计量用电能表（通用7篇）
计量用电能表 篇1
0 引言
电气化铁路因其节能、环保、高速等突出优点而得到了快速发展。但作为典型的大容量非线性负荷,电气化铁路运行过程中产生的大量谐波和负序电流,也对电网造成了多方面负面影响[1,2]。其中,电铁负荷下电能表能否准确计量成为了一个重要问题。采用时分割乘法器的电子式电能表是一种电铁牵引变电站常用电能表。大量研究已证明这类电能表在电能质量问题不严重的情况下有较好的精度,但在电铁负荷下它的计量精度问题还有待进一步研究。本文在理论分析的基础上,通过仿真实验和实测数据分析,初步研究了电铁负荷对计量用时分割乘法器的影响。
1 电气化铁路负荷特征
我国的电气化铁路牵引负荷普遍采用单相交流工频供电制式,供电电压等级目前存在110 k V和220 k V两个等级。牵引变电站的接线方式有单相变、Y,d11接线、平衡变等接线形式。电力机车是电气化铁路的最终负荷,目前在我国电气化铁路上运行的有进口机车以及国产的韶山-1型、韶山-3型、韶山-4型、韶山-7型、韶山-8型。以韶山-4型为例,其主电路采用不对称不等分四段经济半控桥式整流电路,列车具有三种工况:惰行,制动和牵引。惰行时,列车依靠惯性运行;机车制动采用电阻制动方式,电动机改为发动机运行,能量消耗在电阻上。在牵引工况下,将产生大量的谐波[3]。电气化铁路负荷的主要特征可归纳为以下五个方面:
1)单相移动负荷。
2)随着电车的运行,负荷剧烈变化,并具有冲击性。
3)牵引机车中采用的整流电路,产生了大量谐波,引起了波形的畸变。
4)因其结构的不对称造成了电网中的大量负序电流。
5)无功功率大,功率因数低。
2 时分割乘法器精度变化理论分析
时分割乘法器是用来完成两个电量电压、电流相乘运算的器件,是电子式电能表工作的核心关键部分,也是产生计量系统误差的主要部分[4]。时分割乘法器的原理框图如图1所示。
这种乘法器的工作原理是在节拍信号提供的周期内对其中一个被测信号Us,做脉冲调宽式转换,再以此脉冲宽度控制另一被测信号Uy的积分时间而实现两个信号的相乘。两个准备相乘的输入量(Ux,Uy),被一定的时间间隔△t所分割,在此分割期间进行乘法运算。由于△t很小,故输入量在此期间可以被认为是直流。在图中运算放大器A和积分电容C组成积分器,+Us和-Us是两个基准电压,S1和S2是两个受比较器控制同时动作的模拟开关。输入信号与节拍方波(+E、-E)、标准直流参考电源Us同时加到积分器的输入端,其输出端通过一个比较器对S1和S2的开闭进行控制。乘法器工作时Us是固定的,在△G期间可以认为Ux不变,由于这是一个闭环系统,当达到平衡,积分器积分电容充放电电荷在一个周期T中可以认为是平衡的,即Ql正,Q2负。其中Ql和Q2分别为:
式中:T1为S1接通+Us的时间;T2为Sl接通-Us的时间。代入式Ql+Q2=0,且T=Tl+T2,则可得
经简化为
滤波器的输出E0是由开关S2在T期间接+Uy,在Tz期间接-Uy,而得到的±Uy的平均值,故
由以上原理可知,当输入为直流信号时,时分割乘法器可实现信号的准确相乘,无运算误差产生。当输入交流信号时,由于输入信号随时间变化,乘法器不能实现交流信号的准确相乘,就会产生了交流测试原理性误差。但在输入信号为正弦工频交流信号时,只要选择合适的调制频率,时分割乘法器能够达到较高精度[5]。
在电铁负荷下,因为整流电路的存在,电流中含有大量的谐波,所以进一步分析高次谐波下时分割乘法器误差变化的情况。
将输入信号Ux与Uy作傅立叶变换,取其中的21次谐波作为高次谐波代表进行分析。
其中:w为21次谐波的角频率,则
设n为0~2π中的调制波将Ux的等分数,则可以得输出值的表达式为
由式(9)可以计算出同样设计的时分割乘法器在工频交流信号下的误差和在电铁负荷产生的21次谐波下的误差,计算结果见表1。以采用调制波频率8 k Hz设计的电能表为例,在电能质量问题不严重时,误差极小为-0.013%,但在电能质量较差的情况,如电铁负荷下会出现较大的负误差,如计量21次谐波时误差为-5.036%。
由以上分析可得,在电铁负荷下,采用时分割乘法器的电子式电能表的计量精度必定会受到影响,但由于电铁负荷中的高次谐波相对基波的含量较小,选取合适的调制频率后[6],采用时分割乘法器的的电子式电能表运用于电铁负荷后仍能达到一定的精度要求。
3 电铁负荷下时分割乘法器计量精度变化的仿真分析
根据电气化铁路的运行结构,本文在SIMULINK仿真环境中中搭建了电铁牵引系统的原理性仿真模型(如图2)。其中由控制模块(operation)和变流模块(train)组成机车的原理性仿真模型,其中控制模块简单模拟机车的投切,变流模块采用桥式半波整流电路模拟电铁谐波源,该模型中接入了四组机车(train1~4)。
设置控制模块和变流模块的参数以仿真电铁运行的各种情况,并取了其中一组谐波较大的情况进行了记录和实验。图3为这种情况下电压的局部波形图,可以看出电压波形出现了畸变,THD=2.26%,且只含有奇数次谐波,符合电铁负荷的实际情况。图4为局部的电流波形图,电流波形出现了较大的畸变,与电气化机车的整流器件的影响相符合,图中工况的THD=22.94%,是一种谐波较大的极限情况。
