表額定電壓的85%±2V時(shí)，電能表停止報(bào)警并記錄電壓恢復(fù)時(shí)間。

當(dāng)電能表額定電壓的 50%±2V≤三相電壓≤電能表額定電壓的78%±2V，電能表有電流信號(hào)且I≥10%Ib時(shí)，判斷為三相故障失壓，進(jìn)行報(bào)警顯示故障相別，啟動(dòng)內(nèi)部失壓記錄程序，記錄本次失壓的相別、累計(jì)時(shí)間和累積次數(shù)及故障期間失壓相的安培小時(shí)數(shù)與電能表額定電壓乘積所得電量，單位以kVAh表示（各相失壓累計(jì)電量之和）。當(dāng)三相失壓電壓恢復(fù)≥電能表額定電壓的85%±2V時(shí)，電能表自動(dòng)停止報(bào)警并記錄電壓恢復(fù)時(shí)間。

若三相電壓＜50%±2V的電能表額定電壓值，電能表無(wú)顯示，此時(shí)電能表有電流信號(hào)且 I≥10%Ib時(shí)，電能表判斷為三相故障失壓，啟動(dòng)內(nèi)部失壓記錄程序，記錄本次失壓相別、失壓累計(jì)時(shí)間、失壓累積次數(shù)。當(dāng)三相電壓恢復(fù)≥電能表額定電壓的85%±2V時(shí)，自動(dòng)記錄電壓恢復(fù)時(shí)間。

4 故障相失壓累計(jì)電量功能在追補(bǔ)失壓漏計(jì)電量中應(yīng)用方案

此類(lèi)型的多功能電能表其故障相失壓累計(jì)電量功能，其實(shí)是該電能表失壓記錄的一個(gè)子功能，它主要是估算故障期間失壓相的安培小時(shí)數(shù)與電能表額定電壓乘積所得電量，單位以kVAh表示。在追補(bǔ)失壓漏計(jì)有功電量時(shí)，不能直接采用故障相失壓累計(jì)電量功能進(jìn)行追補(bǔ)。應(yīng)先掌握此類(lèi)型電能表故障相失壓累計(jì)電量功能存在的不確定因素，人工優(yōu)化失壓漏計(jì)有功電量追補(bǔ)方案，合理運(yùn)用故障相失壓累計(jì)電量功能[4]。

對(duì)于多功能電能表三相失壓且故障電壓值＜50%±2V的電能表額定電壓值時(shí)，失壓記錄通常只記錄失壓的相別、累計(jì)時(shí)間、累積次數(shù)、電壓恢復(fù)時(shí)間，所以在追補(bǔ)失壓漏計(jì)有功電量時(shí)，一般根據(jù)電能表上記錄的失壓數(shù)據(jù)計(jì)算出三相失壓時(shí)間，然后讀取電能表電網(wǎng)參數(shù)記錄，按月三相平均有功功率值乘以失壓時(shí)間，進(jìn)行有功電量追補(bǔ)，以下就不再重復(fù)論述。需要注意的是，以下方案討論時(shí)，所計(jì)量的負(fù)荷為三相對(duì)稱(chēng)感性負(fù)荷；三相三線多功能電能表反映的兩相失壓，是指“B”相（中性線）開(kāi)路的情況。

4.1 故障相失壓累計(jì)電量功能主要存在的不確定因素分析

① 該電能表的故障相失壓累計(jì)電量，僅能作為追補(bǔ)電量的參考值，并無(wú)實(shí)際的電能計(jì)量物理意義[5]。因?yàn)楫?dāng)其出現(xiàn)失壓時(shí)，電能表電壓測(cè)量回路不可能測(cè)量到故障相的實(shí)際電壓值及其實(shí)際功率因數(shù)，根據(jù)上述失壓記錄功能定義，電能表故障相失壓累計(jì)電量程序運(yùn)算時(shí)，所取電壓值均約定為電能表額定電壓值，所得失壓累計(jì)電量也為約定估算值，無(wú)法進(jìn)行量值溯源。

