吳錫權(quán)

摘 要：三相三線多功能電能表具有特殊的性質(zhì)，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)以往的追補(bǔ)電量計(jì)算方法真實(shí)性、準(zhǔn)確性同現(xiàn)實(shí)出入較大，有必要針對(duì)此展開研究。本文結(jié)合試驗(yàn)分析了三相三線多功能電能表失壓追補(bǔ)電量方法。

關(guān)鍵詞：三相三線多功能電能表；失壓原因；追補(bǔ)電量方法

中圖分類號(hào)：TM933 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

關(guān)于追補(bǔ)電量的計(jì)算，相關(guān)研究已經(jīng)給出了理論公式，編定在教科書中，然而，該計(jì)算公式得出的追補(bǔ)電量數(shù)值的準(zhǔn)確性依然有待考證，尚未得到客戶的廣泛認(rèn)可。特別是當(dāng)前更多使用的是多功能電能表，其失壓追補(bǔ)電量的計(jì)算更為復(fù)雜，需要對(duì)計(jì)算方法進(jìn)行深入探究。

一、三相三線多功能電能表失壓原因分析

要想明確三相三線多功能電能表失壓的真正原因，最科學(xué)有效的方式就是真正拿來幾塊三相三線多功能電能表，通過模擬實(shí)驗(yàn)的方式來分析失壓的原因。本實(shí)驗(yàn)選取4塊電能表，通過臺(tái)體模擬失壓來分析原因。其中電流：1A，功率：174.50W，相位角設(shè)為：0。實(shí)際記錄的數(shù)值：表計(jì)實(shí)測功率，不同端子間的電壓。經(jīng)過對(duì)不同端口間電壓Ui的檢測，輸入電能表電壓端鈕的電壓的具體數(shù)據(jù)見表1。

經(jīng)過對(duì)4塊電能表的失壓實(shí)驗(yàn)得出：當(dāng)電能表A相失壓時(shí)，Uabi的值：46.7V～50.5V范圍內(nèi)；C相失壓，Uabi的值則在45.5V～51.9V。這同傳統(tǒng)理論資料結(jié)論有所不同。而且不同失壓狀態(tài)，表計(jì)的測量功率為常規(guī)功率的1/2。

二、三相三線多功能電能表失壓追補(bǔ)電量方法

1 輸入電壓回路等效電路模型

有異于普通的機(jī)械表，三相三線多功能電能表出現(xiàn)失壓問題后，參考電壓端扭所測出的電壓值，可以繪制出輸入電壓回路的等效電路模型，如圖1所示。

用以下公式來計(jì)算計(jì)量功率，P= Uabi Ia+Ucbi Ic，如果A相失壓，則a點(diǎn)和o點(diǎn)電位相同，則有：Uabi=Uob=1/2Ucb。C相失壓，c點(diǎn)和o點(diǎn)電位相等，Ucbi=Uab/2。B相失壓，則有b與o點(diǎn)電位相等。

2 電量追補(bǔ)計(jì)算

以上實(shí)驗(yàn)主要是對(duì)電壓互感器二次側(cè)失壓的簡單模擬試驗(yàn)，實(shí)際的失壓問題遠(yuǎn)比此復(fù)雜，其誘因主要為互感器高壓熔絲被高溫?zé)龜?。以下將參照各類電壓互感器的接線特點(diǎn)，來分析兩大類失壓故障：

第一，A相二次側(cè)失壓。如果A/B/C對(duì)稱，對(duì)應(yīng)的向量圖則如圖2所示。

P錯(cuò)=1/2UIcos（90+φ）+UIcos（30- φ）=/2UIcosφ

U——線電壓；I——線電流，φ——功率因數(shù)角，K=UIcosφ//2UIcosφ=2。

如果是B或C相失壓，仍然得出相同的數(shù)據(jù)。也就是說相同型號(hào)的電能表，二次側(cè)失壓過程中，計(jì)量得出的電量同其常規(guī)運(yùn)行狀態(tài)下的電量值不同，前者是后者的1/2，失壓中計(jì)算得出的電量就是追補(bǔ)電量。

第二，電壓互感器高壓端A相失壓。當(dāng)電壓互感器采用了Y/Y接線模式時(shí)，電壓互感器高壓端A相失壓的等效電路則為如圖3所示。

進(jìn)到電能表不同端鈕的電壓：Uabi= -Ub，Ucbi=Ucb此時(shí)依然假設(shè)A相.B相，C相對(duì)稱則有：P錯(cuò)=2UIcosφ/K=（K-1）E錯(cuò)。此時(shí)，用電客戶同樣應(yīng)該進(jìn)行電量追補(bǔ)，具體的電量同樣為失壓電量的1/2。

電壓互感器有著不同的接線類型，對(duì)應(yīng)著不同的失壓故障，經(jīng)研究得出：如果失壓由于高壓熔絲被燒斷所導(dǎo)致，可以選擇繼續(xù)依靠傳統(tǒng)的計(jì)算公式來算得需要追補(bǔ)的電量。相反，如果是低壓熔絲的誘因，那么傳統(tǒng)的計(jì)算方法則將失靈，應(yīng)該改變計(jì)算方法，此時(shí)第一步應(yīng)該明確輸入電能表的電壓數(shù)值，而且還要對(duì)應(yīng)更正系數(shù)。具體計(jì)算過程中，科學(xué)的方法是依靠等效電路模型來進(jìn)行計(jì)算，這樣才能確保所得出的追補(bǔ)電量達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。