将搭建的时分割乘法器模型接入电铁负荷模型中,采用5 kHz,10 kHz,20 kHz的调制波信号进行仿真实验,得到电铁负荷下的一组计量误差数据。再将时分割乘法器接入理想工频正弦信号源,得到电能质量问题不存在时的另一组误差数据,结果见表2。从仿真实验数据可以看出,在理想信号源下,时分割乘法器误差极小,在仿真电铁负荷下,时分割乘法器出现了明显的的负误差,与理论计算的结果相仿。
电气化铁路是一个典型的冲击性负荷,它的功率波动大,随机性强,电气化机车的加速,制动,以及多辆列车的投切都会使功率带来很大的波动。同时一个周波内电压波形的突变,对计量仪表也带来了冲击。下面通过原理性仿真来分析负荷的冲击性对时分割乘法器的影响。
基于电铁原理性模型(见图2)进行了实验,得到了电压波形(图5(a)),可以看出由于电铁负荷的影响,加框部分电压发生了突变,突变值为-6.98%。将其局部放大,得到局部图(图5(b))。改变负荷参数,记录下时分割乘法器的误差并进行了比较,结果见表3。可以看出电压波形的突变量越大,时分割乘法器的误差也相应增大,调整时分割乘法器的调制频率可以使误差减小。
此外,在仿真模型中通过控制电车模块的投切,模拟了电车加速、制动时的功率变化,以此研究冲击负荷大小以及频度变化对时分割乘法器的影响。图6(a)的负荷中冲击负荷在单位时间中出现了5次,幅值为正常负荷的8倍,图6(b)的反映的情况中,冲击负荷的幅值为正常负荷的16倍,图6(c)中冲击负荷在单位时间中出现了10次。三种负荷下时分割乘法器的误差见表4。从仿真实验的结果可见,冲击性负荷的幅值越大、出现的频率越高,时分割乘法器的误差越大。提高时分割乘法器的调制频率至10 kHz可以使误差减小。
4 与数字式乘法器对比
从理论分析和仿真实验可以看出,用于电能计量的时分割乘法器在电铁负荷下虽然会出现误差,但能够达到一定精度要求。将模拟乘法器和数字式乘法器作一对比,我们可以对电铁负荷对时分割乘法器的影响程度有更直观的认识。
数字式电能表由于其中的采样和A/D环节会产生原理性的量化误差,而且由于电铁负荷带有冲击性和毛刺,使得采样误差也增大。同时,在测量信号随机变化性较大时,fft算法的准确性也将收到影响。
在电铁负荷模型中加入数字乘法器模型(采用12阶精度的A/D),记录下测量误差,并与调制频率为20 k Hz的时分割乘法器进行对比,结果见表5。
从表中可以看出,这两种乘法器在理想正弦工频信号下都有较高的精度,但在电铁负荷模型下,均出现了负误差,相对数字式乘法器,时分割乘法器的误差较小。
文献[7]给出了使用数字式乘法器的A表和使用时分割乘法器的B表在四川两所牵引变电站的运用情况。将文献提供的数据进行总结可以得到表6。
从牵引变电站实测数据可以看出,在工频正弦信号下,A表和B表的误差均较小,与仿真实验的结果基本一致。而在牵引站的使用时,表A相对于表B出现了负误差,在两个牵引变电站的计量误差值分别为-1.115%和-0.976%,也验证了仿真实验结果。
由上可知,电铁负荷对时分割乘法器的计量精度影响相对较小。从计量原理上,时分割乘法器更适合用于电铁负荷的电能计量。
5 结论
通过以上理论分析和仿真实验,再结合牵引变电站的实测数据,可以得出如下结论:
1)电铁负荷由于其存在大量的谐波以及具有冲击性,会使电能计量用时分割乘法器误差增大。在正弦工频信号下误差很小的乘法器设计,当用于计量电铁负荷时,误差有增大的趋势。
2)通过改进乘法器的内部参数,如提高调制波频率,可以减小在电铁负荷下的误差。
3)将时分割乘法器和数字式乘法器做对比分析后可以发现,两者在电铁负荷下计量误差都会增大,但时分割乘法器误差较小。
综上,在电铁负荷的影响下,时分割乘法器的计量误差有增大趋势,但只要设计合理,能够完成电铁负荷准确计量的需要。
参考文献
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浅谈电能表计量误差及计量损耗 篇2
目前在我国电力行业发展的过程中, 电力资源的合理利用一直是人们讨论的话题, 因此人们为了提高电力资源的利用率, 就将电能表应用到电能计量工作当中, 从而对电力资源的相关数据信息进行有效的采集。然而, 在电能表使用时, 容易受到周围环境的影响, 而出现相关的质量问题, 这就极其容易产生电能计量误差和损耗, 从而给人们带来巨大的经济损失。为此, 我们在电能计量工作中, 就要根据电力系统运行的实际情况, 采用相关的技术手段来对其进行处理, 进而对电能表的质量问题进行有效的控制。下面我们就对电能表计量工作中存在的误差和损耗问题进行分析。
1 电能表引起误差的现象
目前电能表在正常运行的过程中, 存在着误差现象有很多, 但是不同的电能表产生误差的原因也就不一样, 因此为了方便了对电能表中存在的误差问题进行有效的出来, 我们就对几种常见的电能表在使用是存在的误差现象进行介绍。
1.1 三相三线电能表:
计量单相220V电焊机:在计量单相220v用电设备电能的过程中, 人们如果将三相三线电能表用于三相四线不平衡配电系统当中, 那么就很容易出现表盘反转的情况, 这就使得电能计量的准确性受到影响。而且在部分用电设备的电功率也会对电能表的计量结构有着一定的影响。
1.2 三相四线电能表:
(1) 两个互感器v形接线:即用两个电流互感器v形接线, 计量三相四线配电系统。 (2) 三个互感器Y形接法;即三个电流互感器Y形与三相四线电能表连接, 其电流以互感器二次一端公用连接。 (3) 未接N线:三相四线电能表其N线未接或N线接触不良。 (4) 反相序接线:三相四线电能表反相序接线存在一定的计量误差。
