不同负载下三相三线电能计量情况探讨

孙鹏

摘要：随着电网智能化建设的推进，电子式智能电能表作为贸易结算级别的电能计量设备，成为智能电网重要的数据来源。随着用电客户用电量的增大和技术的发展，三相三线多功能电子式电能表已经广泛应用于电力系统。电能表能否正确计量关系到广大用电客户和供电企业的利益，而目前大多数文献只阐述了三相三线电能表出现负电流的原因，并没有总结实际工作中该如何去区分及处理三相三线电能表负电流，所以正确判断和处理实际工作中不同原因引起的电能表负电流是保证计量准确的首要任务，同时也是电能计量人员和用电检查人员的必备业务技能。基于此，本篇文章对不同负载下三相三线电能计量情况进行研究，以供参考。

关键词：不同负载下；三相三线；电能计量情况

引言

近年来，智能电网建设日新月异。电能计量装置作为智能电网的基础功能模块，在智能电网中承担着十分重要的角色，是智能电网建设的重要内容。在信息技术的支撑下，将电能计量装置与信息技术融合，对电网数据进行采集和管理，是构建智能电力网络体系结构的重要工作。因此，需要立足于智能电网信息化的发展要求，对现有的电能计量装置通过适当的信息融合技术进行升级，这对于推进智能电网建设实现持续发展意义重大。基于此，本文立足于电能计量装置技术发展现状，开展不同负载下三相三线电能计量情况研究。

1研究背景

电能计量装置作为终端用户计费设备，广泛应用于各行各业。但在供电过程中，可能由于各种原因会造成不同故障的出现，致使供电可靠性受到影响，出现的故障对电能计量的准确性也会产生影响。对于偏远山区，查找原因、恢复供电周期可能会比较长，造成用电的愉悦感下降。而电能计量装置直接和供电一次系统相连，时刻采集供电系统的电压电流，为了提高供电的可靠性，把电能计量装置和保护装置结合在一起，在电能计量的同时，实时为台区内的系统和设备保驾护航，当系统出现各种异常状况，不负负载下三相三线电能计量装置采集各种数据进行相应的保护动作，并把故障信息通过载波模块上传至监控调度中心，使运维人员第一时间掌握现场故障情况，提高供电的可靠性。

2电能计量技术的含义和意义

电能计量技术是通过计量装置将电力转换成为电能量值的技术，能够实现对用户使用的电量进行标准化计量的方式方法。在国家的电网系统中，电能计量贯穿电力从生产、销售以及使用等的各个环节，电能计量技术是实现对电能精确测量的基础。随着我国的工业技术水平以及网络信息技术的不断提升，电能计量技术也随着得到了有效的更新和创新，现代化的电能计量技术不仅在正常使用的过程中有着稳定、精确的工作状态，并且在日常的使用过程中还有着较强的抗干扰能力，防止偷电漏电现象的发生。电能计量技术在电力资源的使用过程中的功能主要体现在以下两个方面：1）根据现代化的技术手段，电力系统的管理主要是采用网络技术和信息技术综合的电能计量技术作为供用电稽查的技术支撑。2）电能计量技术采用了网络技术和信息技术后，实现了远程监控的功能，解决了稽查人员繁重的工作任务。该技术对用户的实际用电量以及不规范用电的行为进行监测，同时提高了供用电稽查的作效率。

3空载或轻载运行引起电能表负电流

在线路空载热备用运行过程中，线路对地和相间分布电容引起的容性充电电流是客观存在的，可能导致负电流。在空载情况下，由于功率因数极低，电能表液晶显示屏会显示某一相电流为负值。当用户变压器带上负载后，功率因数逐渐增大，电压和电流夹角缓慢减小，当功率因数增加到一定值后，电能表显示屏上的负电流随即消失。随着技术的进步，现在的用电客户大部分使用的无功补偿柜都是带自动补偿功能的智能补偿柜，但是实际工作中，有的时候运行状态为空载或轻载，只靠无功补偿柜来提高功率因数达到消除负电流的目的是不行的，必须提高负载才能消除负电流。轻载引起负电流实例举证：某市区某路灯管理所，新投运变压器容量为315kVA，采用高供高计方式计量，电压互感器变比为10000/100，电流互感器变比为20/5，无功补偿柜带有自动补偿功能。但因为该路灯专变所供负荷为新开发片区，交通信号灯及摄像头等用电设备还未投入使用，所以尽管客户使用了带自动投切功能的无功补偿柜，还是没能消除电能表产生的负电流，但是在18：00路灯开启以后电能表负电流自动消失。根据供电公司计量自动化系统采集的负荷数据，该户电能表A相电流在冬天07：00—18：00显示为-Ia，在18：00—次日07：00路灯开启时电能表A相负电流负号消失。

4二次侧带不同负载情况下的一次侧潮流分布

采用高供高计计量方式的专变用户都采用Dyn11接线组别的变压器。针对接线组别为Dyn11的变压器，为便于分析计算，将其转换成Yyn接线进行分析，转换后的Yyn接线变压器一次侧为星形连接，一次侧三相电流关系为

_U+V+W=0

变压器一次侧电流由二次侧决定，Yyn接线变压器接线原理图如图1所示。

图1Yyn接线变压器接线原理图

二次侧电流

_U=

_V=

_w=

折算到一次侧分别为 ’_u， ’_v， ’_w。

一次侧三相绕组阻抗为

Z_U=Z_V=Z_W

则一次侧变压器三相绕组电压“变化量”分别为

u= ’uZu

v= ’vZv

w= ’wZw

当二次侧负载平衡时

u+ v+ w=O

则 ’u+ v+ w=O

此时一次侧
u+ v+ w=O

当二次侧负载不平衡时

u+ v+ w O

则 u+ v+ w O

此时一次侧

u+ v+ w O

不平衡负载使得一次侧中性点发生偏移，即中性点电压 0 O根据节点电压法可列方程

+ + =0

则₀=

一次侧三相电流表达式为

u=

v=

w=

因此，可推导出

u= ’u-

v= ’v-

w= ’w-

结束语

由上述分析可得出结论：电能计量装置作为一个结构复杂的系统，在运行中涉及的任何部件，都可能会对其性能产生影响。一旦电能计量装置的监测不准确，会影响供用电双方的合理性和公平性，所以，三相三线电能计量装置能正确计量高压用户在不同负载情况下的实际用电量。此外，单相负载、线电压负载以及三相负载的不同组合会导致U，W两相电流幅值大小不同，夹角也会出现不同的值，除了120°以外还可能出现0°，60°，180°，甚至是介于0～180°的某一个值。因此，在进行电量异常分析时，我们除了需要对三相三线电能计量装置进行现场检验以外，还需要对用户实际用电设备情况进行了解，并结合电能表电流数据进行深入分析。

参考文献

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