第三，三相三線多功能表的等效模型。

圖4為等效的三相三線三元件機(jī)械表圖。

圖4中，Ia，Ic的電流來源為：電流互感器?？梢岳靡韵玛P(guān)系式：Ia+Ib+Ic=0來算出：Ib。如果A相失壓，意味著此模型毫無爭議。在二次側(cè)A相失壓的情況下，經(jīng)過計(jì)算得出的各個(gè)元件電壓也符合前面的計(jì)算結(jié)果。

同樣，上文的高壓端A相失壓的計(jì)算結(jié)果也得到了驗(yàn)證，這都意味著此模型的科學(xué)性、準(zhǔn)確性。利用節(jié)點(diǎn)電位法能夠算出以下公式：

3/RxUO′=Uc/R+Ub/R=-Ua/3

那么A/B/C各個(gè)元件得出的電壓則各自為：Ua/3，Ub+Ua/3，Uc+Ua/3最終算得的計(jì)算結(jié)果也符合上面的結(jié)果。

經(jīng)以上不同類失壓問題的分析能看出，可以將三相三線多功能表進(jìn)行等效分析，將其同三元件機(jī)械表視作遵循同樣規(guī)律。

此外，需要特別注意的是，實(shí)際的追補(bǔ)電量計(jì)算工作依然需要先測得失壓狀態(tài)下，輸入電能表電壓端鈕的電壓，第一步明確電能表類型，只有當(dāng)發(fā)現(xiàn)電壓性質(zhì)同以上試驗(yàn)結(jié)果相同或相似時(shí)，才能選擇上面的計(jì)算公式來對(duì)應(yīng)算出追補(bǔ)電量。

三、追補(bǔ)電量計(jì)算的展望

通過上面的分析可以看出，對(duì)于三相三線多功能電能表失壓追補(bǔ)電量的計(jì)算必須重新思考，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的計(jì)量方法已經(jīng)不適應(yīng)多功能電能表。然而，事實(shí)上真正的追補(bǔ)電量計(jì)算的精準(zhǔn)度依然會(huì)受到影響，因?yàn)樯厦嫣岬降碾娏孔费a(bǔ)計(jì)算方法，多為人為操作進(jìn)行，其中依然存在問題：

1 準(zhǔn)確度、客觀性值得推敲

這是因?yàn)殡娏€路中的各項(xiàng)數(shù)值，例如：電壓、電流等并非一成不變，而是瞬息萬變的，對(duì)應(yīng)的失壓問題也是循序漸進(jìn)地出現(xiàn)的，失壓需要經(jīng)歷一個(gè)過程，這就需要一套實(shí)時(shí)的追補(bǔ)電量計(jì)算方法，然而，目前來看，所采用的人工計(jì)算依然不能達(dá)到實(shí)時(shí)跟蹤的效果。無法對(duì)各項(xiàng)變化參數(shù)做出反應(yīng)。

2 計(jì)算速度慢、用戶難認(rèn)可

實(shí)際的追補(bǔ)電量計(jì)算是一項(xiàng)高技術(shù)、高難度、且復(fù)雜漫長的工作，最終得出的追補(bǔ)電量數(shù)值也無法讓客戶滿意。因此，從上面分析能得出，必須深入研究一種全新的追補(bǔ)電量計(jì)算方法，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的人工計(jì)算模式，轉(zhuǎn)向研發(fā)自動(dòng)設(shè)備，利用該設(shè)備來實(shí)現(xiàn)對(duì)追補(bǔ)電量的實(shí)時(shí)計(jì)算與跟蹤，從而保證計(jì)算精準(zhǔn)度。

3 追補(bǔ)電量的自動(dòng)化計(jì)算

如果真的研發(fā)了一種自動(dòng)化計(jì)算設(shè)備，實(shí)際的追補(bǔ)電量計(jì)算就變得更為簡單化，不用再去分析互感器采用的是哪一種接線模式?？梢岳米詣?dòng)化技術(shù)來直接計(jì)算得出各各項(xiàng)數(shù)值。

例如：A/B/C相依然處于平衡狀態(tài)，一旦出現(xiàn)失壓故障，可以憑借以下公式：Ua+Ub+Uc=0，和相關(guān)參數(shù)，例如：非故障相的實(shí)測電參數(shù)，等來對(duì)應(yīng)計(jì)算得出一個(gè)追補(bǔ)電量，達(dá)到了實(shí)時(shí)化結(jié)果。

同上面提及的人工計(jì)算方法相比，自動(dòng)化計(jì)算方法具有一定的優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)計(jì)量，排除故障因素、其他外界因素的影響，而且也確保了追補(bǔ)電量計(jì)算的精準(zhǔn)度，全面確保了工作效率。

然而，自動(dòng)化計(jì)算模式的實(shí)現(xiàn)依然有挑戰(zhàn)，它需要以重構(gòu)故障相參數(shù)為前提，此條件的實(shí)現(xiàn)又需要確保電力系統(tǒng)三相達(dá)到平衡，很明顯偏離了常理，可見自動(dòng)化追補(bǔ)電量計(jì)算的實(shí)現(xiàn)的路程依然遙遠(yuǎn)。

結(jié)語

多功能電能表在計(jì)量方面最多的故障無非就是失壓故障，該故障會(huì)導(dǎo)致計(jì)量失真，對(duì)此就需要進(jìn)行追補(bǔ)電量的計(jì)算，然而，追補(bǔ)電量實(shí)際的計(jì)算方法依然尚未達(dá)成共識(shí)，參照前面所提及的理論公式去計(jì)算追補(bǔ)電量，往往同事實(shí)有著較大出入。因此，從目前來看追補(bǔ)電量的計(jì)算方法依然值得深入探究。

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