1.3 单相电能表:
单相电能表就是利用一个电能表测量多个电器设备, 主要有以下几种情况:使用一个电能表实现两个用电器的用电计量工作, 通常在这种情况下, 将电能表的指针系数乘上二, 作为最终的计量总数。但是我们发现, 这种电能表的使用情况必然伴随着一定的计量误差, 一方面, 当该电能表与其中的A线连接, 测量的实际结果数据要高于实际用电量, 而当该电能表与B线连接时, 测量的最终数据将会较之实际数据略小, 因此两者都存在必然误差。
2 电能表计量系统的特点
电能表计量系统的使用, 主要是为了对电力系统所出现的电能消耗信息数据进行简要的分析, 通过对电力资源的合理利用, 来提高电力系统运行的安全性和可靠性。而且随着现代化时候进程的不断加快, 电力系统的负荷量也在逐渐的增大, 如果没有对其相关进行的计量管理, 那么就很有可能造成大量的电能损失和损耗, 从而给当前我国社会经济的发展有着一定的影响。由此可见, 电能表计量系统在运行的过程中, 其特点主要有:可以对电能进行有效的控制, 提高电力资源的利用率;降低电力资源的运输成本;对电力系统中相关的电气元件有着一定的保护作用;让电力系统的安全性和可靠性得到有效的提高等方面。
3 产生计量误差或计量损耗的原因
3.1 表计误差
所谓的电能计量误差就是指电能表在对电能效果进行计量分析的过程中, 由于受到各种因素的影响, 导致其数据监测的准确性和精度大幅度下降。当前我们在对电能表计量的过程中, 导致电能表计量出现误差的原因很多, 因此我们为了对电能表计量误差进行有效的控制, 我们就要对误差产生的原因进行分析, 从而采用相关的解决措施来对其进行处理。而使得电能表出现误差的原因主要有以下几点:第一, 电能表在长期使用的过程中, 其内部元件由于受到外界环境因素的影响, 因此而出现相关的质量问题, 使得电能表计量的准确性出现较大的误差;第二, 目前我们在对电能表进行设计生产的过程中, 已经将电子信息技术应用到了其中, 从而使得电能计量的准确性得到有效的提高。但是电子电能表在使用的过程中, 其中的电气元件对电能有着一定的消耗, 这就使得计量结果和实际结果存在着一定的落差。
3.2 电力系统在正常运作的过程中,
如果工作人员没有对其内部结构中的电压互感器和电流互感器进行妥善的处理, 那么专用的互感器就会出现相互干扰的情况, 使得电能表在记录的过程中出现误差。
3.3 电压互感器二次压降。
为了提高电力系统的稳定性, 电力系统在输电工作过程中, 人们就要采用二次降压操作的方法拉对其进行处理。但是, 在对其进行操作的过程中, 由于电压调整存在着一定的电能损耗, 这就导致电能表在计量的过程中出现较大的误差。因此我们电力系统在正常运行的过程中, 人们就要采用高精度的测量设备, 来有效的提高电能表计量的准确性。
4 减少电能表计量误差及计量损耗的措施
4.1 三个单相电能表或一个三相四线电能表配电流互感器接线时, 应采用三个电流互感器使用。
4.2 两个或三个电流互感器配电能表
接线时, 其每个电流互感器应单独分相接入电能表, 即电流互感器二次侧一端不连用, 且作为低压电能计量用的电流互感器二次侧不要求接地。
4.3 合理选择表计。
不同的计量要求安装不同数量和规格的电能表, 通常来说有以下几种具体分类: (1) 供电计量方式:两相或者三相的供电现实, 需要采用与其数据相互匹配的电能表;而四相以上可以选用一个三相表或者三个单项表。 (2) 计量电炉、电焊机:单相220V电炉或电焊机宜采用单相电能表或三相四线电能表。
5 结束语
由此可见, 电能表计量的误差和损耗问题对我国电力行业的发展有着极大的影响, 从而给人们带来巨大的经济损失。因此我们在对电能表进行使用的过程中, 要采用相关技术手段来对电能表中存在的问题进行有效及时的处理, 从而保障我国电力行业的可持续发展, 尽可能的降低电力资源的损耗。
参考文献
[1]李夏.降低电能计量误差的路径[J].科技资讯.2008 (06)
计量关口电能表的现场管理 篇3
在所有计量点中, 关口计量是最重要的计量形式, 它是作为电网经营企业之间的电量贸易结算点而设置的, 因此通常会产生数额巨大的计量电量。一旦关口电能表出现故障或其他异常而没有及时处理, 将导致严重的电量损失, 因此完善和加强关口电能表的现场管理是计量现场工作的重中之重。
1 常态下的关口电能表周期校验工作
关口电能表的现场周期校验是计量装置现场管理的重要一环, 根据规程规定:新投运、改造后的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类高压计量装置应在1 个月内进行首次现场试验;Ⅰ类电表至少3 个月现场检验 ( 比对) 1 次, Ⅱ类电表至少6 个月现场检验 ( 比对) 1 次, Ⅲ类电表至少每年现场检验 ( 比对) 1 次。在以上的现场检验中, 新投运或改造后的高压计量装置的首次现场检验是最为重要的一环, 它可以在第一时间内就发现绝大部分的计量差错, 防止事态继续恶化。在实际现场校验中应当注意以下几点:
(1) 开始校验前, 应查看该计量点的负荷和功率因数情况, 在当负荷电流低于被检电能表标定电流的10% (对于S级的电能表为5%) 或功率因数低于0.5 时, 不宜进行校验, 但应根据现场情况使用相关仪器检查计量二次回路接线, 同时应将现场测量到的电压、电流、功率因数等各项信息抄录在工作单上。
(2) 在进行现场校验时, 需要将电压试验接线并入计量二次回路, 将电流试验接线串入计量二次回路, 在校验工作结束后, 再将关口电能表的计量二次回路恢复成正常计量状态下的接线。整个过程中应保证有专人监护, 一方面是防止操作失误导致CT二次开路、PT二次短路的情况, 另一方面则是防止操作人员在试验结束后恢复正常计量回路时发生错误接线, 导致计量二次回路失压或断流, 影响正确计量。
(3) 关口电能表采用的是高准确度的进口电能表, 功能强大, 能够储存并显示多项信息, 计量人员应当在完成现场校验工作后, 按动电表上的查询按键, 查看电表是否出现报警码, 若有则应当针对具体的故障及时进行处理。
2 关口电能表运行状态监控
关口电能表在现场运行中, 可能发生各种故障及异常状态, 如计量电压二次回路失压、电表时钟或电池状态异常等。光靠常规的计量周期检验显然无法及时发现以上的计量异常, 因此必须与运行值班人员、调度远程监控等形成闭环管理, 确保故障与异常能够及时发现并得到处理。
(1) 关口电能表通常安装在变电站及发电厂内, 变电运行值班人员就是最贴近关口电能表的第一道防线, 在每天的例行巡视检查时, 应有意识地对计量关口电能表的运行状态加以关注, 若发现电能表报警灯亮或失压计时仪出现失压报警, 都应及时向计量部门进行反馈。
(2) 运行人员在每月都会汇总所有馈线的电量数据, 计算母线平衡, 并上报局线损专职, 在这个环节, 如果发现母线平衡出现大的异常波动, 则往往是关口电能表发生故障或失压的征兆, 也应当及时向计量部门进行反馈。
(3) 营销部门的电费稽核人员负责每月的关口电量结算, 在工作中应着重关注电量波动情况, 若发现异常的波动, 应及时与计量专业人员沟通, 分析是否存在计量关口故障的情况。
(4) 局调度中心的远程电量采集系统能够定期抄读各关口电能表的电量信息, 是一个很实用的查询工具, 计量专业人员应当定期登陆查询, 从而及时获取现场的电量数据和各种电能量参数, 作为故障判断与电量计算的依据。
以上涉及的部门及相关人员所进行的相关工作, 应当形成常态的工作制度, 形成严谨的闭环管理, 才能保证所有的关口电能计量装置在故障发生的第一时间能够得到发现和处理。
3 关口计量装置发生故障后的差错电量计算
当关口计量装置发生故障并导致差错电量产生后, 必须有一定的技术手段, 确保能够相对准确地对故障情况下的差错电量进行计算和追补。
(1) 主副表法。计量单机容量在100MW及以上发电机组上网贸易结算电量的电能计量装置或电网经营企业之间的购销电量的电能计量装置。可考虑配置准确度等级、型号、规格相同的主副电能表, 并共用一套电压互感器、电流互感器和二次回路。计量装置都包括一个主表和一个副表, 在正常情况下, 都是将主表的计量结果作为电量结算的依据的, 然而如果主表发生故障不能正常工作, 或者计量结果出现较大偏差, 就需要根据根据副表的计量结果结算电量。此种方式只适用于一个计量表出现问题的情况。
(2) 线路对侧备用表法。这种方法是指在计量关口所属线路的对侧也装设一套电能计量装置。生技部门下达的关口计量电表提供的电量作为结算使用, 线路对侧的电能计量装置提供的电量作为备用。当关口计量装置发生故障而导致计量差错时, 就可以用线路对侧装设的备用计量装置提供的电量来作为追补电量的依据。这种方法适用范围广, 但要求准确计算关口计量装置故障期间的线损电量。
(3) 值班记录参照法。这种方法是指在确定关口表超差或故障发生的确切起止时间的基础上, 根据变电站值班人员运行记录中的关口线路负荷记录推算出故障期间损失的电量。这种方法不用计算线损电量, 比较简单实用, 但相对来说, 计算准确度也不如上文提到的三种方法。
以上几种差错电量的计算方法在实际操作应至少同时选择两种方法, 将计算结果相互验证, 最终酌情考虑采用其中一种方法进行电量追补。
4 结束语
计量专业有句老话“电能计量是电力企业的一杆秤”, 我们的工作关系到购售电双方的经济利益, 而关口计量作为电能计量现场管理中最重要的一环, 更加需要随时保持高度的责任感, 只有做好全过程的管理, 才能保证关口计量的准确可靠。
参考文献
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多功能电能表的无功计量 篇4
1 多功能电能表无功计量
1.1 四象限无功定义
不同国家对四象限无功的定义不一样。根据电力行业标准DL/T645—1997[1], 电能测量四象限的定义如图1所示。
Ⅰ象限:输入有功功率P (阻感性负荷) , 输入无功功率Q;Ⅱ象限:输出有功功率P (负荷相当于1台欠励磁发电机) , 输入无功功率Q;Ⅲ象限:输出有功功率P (负荷相当于1台过励磁发电机) ;Ⅳ象限:输入有功功率 (阻容性负荷) , 输出无功功率。
2 多功能电能表无功计量原理
2.1 电压移相无功原理
一般多功能电能表无功计量是将计量芯片采用移相器电压移相90°后与电流相乘得到无功瞬时值, 将无功瞬时值进行累加并除以累加点数即得到无功平均值[2] (如图2所示) 。
