基于智能電能表內(nèi)部數(shù)據(jù)的接線分析方法

劉正友，冷劍波，蘇慧琳，鄭 艷，高永峰

（1.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司楚雄供電局，云南 楚雄 675000；2.西安雙英科技股份有限公司，陜西 西安 710075）

隨著用電客戶的不斷增加和智能電能表全覆蓋工作的完成，針對智能電能表投運(yùn)驗(yàn)收及裝置日常運(yùn)行的接線檢查分析將是電能計(jì)量運(yùn)維、用電檢查重要工作內(nèi)容，也是供電企業(yè)經(jīng)營發(fā)展的重要環(huán)節(jié)之一，電能表如果出現(xiàn)接線錯誤情況直接影響著電能表能否正確計(jì)量，對供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有著嚴(yán)重的影響，是用電量準(zhǔn)確計(jì)量及供用電雙方公平交易的可靠保障[1]。

電能表的現(xiàn)場接線種類繁多，三相三線接線電能表方式就有192 種，其中感性負(fù)載下有46 種[2]；三相四線電能表接線方式有2304種；我國每年因接線錯誤等造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)百億[3]；傳統(tǒng)接線的檢查直觀檢查法、電壓檢測法、相序測量法、向量圖測量法需要時間較長[4]，如何快速進(jìn)行現(xiàn)場接線判別，提高工作人員的檢查效率是本文研究的方向。

傳統(tǒng)的用電檢查要使用萬用表、相序表、相位表等儀表進(jìn)行接入，前期準(zhǔn)備工作時間長，測量結(jié)果需要人為分析，現(xiàn)有技術(shù)中并沒有使用多功能電能表的內(nèi)部數(shù)據(jù)來進(jìn)行接線分析。而目前多功能電表中均對每相功率元件的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)以及電壓相序均有測量，可以使用485 或紅外接口讀出，利用多功能電能表內(nèi)部數(shù)據(jù)，無須外接測量儀表就可以實(shí)現(xiàn)一種高效的接線判別方法，保證電能表的接線正確及計(jì)量工作的準(zhǔn)確性。

1 接線分析原理及方法

1.1 三相三線兩元件電能表接線

三相三線接線中電壓互感器TV1和TV2常用方式為V/V接線，電流互感器TA1和TA2通常形成A、C兩相電流接入電能表[5]。接線方式共有192種，其中2種接線正確。具體說明如下：

TV1 和TV2 共有4 種接法，TV1 正TV2 正、TV1 正TV2 反、TV1 反TV2 正、TV1 反TV2 反 如圖1所示。

圖1 TV1和TV2的4種接法

TV 二次至電能表連線共有6 種：正相序3 種ab-c、b-c-a和c-a-b和逆相序三種a-c-b、b-a-c和c-ba，如圖2所示。

圖2 三相三線兩元件TV二次至電能表6種連線

電 流互感器TA1 和TA2 共有4 種接法：TA1 正TA2 正、 TA1 正TA2 反、 TA1 反TA2 正、 TA1 反TA2反；參考TV1和TV2接法。

TA二次至電能表連線共有2種：正相序或逆向序，如圖3所示。

圖3 TA二次至電能表2種連線

1.2 三相四線三元件電能表接線

三相四線接線的電壓互感器TV1、TV2、TV3，電流互感器TA1、TA2、TA3接線方式共有2304種，其中2種接線正確[6]。具體說明如下：

TV1、TV2 和TV3 共有8 種接法，TV1 正TV2正TV3 正、TV1 正TV2 正TV3 反、TV1 正TV2 反TV3 正、TV1 正TV2 反TV3 反，TV1 反TV2 正TV3正、TV1 反TV2 正TV3 反、TV1 反TV2 反TV3 正、TV1反TV2反TV3反，如圖4所示。

圖4 TV1、TV2、TV3的8種接法

TV 二次至電能表連線共有6 種：正相序3 種ab-c、b-c-a 和c-a-b 和逆相序3 種a-c-b、b-a-c 和c-ba，如圖5所示。

圖5 三相四線三元件TV二次至電能表6種連線

電流互感器TA1、TA2 和TA3 共有8 種接法：TA1 正TA2 正、 TA1 正TA2 反、 TA1 反TA2 正、TA1反TA2反，參考TV1、TV2、TV3接法。

TA 二次至電能表連線共有6 種：參考TV 二次至電能表接法。

2 基于智能電能表內(nèi)部數(shù)據(jù)的接線分析

2.1 不同負(fù)載類型下分析原理

電網(wǎng)中由于不同的負(fù)載類型會引起電壓和電流之間相位不同步，感性負(fù)載時電流滯后電壓，容性負(fù)載時電流超前電壓，由于感性和容性負(fù)載不同大小會產(chǎn)生不同的功率因數(shù)，所對應(yīng)不同相角范圍，如圖6所示說明。

圖6 基于不同負(fù)載類型接線分析原理示意圖

相角φ∈(0°,60°]，功率因數(shù)cosφ≥0.5感性；

相角φ∈[60°,90°]，功率因數(shù)cosφ＜0.5感性；

相角φ∈[-60°,0°]，功率因數(shù)cosφ≥0.5容性；

相角φ∈[-90°,-60°]，功率因數(shù)cosφ≥0.5感性。

獲取電能表的內(nèi)部數(shù)據(jù)有功功率P、無功功率Q和功率因數(shù)PF，根據(jù)PF=cosφ，得到相位角：φ′=arccosPF，φ′∈[0°,180°]0°,180°。