② 該電能表記錄失壓累計(jì)電量的單位為kVAh，其意義為估算故障相失壓期間的視在功率與失壓?jiǎn)⒅箷r(shí)間間隔的乘積。根據(jù)有功電能計(jì)算公式W=Pt=UItcosφ=Stcosφ,當(dāng)計(jì)量點(diǎn)的負(fù)荷功率因數(shù)不為±1時(shí)，視在功率絕對(duì)值不等于有功功率絕對(duì)值，直接采用該電能表所記錄的故障相失壓累計(jì)電量追補(bǔ)有功電量，存在著功率因數(shù)不確定因素。同理，當(dāng)計(jì)量點(diǎn)實(shí)際電壓值與電能表額定電壓值不相等時(shí)，直接采用所記錄的故障相失壓累計(jì)電量追補(bǔ)有功電量，存在著電壓不確定因素。功率因數(shù)或電壓的不確定因素影響過(guò)大時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致所追補(bǔ)電量與實(shí)際失壓漏計(jì)電量間的誤差增大。

③ 失壓故障有時(shí)電壓值并不為零，如果殘余電壓值仍在電能表的測(cè)量量程內(nèi)，電能表同樣能計(jì)量到這部分殘余電量，此時(shí)電能表雖啟動(dòng)失壓記錄功能，但所累計(jì)故障相失壓電量卻多估算了這一部分電量。

4.2 基于故障相失壓累計(jì)電量功能的優(yōu)化方案

① 三相四線多功能電能表有功電量追補(bǔ)發(fā)生一相、兩相或三相失壓時(shí)：

② 三相三線多功能電能表有功電量追補(bǔ)A相失壓時(shí)：

C相失壓時(shí)：

B相開(kāi)路時(shí)：

其中，W補(bǔ)為應(yīng)補(bǔ)的失壓漏計(jì)有功電量；UN為多功能電能表額定電壓；U實(shí)為計(jì)量點(diǎn)電壓回路實(shí)際電壓，可按多功能電能表記錄的電網(wǎng)參數(shù)，取非故障相失壓期間的平均電壓值（或取月平均實(shí)際電壓值），因?yàn)橄到y(tǒng)電網(wǎng)電壓三相一般較對(duì)稱(chēng)。兩元件多功能電能表取線電壓，三元件多功能電能表取相電壓。

W殘余為多功能電能表所計(jì)量到的故障相殘余有功電量。在該電能表記錄的電網(wǎng)參數(shù)中，讀取失壓期間故障相的殘余平均有功功率值，乘以失壓時(shí)間進(jìn)行殘余有功電量計(jì)算。若故障相無(wú)殘余電壓，則殘余有功電量為0。

φ為平均功率因數(shù)角，按多功能電能表記錄的電網(wǎng)參數(shù)，取月平均實(shí)際功率因數(shù)計(jì)算其角度。

5 應(yīng)用實(shí)例

將本論文研究的三相全電子式多功能電能表故障相失壓累計(jì)電量功能應(yīng)用于10kV城興線中。采用電壓、電流互感器變比為10000V/100V，400A/5，主副電能表為3×100V，3×5(6)A的全電子式多功能電能表進(jìn)行電能計(jì)量。2005年5月30日，主表AC兩相失壓報(bào)警，副表運(yùn)行及計(jì)量正常，原因?yàn)橹鞅鞡相電壓線開(kāi)路。見(jiàn)表1和表2。其中主表抄見(jiàn)有功電量25.01 kW·h，副表抄見(jiàn)有功電量29.69 kW·h。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查、主表失壓記錄內(nèi)容及主表電網(wǎng)參數(shù)運(yùn)行記錄，AC相情況分析如下：

① A相出現(xiàn)過(guò)兩次失壓，失壓累計(jì)總時(shí)間12.5小時(shí)，A相失壓累計(jì)總電量5.488kVAh。其中：5月11日09:03，A相掉電失壓，累計(jì)時(shí)間2.5小時(shí)，失壓累計(jì)電量1.098 kVAh，5月11日11:33恢復(fù)正常。故障原因是繼保人員誤斷開(kāi)二次端子排主表的 A相電壓連片。5月30日00:15，A相失壓，累計(jì)時(shí)間10小時(shí)，5月30日10:15恢復(fù)正常，故障原因?yàn)橹鞅鞡相電壓線開(kāi)路，A相失壓累計(jì)電量為：5.488－1.098＝4.39 kVAh。