令u'uv=u'wv, iu=iw, φu=φw=φ, 则:
2.2 进口多功能电能表无功计量原理
目前国内进口主要是兰吉尔LG和ALPha A16002种型号多功能电能表, 兰吉尔LG和国产多功能电能表无功计量原理相同。ALPha A1600型号的多功能电能表采用电流逆时针移相90°, 所对应电压余弦计算无功如图3所示。
令i'u=i'v, uuv=uwv, φu=φw=φ, 则:
可见, 实际上无功计量不论是移相电压滞后90°, 还是电流超前90°, 无功计量原理都一样。
3 电能表运行在可能的功率因数区域故障分析
3.1 国产电能表故障
φ在0°~30°区间为25°时, 断U相电压时校验台试验数据:国产多功能电能表和智能电能表误差为-88.4%运行在四象限限;国外进口 (兰吉尔LG) 多功能电能表误差-50%运行在第一相限;断W相电压时校验台试验数据:国产多功能电能表和智能电能表误差12%运行在第一相限;国外进口 (兰吉尔LG) 多功能电能表误差-50%运行在第一相限。
分析如下。国产电能表供电方式全部采用2个互感器给主板供电 (如图4所示) , 当电能表断U相电压时, 无功向量如图5所示, 有:
误差为-88%, 无功电量记录在第四象限。
电能表断W相电压时, 无功向量如图6所示, 有:
误差12%, 无功电量记录在第一象限, 断电压和断电流误差记录象限一致。
3.2 进口 (兰吉尔LG) 多功能电能表故障分析
进口电能表供电方式采用3个互感器给主板供电 (如图7所示) , 当电能表断U相电压时 (如图8所示) , U相端子对V相有50 V。有:
误差-50%, 无功电量记录在第一象限, 国产电能表计量无功在第四象限。
当电能表断U相电流时 (如图9所示) , 有:
误差-88%, 无功电量记录在第四象限。
当电能表断W相电压时 (无功向量如图10所示) , W相端子对V相有50 V。有:
误差-50%, 无功电量记录在第一象限。
当电能表断W相电流时 (如图11所示) , 有:
误差12%, 无功电量记录在第一象限。
综上所述, 国产三相三线多功能表和智能电能表, 断电流和断电压故障误差一致, 无功电量记录象限一致。进口电能表 (兰吉尔LG) 断电流和断电压故障误差不同, 无功电量记录象限也不同, 断电流完全与国产多功能电能表断电压故障是一致的。
电能表在现场运行可能遇到的功率因数区域, 实验室校验台试验数据如表1所示。
4 结束语
目前江苏电网全部采用了智能电能表和进口多功能电能表进行计量, 在发生缺相故障情况下, 不能采用以往的退补方法进行退补电量, 要根据电能表的供电电源内部接线进行分析, 合理进行退补。文中介绍无功缺相故障的退补方法, 同样适合有功缺相故障的退补。
摘要：介绍了国产和进口多功能电能表无功计量原理, 提出了多功能电能表缺相故障情况下无功退补的方法, 指出了根据电能表内部电源结构计算能正确退补电量。并给出了多功能电能表运行在各种功率因数下缺相故障时无功计量运行的象限, 可供现场处理电能计量故障人员参考。
关键词：有功,无功计量,缺相计量
参考文献
[1]DL/T645—1997, 多功能电能表通信规约[S].
智能电能表计量异常现场判断方法 篇5
随着人们生活要求的不断提高,智能电网的建设成为一个必然的发展趋势。在智能电网的建设过程中智能电能表的应用起着重要的作用,它是智能电网直接面向客户的一个媒介,是客户使用智能电网的一个重要的表现形式。随着智能电网建设规模的不断扩大,智能电能表的使用也会越来越普及。运维人员学会智能电能表计量异常的现场判断方法将会有助于供电企业工作人员加强对于智能电能表的了解,对于推动智能电网的建设也会有很大的帮助。
1 智能电能表的概述
1.1 智能电能表的含义
它是一款集测量技术、数据处理技术、通信技术、自控技术等众多技术为一体的多功能电能表。
1.2 智能电能表的工作原理
智能电能表是在传统的电子式智能电能表的基础上发展而来的,但是它的工作原理与传统的相比还是存在着一些区别。智能电能表是以实时采样的方式获得用户的电流和电压的信息,再对这些信息进行处理,通过电能转换器转化成脉冲输出,再利用单片的控制系统对这次额脉冲输出进行处理最后转化成电量。
1.3 智能电能表的主要功能
用户手持智能电能表的充电卡到供电部门交款购电,供电部门会把一定的电量输入到卡中,购电后在智能电能表的感应区刷卡即可。智能电能表会根据用户使用的电量进行数据化的计费直接从卡中扣除。如果卡中的余额不足,将会自动断电,想要恢复用电只要再次到供电部门进行交款购电即可。智能电能表的工作原理解决了需要专人对用户使用的电量进行抄写计算和收费困难的问题。
1.4 智能电能表的特点
1)智能电能表与传统的电子式电能表相比功率的消耗较小。传统的功耗一般在1.7W左右,而智能电能表每一个表的功耗只有0.6W左右,就算是用户使用比较集中的时候平均功耗也会比传统电子式电能表要小。
2)智能电能表的功能比传统电子式电能表要多。智能电能表是集测量技术、数据处理技术、通信技术、自控技术等众多技术为一体的功能电能表。可以防止恶性超额使用电量、防窃电、远程抄表等功能,解决了很多的问题使得用户使用更加规范化更加方便。
3)相对于传统的电子式电能表它的精确度比较大。在对用户使用的电量进行计算的时候误差比较小,这对于用户来讲可以节省不必要的花费。