要確定電壓電流之間相位角φ（φ∈0～360°）還要根據(jù)Q的正負(fù)來計(jì)算。

Q＞0，則φ=φ′；

Q＜0，則φ=360°-φ′；。

2.2 不同接線方式下的的接線分析方法

2.2.1 三相三線接線分析方法

抄讀到的電能表的信息，如表1所示。

由于三相三線電能表采用的是兩元件進(jìn)行計(jì)量，得的功率因數(shù)角第一元件為30°+φa，第二元件為330°+φc，根據(jù)有功和無功功率的正負(fù)可以計(jì)算得到每個功率元件的相位角（相角范圍為[0°,360°]），根據(jù)電壓之間的相位關(guān)系可以得到電流的相角，依次對每一個功率元件電流輸入進(jìn)行分析，具體判斷如表2所示。

表2 三相三線電能表不同負(fù)載類型下接線分析

2.2.2 三相四線接線分析方法

抄讀到的電能表的信息，如表3所示。

表3 抄讀到三相四線電能表信息

三相四線電能表采用的是三元件進(jìn)行計(jì)量，得的功率因數(shù)角即為每相負(fù)載的相位角，根據(jù)有功和無功功率的正負(fù)可以計(jì)算得到每個功率元件的相位角（相角范圍為[0°，360°]），根據(jù)電壓相序可以得到電壓之間的相位關(guān)系，可以計(jì)算得到每個功率元件輸入電流的相角，依次進(jìn)行分析，具體判斷如表4所示。

表4 三相四線電能表不同負(fù)載類型下接線分析

其中，對A 相定義為本相進(jìn)行分析時，則C 相為前相，B 相為后相；B 相定義為本相時，則A 相為前相，C相為后相；C相定義為本相時，則B相為前相，A相為后相。

3 分析案例及結(jié)果說明

3.1 接線方式為三相三線示例分析

已知利用RS485 獲取到的智能電能表內(nèi)部數(shù)據(jù)為表5所示。

表5 利用RS485獲取到的三相三線電能表數(shù)據(jù)

根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以得出每相功率因數(shù)角為99°，針對＞0.5 感性負(fù)載查表2 后得到結(jié)果：第一功率元件電流為Ic反，第二功率元件電流為Ia正，因此接線判別結(jié)果為：A，C 相電流交叉，1TA 正、2TA反。顯示結(jié)果正確，如圖7所示。

圖7 三相三線接線示例判別結(jié)果圖示

3.2 接線方式為三相四線示例分析

已知利用485 獲取到的智能電能表內(nèi)部數(shù)據(jù)為表6所示。

表6 利用RS485獲取到的三相四線電能表數(shù)據(jù)

根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以得出A 相功率因數(shù)角為5°，B相為184°，C相為184°，針對＞0.5感性負(fù)載查表4進(jìn)行接線判別結(jié)果為：A相正、B相反、C相反。結(jié)果顯示正確，如圖8所示。

圖8 三相四線接線示例判別結(jié)果圖示

4 結(jié)論

本文通過對智能電能表三相三線和三相四線接線理論分析，總結(jié)了一種利用接口直接抄讀獲取智能電能表內(nèi)部數(shù)據(jù)，針對不同負(fù)載類型進(jìn)行接線分析的方法，無須外接測量儀表，省去了外部接線等準(zhǔn)備工作，提高了工作效率，可以方便進(jìn)行多功能智能電表現(xiàn)場接線檢查，滿足現(xiàn)場使用，具有良好的推廣應(yīng)用價值。

資訊

5G+AR技術(shù)開啟 變電巡檢開啟新模式

2月9日，在青海省西寧市湟中區(qū)110 kV通海變電站內(nèi)，國網(wǎng)西寧供電公司變電運(yùn)檢中心員工佩戴著AR頭盔（智能單兵AR控制終端）進(jìn)行設(shè)備安全巡視工作。“5G+AR 電網(wǎng)遠(yuǎn)程專家指導(dǎo)與調(diào)度指揮綜合技術(shù)”科技項(xiàng)目的實(shí)施。在該技術(shù)支持下，變電運(yùn)維人員可以根據(jù)變電站內(nèi)安裝的藍(lán)牙定位信標(biāo)設(shè)定相應(yīng)的巡視工作路線，此時AR頭盔就會像是一個“導(dǎo)游”，語音指導(dǎo)其到各巡查點(diǎn)開展工作，途中還會自動將相關(guān)設(shè)備信息、以往的維護(hù)記錄標(biāo)注及設(shè)備巡查流程等內(nèi)容投射到運(yùn)維人員眼前，便于其精準(zhǔn)快速地尋找故障點(diǎn)，排查設(shè)備安全隱患。運(yùn)維人員還可以利用AR 頭盔的攝像功能進(jìn)行拍照，待語音輸入形成詳實(shí)的巡視日志后，借助一臺支持5G數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋銛y式隨身Wi-Fi將檢查資料實(shí)時傳送到集中監(jiān)控中心，從而實(shí)現(xiàn)“無紙化”高效巡檢。

來源：中國電力新聞網(wǎng)