国网江苏省电力有限公司南京供电分公司 张小龙 张继东 王 淼 曹 啸

某软件园客户由110kV龙信线771、华隐线995双回路供电，用户两台西门子50000kVA主变压器，每台主变压器二次的10kV母线都分别安装有一台SVG动态无功发生器（无功自动补偿装置）。计量点电压为110kV，高供高计3×57.7（100）V，电流互感器变比300/5，电能表倍率66000。

2019年12月装表送电时，由于10kV母线没有连接任何负荷，所以未能测试确定电能表安装接线是否正确。2020年3月用户用电设备启用后，发现华隐线995电能表反向计量，工作人员更换了电能表并调整了电流接线方向。2020年6月，经用采系统监测发现客户110kV龙信线771、华隐线995电能表仍存在反向电量。6月15日计量中心检验检测班到现场更换电能表，换表前再次对电能表进行检测，测量数据为Ua=60.1、Ia=0.357A、Ua∧Ia=16°，另外两项基本相同。这些现场检测数据均在正常范围内但还是会引起反向电量的产生，该异常情况引起了工作人员的注意。随后工作人员观察了南京智能调度控制系统发现，该户10kV母线共有5条出线累计负荷电流为45A，而补偿电流却达到73A。针对此种异常情况对该用户开展了深入的分析和原因排查。

1 故障分析

根据电能表电流显示数据随着用户的无功补偿装置的投切出现正反向变化，有功功率也随之发生变化的故障现象，可判断调整后的电能表接线仍存在问题，因为接线正确的情况下投切无功补偿装置不会引起有功功率发生正反向变化。再次对用户计量装置及电器设备进行现场检查发现，用户有两台西门子50000kVA主变压器，每台主变压器二次的10kV母线都分别安装有一台SVG动态无功发生器（无功自动补偿装置）。随着SVG的投入和退出，电能表记录电量随之发生正反向改变。

1.1 计量点1故障分析

1.1.1 原因分析与排查

现场查看SVG投入或退出时电能表的运行参数。龙信线771上无功自动补偿装置SVG投入前，计量元件一的电流反向，U1=60.1、I1=0.100A、U1∧I1=264.7°，计量元件二与元件三数据与元件一基本相同。龙信线771上无功自动补偿装置SVG投入后，电流正向，U1=60.1、I1=0.357A、U1∧I1=16°，计量元件二与元件三数据与元件一基本相同。

根据SVG投切前后的电流变化情况分析，可判断SVG投入后电流I1顺时针移相111.3°。因为SVG投入后电流移相超过了90°，可确定SVG投入后用户的用电性质发生了改变。因为SVG投入后电流I1顺时针移相111.3°，可推断投入的无功补偿设备是感性设备而非容性设备。图1所示为SVG投切前后三相电压和电流的相量图，黑色为SVG投入前、红色为SVG投入后的向量。

图1 SVG投切前后三相电压电流相量图

据以上分析，SVG投入前的I1应为容性。因为I1超前U1大于90°、I1的随相电压不可能是U1。因为I1滞后U3、I1的随相电压也不可能是U3。所以I1的随相电压一定是U2，且I1电流线反接，为向量图中-I1。因为电能表三相平衡所以电能表三相电流接反，电压回路为跨相连接（即电能表的U1，实际接入了Uc）。

1.1.2 故障原因验证

为验证上述推断的正确性，通过比较SVG投入前后有功功率的数值来判断。SVG设备投入前、后电流I1分别为0.10A和0.357A，将电压逆时针移相120°，投入SVG前电流I1的有功分量是0.10×57.7×cos35.3°=4.843W；投入SVG后电流I1的有功分量是0.357×57.7×cos76°=4.885W，两个有功分量基本一致，说明这一推断基本正确。所以可推断龙信线771计量点1电能表的电压、电流接线情况为：元件一（Uc、-Ia），元件二（Ua、-Ib），元件三（Ub、-Ic）。

1.2 计量点2故障分析

1.2.1 原因分析与排查

华隐线995上无功自动补偿装置SVG投入前，计量点2电能表数据显示：电流正向，U1=60.1、I1=0.040A、U1∧I1=81.9°，其它两相基本相同。华隐线995无功自动补偿装置SVG投入后，计量点2电能表显数据示：电流反向，U1=60.1、I1=0.178A、U1∧I1=177.2°，其它两相基本相同。

投入SVG后，电流I1顺时针移相95.3°，因为移相角超过了90°，所以SVG投入后电能表计量的用电性质发生了改变。因为SVG投入后I1发生的是顺时针移相，所以可推断投入的无功补偿设备是感性设备而非容性设备，且SVG投入前的I1应为容性。图2所示为SVG投切前后华隐线995计量点2的相量图，黑色为SVG投入前、红色为SVG投入后的相量。因为SVG投入前的I1为容性，所以I1的随相电压不可能是U1。从相量图看出，I1的随相电压只能是U2。因为电能表三相平衡，电压回路应为错相(即电能表的U1实际接入了Uc)。