2 智能电能表计量异常现场判断方法
2.1 确定电能表是否潜动
电能表潜动指的是电能表即使不用电能表也能动的一种现象即电流回路无电流。检验电能表出现异常是否是电能表潜动可以通过一些电能表的具体表现来判断。
1)观察电能表的脉冲灯是否闪烁。如果用户是在正常的使用电量而电能表的脉冲灯应该会随着使用过程中电压负荷的不断变化有快慢的闪烁。
2)打开智能电能表对应的负荷开关然后在观察电能表的脉冲灯是否闪烁。如果打开了相应的开关后脉冲灯依然闪烁说明该智能电能表存在潜动。
2.2 检查智能电能表显示的功率是否与脉冲闪烁一致
1)脉冲灯闪烁会直接反映用户的用电情况,脉冲灯闪烁的频率越快代表用户用电功率越大,同样时间内用掉的电就越多。
2)首先,在可能存在问题的电能表,同时还得保证该智能电能表使用的客户是在正常的使用电量,再查看该用户实际使用电量的功率。并记录显示的功率值和脉冲灯闪烁的频率。
3)其次,再对计量箱中其它的智能电能表进行功率值和脉冲灯闪烁频率并进行比较。
4)将比较的结果进行整理在参考标准的功率值与闪烁频率的对比表判断该智能电能表是否存在问题,不管是频率的不对应还是脉冲间隔时间造成的功率值或频率不对应都可以表示该智能电能表可能存在问题需要及时进行调整以减少不必要的损失。
2.3 智能电能表的功率是否与该电能表显示的电流一致
1) 首先,查看该电能表的当前负荷电流并对电流值进行记录。
2) 其次,查看该智能电能表当前负荷的功率值。
3) 根据一定的计算公式计算二者是否一致,如果一致说明二者是相互匹配的,如果存在的差值过大则说明该智能电能表存在问题。
3 学会智能电能表计量异常现场判断方法的意义
随着智能电能表的不断推广和使用,需要人们对于智能电能表的认识要不断地加深,只有如此才能够对电能表的使用更加熟练,才能给人们的生活带来更大的便利。每一件新产品的出现都伴随着出现一些新问题。
(1)学会智能电能表计量异常现场判断方法可以让我们及时的发现在用电过程中存在的问题,减少对人们生活带来的不便。
(2)智能电能表在现在智能电网的建设中扮演着重要的角色,能够熟练地掌握它的工作原理和一些平时可能出现问题的解决办法对于智能电网的推广有重要的作用。
(3) 智能电能表的出现因为一些技术上的优势,有利于防止窃电、恶意超标使用电能的现象,学会这些方法对于判断是否属于正常用电,对于避免违规用电起着至关重要的作用。
(4) 学会智能电能表计量异常现场判断方法可以有效的处理用户在使用电能表过程中存在的问题,解决用户的问题,使用户能够高效、安全的用电满足人们对于用电的进一步需求。
4 小结
电能表计量准确性优化措施 篇6
1 影响电能表计量准确性的因素分析
影响电能表计量装置准确性的因素多且复杂, 在这些影响因素中既有电能表计量装置本身的技术因素也有人员管理等的因素。造成电能表计量误差的设备因素主要包含有:电能表本身的性能、互感器、二次导线压降、电能的计量方式、谐波因素的影响等。人员管理因素所导致的电能表计量误差主要有人员的违规操作、巡检规范以及校验等方面的因素。
1.1 电能表因素所导致的误差
电能表所导致的误差通常表现为以下几种形式:[1]在电能表的使用过程中接线错误、断线、接线压实不到位导致的打火、短路等。[2]所使用的电能表在性能上存在一定的缺陷从而导致电能表计量存在误差。[3]电网负载特性所造成的误差, 负载功率变化会产生计量误差、负载越低会导致电能表计量产生的误差越大。
1.2 互感器所引起的电能表计量误差
互感器所引起的电能表计量误差主要是由:[1]所选用的互感器的精度过低, 无法达到所需要的使用要求。[2]未采用专用的互感器二次绕组, 从而使得所需测量的电能在通过互感器接入到电能表中时, 一次电流通过电流互感器一次绕组会在二次绕组上产生感应电动势, 从而消耗一部分的电流, 使得测量的数值与实际值之间存在一定的偏差。 (3) 在电压互感器二次输出端与电能表的输入端之间存在接触器触点、熔断器、开关等元件, 会使的电流流经这些元件时产生一定的压降, 从而使得电能表计量产生误差。
2 如何提高电能表计量的准确性
提高电能表计量的准确性有助于提高供电企业的经济效益与供电效率, 保障用电用户的合理用电, 对于促进经济的快速发展有着十分重要的积极意义。为提高电能表计量的准确性可以从以下几个方面入手:[1]做好电能表计量时互感器二次负荷的合理配置, 互感器二次负荷是电能表计量中的重要影响因素, 应当将互感器二次负荷测试纳入达到管理机制中, 对于电能表计量中发现的的二次负荷超过标准的现象应当立即予以处理, 在电能表计量的过程中电感互感器的二次负荷应当控制在额定范围的25%~100%, 而且需要注意的是, 在互感器二次容量的选用上不是越大越好, 而是一个系统性的工程, 在选用时应当合理选择, 并在设备采购的过程中严把质量关, 选择合理、合规的设备。 (2) 在电能表计量的过程中改善电能的计量方式, 在计量方式的选择上需要使其能够与设备进行良好的结合, 如何因计量方式的选择不当而导致计量装置与计量方式存之间不匹配等将会对电能表计量的测量存在较大的误差, 比如在计量设备中的中性点绝缘应当采用三相三线的方式而非三相四线方式。[3]做好电能表与互感器的等级匹配。