表1 10kV城興線主表的失壓記錄內(nèi)容

表2 最近5次失壓事件記錄

② C相只在5月30日00:15出現(xiàn)一次失壓，故障原因?yàn)橹鞅鞡相電壓線開(kāi)路，于5月30日10:15恢復(fù)正常。C相失壓累計(jì)電量4.38 kVAh。

方案一：考慮殘余電量、功率因數(shù)及電壓的不確定因素，運(yùn)用故障相失壓累計(jì)電量功能追補(bǔ)失壓漏計(jì)有功電量。根據(jù)主表的電網(wǎng)參數(shù)記錄取：

① 由于主表A相電壓開(kāi)路，所以A相失壓期間該相無(wú)計(jì)量殘余有功電量，故應(yīng)補(bǔ)有功電量為：

② 主表B相開(kāi)路時(shí)，應(yīng)補(bǔ)有功電量為：

③ 10kV城興線實(shí)際應(yīng)補(bǔ)失壓漏計(jì)有功電量為：

方案二，不考慮殘余電量、功率因數(shù)及電壓的不確定因素，直接采用故障相失壓累計(jì)電量功能追補(bǔ)有功電量。10kV城興線實(shí)際應(yīng)補(bǔ)失壓漏計(jì)有功電量為：

由于10kV城興線主副表的電壓計(jì)量回路，在二次端子排采用獨(dú)立回路分別與電壓互感器二次計(jì)量回路并接，主副表二次端子排電壓回路出線互不影響，所以此兩次主表失壓故障并不影響其副表的正常運(yùn)行和計(jì)量。故可用副表抄見(jiàn)有功電量進(jìn)行失壓漏計(jì)有功電量的追補(bǔ)，即：

10kV城興線實(shí)際應(yīng)補(bǔ)失壓漏計(jì)有功電量為：

由于主副表基本誤差的測(cè)定合格，并且它們的基本誤差很接近，故以校驗(yàn)與。

方案一所追補(bǔ)失壓漏計(jì)有功電量的估算誤差：

方案二所追補(bǔ)失壓漏計(jì)有功電量的估算誤差：

由此可見(jiàn)，方案一所追補(bǔ)失壓漏計(jì)有功電量的估算誤差較小，用其追補(bǔ)10kV城興線實(shí)際應(yīng)補(bǔ)失壓漏計(jì)有功電量較為合理。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在使用此類(lèi)型的三相全電子式多功能電能表追補(bǔ)失壓漏計(jì)電量時(shí)，不能直接采用其故障相失壓累計(jì)電量功能進(jìn)行追補(bǔ)，應(yīng)仔細(xì)分析該電能表失壓報(bào)警期間，所記錄各項(xiàng)電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)及失壓記錄數(shù)據(jù)，確認(rèn)失壓故障的原因及類(lèi)型，客觀地降低各種不確定因素的影響，認(rèn)真推算失壓漏計(jì)電量。雖然不同類(lèi)型的多功能電能表豐富了退補(bǔ)電量的方案，但都會(huì)存在一定的不確定因素及估算誤差，電能計(jì)量工作者應(yīng)精心選取合理的退補(bǔ)電量方案，減小退補(bǔ)電量估算誤差，做到公平、公正和準(zhǔn)確、可靠。

[1]滕紹祥.基于智能電網(wǎng)的高壓電能表應(yīng)用研究[J].黑龍江科技信息,2011,18:16.

[2]雷文主.電能計(jì)量[M].北京:中國(guó)電力出版社,2004.

[3]陳佩瓊.電能表修校[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2005.

[4]李晉主.防治竊電技術(shù)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2004.

[5]張敏娟.三相三線電能表失壓時(shí)故障分析[J].江蘇現(xiàn)代計(jì)量,2011,(1):46-48.