图2 SVG投切前后华隐线995计量点2的向量图

1.2.2 故障原因验证

为验证上述推断的正确性，比较SVG投入前后有功功率的数值。SVG设备投入前、后电流I1分别为0.04A和0.059A，将电压逆时针移相120°，投入SVG前I1电流的有功分量是0.04×57.7×cos38.1°=1.816W；投入SVG后I1电流的有功分量是0.059×57.7×cos57.2°=1.844W，两个有功分量基本一致，说明这一推断基本正确。所以可推断华隐线995计量点2电能表的电压、电流接线情况为：元件一（Uc、Ia），元件二（Ua、Ib），元件三（Ub、Ic）。

根据以上分析结果，计量室检验检测人员去现场完成故障消缺后，SVG设备无法投入。当强行投入SVG设备时电表功率因数很差，只有0.3，离电网要求的0.9相差甚远。后经与电器设备安装公司、开关厂、SVG生产厂共同排查发现，计量装置故障为用户计量用互感器的电压、电流二次接线标注错误导致，随后共同消除故障隐患。

2 差错电量计算

2.1 计量点1差错电量计算

2020年7月13日处理故障时，龙信线771计量点1电能表电量示数为：有功正31.01、有功反1.40、无功I=3.81、II=0、III=8.28、IV=10.35，电能表三元件电压、电流基本均衡。对应的用户变压器二次侧电能表示数为20.92，倍率80000。

2.1.1 更正系数法

更正系数法利用正确电量与错误电量（即故障或错误接线抄见电量）的比值求出更正系数G，再根据错误的抄见电量求出正确电量。更正系数计算公式为G=P/P，式中P为正确电量、kWh，P’为故障或错误接线下电能表反映的功率、kWh。求出更正系数G后，便可根据错误的抄见电量求出退补电量△P=(G-1)×P’。本文计量点1的错误电量和更正系数分别如式（1）和（2）所示，当φ=330°时，为式（3）。本文错误接线如采用传统的更正系数法推算，当φ为330°时更正系数就是无穷大，所以更正系数法不能用于计算本文错接线的退补电量。

2.1.2 计算法

计算法是利用错误电量的有功功率和无功功率和正确电量之间的关系，推导出用错误电量的有功和无功表示的正确电量。错误电量有功功率和无功功率表达式为：

所以正确电量为27.639×66000=1824174 kWh，电能表记录电量为31.01×66000=2046660 kWh，退补电量为（27.639-31.01）×66000=-222486kWh。

2.1.3 退补电量算法验证

根据用户在变二侧安装的电能表所记录电量加上变压器的铜损、铁损（空载损耗）验证实际用电量计算的正确性。用户变二侧电能表示数20.92、倍率80000、用电量1673600kWh、容量50000kVA的西门子变压器空载损耗30.7kW。龙信线771从2019年12月4日投入运行到2020年7月13日，共运行223天，变压器损耗电量共计3.07×24×223=164306kWh，用户的用电及损耗电量是1673600+164306=1837906kWh，与计算电量1824174kWh基本一致，所以计算法推算出来的实际用电量基本准确。

2.2 计量点2差错电量计算

2020年7月13日处理故障时，华隐线995计量点2电能表电量示数为：有功正2.66、有功反21.41，无功I=9.19、II=2.15、III=1.12、IV=0，对应的用户变二侧电能表接线正确，正向有功示数15.50，倍率80000。

退补电量计算。实际用电量与退补电量计算如下式：

实际用电量18.23×6600=1203180kWh，电能表记录电量2.66×6600=175560kWh，退补电量（18.32-2.66）×6600=1027620kWh。

退补电量算法验证。根据用户在变二侧安装的电能表所记录电量加上变压器的铜损、铁损（空载损耗）验证实际用电量计算的正确性，用户变二侧电能表示数15.5、倍率80000、用电量1240000kWh、容量50000kVA的西门子变压器空载损耗30.7kW，2020年1月7日投入运行到2020年7月13日共运行188天，变压器共计损耗电量30.7×24×188=138518kWh，用户的用电及损耗电量是1240000+138518=1378518kWh，与计算电量1346400kWh基本一致。

综上，计量装置准确可靠运行是电力计量工作的根本，确保计量装置故障的及时发现和消缺一直是计量运行管理的一项重点工作。通过本次故障的发现和处理，对计量在线监测和计量装置故障的处理有了新的启发和要求：一是要加强计量装置在线监测工作，及时发现计量异常，降低差错持续时间，缩小差错电量；二是要加强计量故障分析与验证，提高复杂计量装置故障的处理能力，确保第一时间消除缺陷。