电能表的功能、工作稳定等是否正常与互感器的配置密切相关, 在电能表的选择上应当注重选择性能可靠、质量达标的合格产品, 同时在电压等级与额定电流的确定过程中需要注意两者与电能表之间工作表现的规律性, 通常来说, 配置合理, 性能款可靠的电流表对于误差的控制能力也越强, 对于电能表与互感器的配置时应当注意配置的合理性与规范性, 杜绝不当操作, 减少电能表计量的误差。 (4) 减少接入电能表的二次压降, 在电能表计量中电压互感器回路中的二次压降的减少可以有效的提升电能表计量的准确性。在供电的过程中, 对于35k V的高压电能计量装置中在装设熔断器, 二人无需装设隔离开关等, 为减小电能表接入中的元件压降对电能表计量所带来的影响, 可以增大导线的截面积, 其中导线的截面积应超过2.5mm2, 除此之外还可以通过缩小二次回路的长度或是降低二次负荷的方式等来实现降低压降对电能表计量所带来的影响。 (5) 做好对于电流互感器的一次电流的优化, 电流互感器额定一次电流的优化可以有效的确保负荷的正常运行, 其中一般实际负荷值应当控制在额定值的1/3~4/5, 并以负载制的60%为最优数值, 减少电流波动的变动可以有效的降低电流互感器所带来的误差。 (6) 做好对于谐波源的控制优化, 在电网中存在着谐波所带来的影响, 电网中的谐波会对电能表的计量产生较大的误差, 同时也会加大电力输送的损耗, 因此, 为有效降低电网中的谐波对电能表计量准确性所造成的影响, 应当在将电流引入到电能表的过程中做好对于谐波电流的控制, 可以通过采用有源滤波装置或是无源滤波器等加入到电网中, 从而降低电网中的谐波对电能表计量准确性所带来的影响, 将电能表计量数值控制在允许范围内。 (7) 积极引入新技术, 做好对于电能表计量准确性的优化。电能表计量的准确性与技术密切相关, 在电能表计量时需要积极的引入先进的技术来优化电能表计量方式与装置, 通过技术的引进与应用提高电能表计量的智能化与自动化, 减少中间环节对电能表计量准确性的影响, 提升电能表计量的稳定性与可靠性, 建立健全电能表计量的网络化与智能化。可以通过对变电站计量进行遥测、配变计量监测和低压集抄等技术集成到自动化控制系统中, 从而实现对于电能表计量实时、动态的监控, 确保电能表计量的准确性与可靠性。 (8) 及其对于电能表计量中的人员管理, 人员因素是影响电能表计量准确性的又一个重要的影响因素, 对于以下低压电能表以及互感器应当建立起定期的巡查及抽检制度, 及时的排查隐患并保障电能表计量设备能够正常工作, 对于在运行及检查过程中发现存在问题的电能表计量装置要及时的维修或是更换, 并做好维修与更换设备的记录工作, 并作为后续的参考。建立健全电量、电费和相关装置的使用情况的定期检查和备案制度, 对于电能表和互感器的出装或是更换需要及时的记录在案并加强等级, 落实好对于电能计量装置、互感器等设备的定期巡检制度, 及时发现问题、及时处理问题, 加强对于电能表计量装置的安全性保护, 避免人为的非法修改而影响电能计量装置的准确性与可靠性。建立健全电能表计量的规章制度, 并积极加以落实, 减少人为误差对于电能表计量准确性的影响, 对于电能表计量装置内的转动滑轮由于主要依靠螺丝来进行调节, 触碰螺丝将会使得移动滑轮的力矩发生变化, 从而影响到电能表计量的准确性, 在电能表计量装置的安装过程中应当加强规范化管理, 提高电能表计量装置安装的可靠性。 (9) 提高关口计量装置的准确性, 在供电系统中, 关口计量主要针对的是大型或是特大型的电力用户, 供电的电压等级高、倍率大, 因此一点读数错误将会造成极大的误差, 为提高关口电能表计量的准确性可以通过:[1]添加主副表的方式来提高度数的准确性, 其采用的方法是子啊关口计量点共同用同一套电压互感器、电流互感器与二次回路装设两块同等级的关口表, 提高电能表计量读数的准确度。[2]采用母线电量平衡法, 在母线的各进出线出均装设开关E1表, 当其中的一块关口表出现超差或是故障时, 可以根据母线电量平衡原理, 通过该母线上的所有其他关口E1表的电量以及母线的线损计算出该关口表的电量。[3]线路两侧表法, 线路两侧表法依靠的是在关口线路两侧各装设一套电能计量装置, 并将其中一套设置为主装置, 另一套与之对比参考, 如果数值在误差范围内则认为电能表计量数值是准确的。
结语
电能表计量的准确性是供电企业发展的核心之一, 做好对于电能表计量准确性的管理, 积极引入新技术与加强对于人员的管理, 通过提高供电企业的服务质量促进供电企业效率与经济效益的提高, 推进电力企业的健康、持续发展。
参考文献
[1]唐耕.浅谈提高电能表计量准确性的几点建议[J].通讯世界, 2014 (01) .
[2]李芳, 宗娜.浅析如何提高电能表计量准确性[J].科技创新与应用, 2014 (17) .
电能表灵敏度对电能计量的影响 篇7
一直以来, 就有企业用户反映, 他们单位的电能损失率很大, 原本希望通过出租场地和房屋增加收入, 结果都填补电费了, 每一百度电量大约损失六、七度。换句话说, 每月如果受电量为二十万度 (受入电能表显示) , 配出电量只能达到十八九万度 (各配出分表显示) ;居民用户反映, 从更换电表之后, 自己家的家用电器没有更换或增加, 每月用电量却增加了。他们都怀疑是电能表出了问题, 把电能表拿到我站进行检验, 检验结果却显示, 电能表没有问题, 符合检定规程规定的误差等级的要求。
问题出在那呢?
