電子式電能表檢定裝置相位不對稱導(dǎo)致誤判的實(shí)例

劉彥剛 曾永玲 匡聯(lián)國/. 江西省萍鄉(xiāng)市計(jì)量所；. 江西省計(jì)量測試研究院

0 引言

電子式電能表檢定裝置，其源輸出的電壓和電流正弦波波形是采用數(shù)字合成技術(shù)產(chǎn)生的。裝置只需要單相220V電源，就能方便地產(chǎn)生三相電壓和電流，而且還可以產(chǎn)生高次諧波，其標(biāo)準(zhǔn)電能表能方便地實(shí)現(xiàn)真無功測量。應(yīng)該說電子式電能表檢定裝置，其多功能、高精度是傳統(tǒng)的機(jī)電式電能表檢定裝置無法比擬的。但正因?yàn)槠湓吹牟ㄐ问遣捎脭?shù)字合成等特點(diǎn)，會出現(xiàn)一些機(jī)電式電能表檢定裝置不易出現(xiàn)的問題，例如：輸出的三相電壓不對稱，導(dǎo)致檢定跨相式無功電能表結(jié)果錯誤的故障。

1 故障現(xiàn)象

工作中檢定兩塊跨相式三相四線無功電能表（型號規(guī)格為 DX862 3×220V/380V 3×1.5（6）A、準(zhǔn)確度等級為3.0級），結(jié)果均不合格，兩塊表的基本誤差基本一致，見表1。

由于兩塊電能表均出現(xiàn)了不合格的基本誤差，讓我們不得不懷疑檢定裝置有問題，所以又用電能表現(xiàn)場校驗(yàn)儀，對接在該檢定裝置上的兩塊電能表進(jìn)行檢測，測得的基本誤差與該檢定裝置給出的結(jié)果基本一致。難道真有這么湊巧，兩塊電能表正好有基本一致的不合格的基本誤差？為慎重起見，還是將兩塊電能表送兄弟單位復(fù)檢，結(jié)果：兩塊電能表基本誤差均合格。而且用上述我所的電能表現(xiàn)場校驗(yàn)儀，對接在兄弟單位的檢定裝置上的該兩塊電能表進(jìn)行檢測，測得的結(jié)果與用兄弟單位的檢定裝置測得的結(jié)果基本一致。

表1 典型負(fù)載時基本誤差

2 故障原因

從上述檢測情況可以看出：我們的檢定裝置是有故障，而且可以確定不是其標(biāo)準(zhǔn)表的問題。因?yàn)橛迷谛值軉挝或?yàn)證是正常的電能表現(xiàn)場校驗(yàn)儀，取代我們檢定裝置的標(biāo)準(zhǔn)表，得到的檢定結(jié)果與用檢定裝置的標(biāo)準(zhǔn)表檢定的結(jié)果是一致的。那么剩下的只有是檢定裝置源的問題了，但從檢定裝置的監(jiān)視表看，電壓、電流、相位差和功率均正常，應(yīng)該說該故障的確頗為費(fèi)解。

進(jìn)一步認(rèn)真思考，我們考慮到電子式電能表檢定裝置的標(biāo)準(zhǔn)表，與DX862機(jī)電式無功電能表測量無功的原理不同。我們檢定裝置的標(biāo)準(zhǔn)表是真無功電能表，測的是同相電壓、電流及電流與電壓相位差正弦的乘積；而DX862是跨相90°無功電能表[1]，以A相為例，其向量關(guān)系如圖1所示，無功功率表達(dá)式如下：

當(dāng)三相電壓對稱時：

圖 1 跨相 90°無功表向量圖

但上述等量關(guān)系是建立在三相電壓對稱的前提下，所以要查找檢定裝置的該故障，就要檢查檢定裝置源輸出的三相電壓是否對稱。

3 故障的查找

在沒有相位表的情況下，利用電能表現(xiàn)場校驗(yàn)儀，測量跨相參數(shù)，從而達(dá)到檢測檢定裝置輸出的三相電壓是否對稱。從檢定裝置的監(jiān)視表上得知：三相電壓均為220 V，當(dāng)設(shè)定合元sinφ=1.0時，三相相位表均為90°。說明此時三相相電壓有效值相同，且同相電流與同相電壓的相位差與設(shè)定的功率因數(shù)相符。在此前提下，可以利用電能表現(xiàn)場校驗(yàn)儀檢測三相電壓是否對稱。仍以A相為例：用電能表現(xiàn)場校驗(yàn)儀測量此時的與滯后于90°的íA的相位差，如果三相電壓對稱的話，此相位差等于0°，且有效值為380V（=220V×）。此時測得的與 íA的相位差雖然約為0°，但有效值不為380V，而是396.16V， 記為。進(jìn)一步可測得與此時的íA的相位差為25.0°，而不是三相電壓對稱時的30°，可見向前移了 5.0°，記為。同理測量出不對稱情況下，其余的各線電壓相對于三相電壓對稱時，對應(yīng)線電壓的相位差，如圖2和表2所示。

4 錯誤檢定結(jié)果的驗(yàn)證

為了更能說明問題，驗(yàn)算時以B相為例：

1）當(dāng)相電壓為Ub、負(fù)載電流為Ib、sinφ = 1.0時，

圖2 檢定裝置三相電壓不對稱時的向量圖

表2 檢定裝置三相電壓不對稱時線電壓有效值和相位

計(jì)算結(jié)果與錯誤的檢定結(jié)果-1.8%基本一致。

2）當(dāng)相電壓為Ub、負(fù)載電流為Ib、sinφ=0.5(L)時，

無功功率實(shí)際值 QB0.5=UBIBsin30° = 0.5 UbIb

計(jì)算結(jié)果與錯誤的檢定結(jié)果-9.8%基本一致。

5 結(jié)束語

電子式電能表檢定裝置，因?yàn)榫哂卸喙δ?、高精度等?yōu)點(diǎn)，所以現(xiàn)在使用的幾乎全部是電子式電能表檢定裝置。電子式電能表檢定裝置在該故障情況下，對檢定有功電能表和真無功電能表沒有影響，因?yàn)槟菚r被檢表與標(biāo)準(zhǔn)表的工作原理一致，均不利用跨相原理。只有在檢定跨相式無功電能表時，才會給出錯誤的檢定結(jié)果。應(yīng)該說機(jī)電式電能表檢定裝置，一般不易出現(xiàn)該故障。而電子式電能表檢定裝置，輸出的正弦波是數(shù)字合成的，合成時若讀正弦波各相位對應(yīng)值的起點(diǎn)出錯，相位就有可能不對稱。

[1] 藍(lán)永林. 交流電能表檢定與調(diào)整[M] . 北京：中國計(jì)量出版社，1992.