基于负荷曲线的电量更正计算分析

2014-03-22刘芬

计量技术 2014年3期

刘　芬

(广东电网公司佛山供电局，佛山 528200)

0　引言

电能计量装置是供用电双方进行电能贸易结算的工具，同时也是企业加强内部管理，实行经济核算不可少的手段，因此其准确性、正确性一直以来都受到供用电双方的重视。引起电能计量异常的原因有多方面，包括了计量器具的配置合理性、计量器具本身的误差、接线方式的选择和回路安装质量等。由于错误接线造成的计量误差显得尤为突出，也成为了计量管理中最为关注和重点防范的环节，各种资料中针对错误接线下更正系数的分析理论也较为详尽和完整，是解决计量装置错误接线导致的计量异常问题的主要分析方法。但是，相对而言对于因计量装置运行故障造成的计量异常，目前尚未有比较合理的计算和分析方法，若作为错误接线进行参照分析，确定的更正系数存在较大偏差，对电能计量的公平性有一定的影响。本文针对计量装置运行故障情况进行分析，结合电子式电能表计量原理，论证提出在计量自动化条件下实现计量异常电量更正计算的方法。

1　更正系数的定义及计算方法

更正系数K定义为：计量装置正确接线下用户消耗的真实功率值P真与错误接线下形成的虚假功率值P计之比，即

K=P真/P计

(1)

一般通过错误接线下接进电能表所有电流电压检的相量图可求出P计，从而推算出K，有了K的值就可以推算出该抄表期内用户的真实用电量W真

(2)

其中正确计量方式下的P真是固定不变的，对于三相平衡的电力负荷系统存在：

三相四线三元件有功计量：P真=3U相I相cosφ

2　存在问题及解决办法

对于计量故障，如由于二次回路中端子接触不良等运行原因造成的一相电压偏低，在实际处理时一般按缺相进行分析，或是读取故障查处时的瞬时电流、电压相量图作为依据，计算确定计量异常期间的P计。这种处理方法存在以下两方面的不足：

1)读取瞬时电流、电压相量图作为计算依据的方式比较接近计量异常期间的实际运行情况，但其数据仅反映现场处理时的回路情况，由于接触异常的特点是不稳定，接触点的阻值有一个逐渐增大的过程，且数值往往随时间有较大且不规律的跳变，仅凭现场处理期间的短时数据难以完全反映计量异常期间的真实过程，因此这样计算确定的P计存在一定的偶然性。

2)接触不良时电压的幅值往往低于正常值，但并不为零，对于电子式电能表，其输入也并不为零。根据电子式电能表的工作原理分析可知当输入端电压或电流不为零时，采样和乘法运算依然进行，尤其对于计量异常时间较长的计量装置，期间所累积的电量不可忽视。如果简单的将异常按缺相处理，即将异常相的电压视为零，就会得到该相涉及的计量元件功率为0的结论，必然导致P计偏小，从而K则偏大。

从以上分析可知，要合理确定非接线错误下的计量异常期间的更正系数，最好的方法是尽可能获取期间详细的负荷曲线变化数据，使P计尽量接近电能表在异常期间实际计量的功率。在实现了计量自动化的条件下，电能表可以将其采集的电流、电压、功率因数和功率等负荷曲线数据按设定的时间间隔上传主站系统，这为实现计量异常期间K的合理推算提供了可能。

3　应用负荷曲线数据进行电量更正计算的方法

电能表所记录的功率可先按元件计算，每一元件实际所接电压、电流及电压与电流间夹角的余弦的乘积即为该元件的功率，再将各元件功率相加就可得到总的功率。

以三相三线两元件式电能表为例，此时，式(1)可以表示为

(3)

实际计算时，式(3)中的各数据项均可以从计量自动化系统中读取相应区间的采样数据，取其平均值再代入计算得到更正系数K。将K值以及相应的W计代入式(2)即可计算出W真。

4　实例分析

以某10kV高供高计用户计量装置c相高压熔断器烧断为例。其电压互感器接线方式为VV接法，电能表为三相三线接线方式。现场检查发现电能表c相缺相，实测cosφ=0.94。其相量分析如图1所示。

图1　断C相时二次电压相量图

由于b相接地，此时Ucb为0，则

由此可见，K1与K2的偏差非常大。这是由于有二次残压的接入使电能表故障相元件依然累计电量，完全忽略此值所计算出的K1值必然较真实值偏大。

需要指出的是，根据式(2)计算的W真，除了与K值相关，还与计量异常时段内的W计相关，所以要从整体上判断W真的准确性，还必须考虑异常时段的确定方式。对于相量分析方式，一般采取定义失压阀值(一般取70%Un)的方式来确定计量异常的开始时间，当电压幅值跌落到阀值以下时视为0，则读取时段内的电量作为W计。这实际上是对异常期间记录电量的一种近似的估算，如图2所示，t1至t2为故障时段，若设电压恢复Un时的电量值为W恢复，而电压向下穿越70%Un时的电量值为W故障，那么W计=W恢复-W故障，其中W恢复对应于图中B点时的电量值，其数值大于Ucb=0时的D点电量值；W故障对应于A点的电量值，其数值小于Ucb为正常Un时的C点电量值。因此，计算得到的W计是偏大的，因为它忽略了电压从正常范围跌落到阀值时由于电压降低而少计量的电量，以及电压从阀值下降到异常消除之前的期间，由于电压不为0而多计量的电量。以偏大的W计参与计算得到W真，必然进一步增大了计算值与真实值的偏差。