和用户充分沟通之后发现, 企业用户产生这种现象的原因是电能表大都是电力企业或转供单位负责安装的, 经过电流、电压互感器接入的电子式多功能电能表或预付费电子式电能表;而他们的配出电能表都是自己安装的那种机电式 (感应式) 的电能表, 还是直接接入式的, 没有安装电流互感器, 用电量可以直接从表上读出, 电量核算以分表作为依据;居民用户使用的电能表, 也由机电式 (感应式) 的单相电能表换成电子式的电能表。用电习惯和以前一样, 电脑一直处于待机状态, 有遥控装置的不关掉开关, 一律用遥控器关机, 各种家电的插头从来不拔。
2 电能表灵敏度 (起动电流) 与电能计量的关系
通过上述情况可以看出, 用户安装使用的是两种不同类型的电能表结算电量;受电时是经过电流互感器接入的电子式电能表, 配电时是不经电流互感器接入的机电式直通型电能表。这两种表的区别在哪?为什么说他们是不同类型呢?
2.1 工作原理不同
机电式电能表由测量机构和辅助部件组成。测量机构是电能测量的核心部分, 由驱动元件、转动元件、制动元件、轴承、计度器和调整装置组成。驱动元件由电压元件和电流元件组成, 用来将交变的电压和电流转变为交变磁通, 切割转盘形成驱动力矩, 使转盘转动。电流工作磁通从不同位置两次穿过转盘, 再加上电压工作磁通, 都会产生力的作用, 形成转动力矩, 使电能表的转盘按一个方向不停的转动。
电子式电能表一般由两部分组成, 测量部分和数据处理管理功能实现部分;通常由电压互感器、电流互感器、高速模数转换器、高速数据处理器、实时时钟、数据接口设备和人机接口设备组成。在高速数据处理器的控制下, 高速模数转换器将来自电压互感器、电流互感器的模拟信号转换为数字信号, 并对其进行数字积分运算和误差补偿, 从而精确地获得有功电量和无功电量, 并依据相应费率和需量等要求对数据进行处理, 将其结果保存在数据存储器中, 随时向外部接口提供信息和进行数据交换。
2.2 基本电流不同
经电流互感器接入的电能表, 无论是电子式还是机电式的, 基本电流一般为3 (6) A、1.5 (6) A和5A;直接接入式的电能表, 基本电流一般为10A-100A。
2.3 准确度等级不同
机电式电能表的准确度等级相对较低, 一般为2.0级或1.0级, 少有0.5级 (通常用于标准电能表) , 并且由于机械磨损, 误差容易发生变化, 使准确度等级降低。
电子式电能表可方便地利用各种补偿, 轻易达到较高的准确度等级, 并且误差稳定性很好, 一般为1.0级或0.5级, 甚至达到0.2、0.1级。根据检定规程要求 (JJG307-2006《机电式交流电能表检定规程》, JJG596-1999《电子式电能表检定规程》) 电能表的起动电流 (灵敏度) 与电能表的基本电流大小有直接的关系, 从表1、表2可以看出, 在同一准确度等级下基本电流越大, 起动电流就越大, 灵敏度则越低;基本电流越小, 起动电流就越小, 灵敏度则越高;
下面以1.0级的电能表为例, 来进行具体说明。
直接接入的电能表的起动电流为0.004Ib, 若电能表的基本电流为10A, 则起动电流为40mA;若为30A, 则起动电流为120mA;若为60A, 则起动电流为240mA;若为100A, 则起动电流能达到400mA。也就是说, 基本电流为10A的电能表, 流经电流元件的电流等于或低于40mA时, 电能表开始动作, 计读电量;100A的电能表, 流经电流元件的电流等于或低于400mA时, 电能表才开始动作, 计读电量;
经电流互感器接入的电能表的起动电流为0.002Ib (0.002In) , 若电能表的基本电流为5A, 则起动电流为10mA;若为3A, 则起动电流为6mA;若为1.5A, 则起动电流只有3mA;也就是说, 基本电流为5A的电能表, 流经电流元件的电流低于或等于10mA时, 电能表就开始动作, 计读电量;1.5A的电能表, 流经电流元件的电流低于或等于3mA时, 电能表开始动作, 计读电量;
从两者的比较可以看出, 直接接入的电能表和经互感器接入的电能表灵敏程度的差异, 两者相差最高可达到上百倍。依据直接接入式电能表结算电量的, 用户使用一个90瓦的电器, 电表可能不起动, 白用电, 不花钱;而依据经互感器接入的电能表结算电量的, 你只使用一个0点几, 不到1瓦的小电器, 电能表就已经开始计算电量, 从你的钱包开始掏钱了。
3 减少电量损失的应对措施
3.1 更换配出电能表
建议使用经互感器接入的电能表, 最好是电子式电能表。因为机电式电能表的误差曲线变化较大, 尤其在低负荷时误差较大;电子式电能表误差曲线好, 在全负荷范围内误差几乎为一条直线。而且功能拓展简单 (一块多功能表可相当于多块机电式电能表) 、频带宽、过载能力强, 受外磁场影响小, 从基本工作原理上实现了防止常见的窃电方式。
有些用户认为安装经互感器接入的电能表, 不仅得多花钱买一组电流互感器, 而且安装起来还比较麻烦, 殊不知这样做有很多好处。首先, 降低电能损失。由于电能表的灵敏度提高, 电量结算会更准确, 应计而未计现象大大减少。减少电量损失就等于增加收入;其次, 减少安全隐患。电流互感器在运行时, 一次绕组接在线路上, 二次绕组接电气仪表, 尽管原边电压很高, 但副边电压却很低, 作业人员和仪表都很安全。
3.2 养成良好的用电习惯
电器不用时就关掉, 不要一直处于待机或保温状态并要拔掉插头;有遥控装置的电器、设备要关掉开关, 不用遥控器关机;使用节能灯具;不用的设备请随手关闭电源, 不但节省电还能避免电磁场辐射对身体造成的伤害。
参考文献