三相电子式电能表故障相失压累计电量功能研究

吴敏

（广东电网公司揭阳供电局）

1 前言

随着电力逐步走向市场化，用电营销对电能计量工作提出了更高的要求，电能计量表要承担的功能也就越来越多，在微电子技术与单片机应用技术的发展和普及的有利条件下，全电子式多功能电能表得到了飞速的发展[1,2]。近几年，全电子式多功能电能表技术日趋完善和成熟，其具有精度高、多参数测量、功耗低、显示直观等多种计量信息以及智能化功能拓展的优点，在计量准确性及防治窃电方面为供电部门提供了多种技术手段，故目前广泛应用于电力系统[3]。因此，合理运用该表的各项功能，在提高用电营销管理水平和打击窃电的实践中有着重要的意义。

2 三相全电子式多功能电能表简介

凡是由测量单元和数据处理单元等组成，除计量有功（无功）电能外，还具有分时计量、测量等两种以上功能，并能显示、储存和输出数据的电能表，都可称为多功能电能表。多功能电能表可分为机电式和电子式两种。目前应用较广的是全电子式三相多功能电能表，因其用电子电路、计量芯片代替了感应式电能表中的测量机构，并且该表能实时检测计量状态，包括失流、失压、相序、时钟、需量、功率、表号等项目，使得以往常用在感应式电能表上的那些窃电手段得以杜绝。只要根据多功能电能表显示的信息及各种电网参数记录，辅助以适当的方法，就能快速判断电能表的接线是否正确，及时发现电能表运行异常及窃电行为，获得退补电量时需要的多种技术数据，提高了用电营销管理水平和防治窃电的力度。但多功能电能表并非“万能电能表”，不能过于乐观的依赖多功能电能表的某些功能。比如有些品牌的多功能电能表，在其失压记录里提供了故障相失压累计电量，由于某些电能计量工作人员对该电能表的失压记录功能定义认识不足，主观上直接采用其故障相失压累计电量进行有功电量追补，造成所追补电量与实际漏计电量出现较大的估算误差。其实该失压累计电量，不一定就是失压时该表所漏计的实际电量，它存在着一定的不确定因素。

3 多功能电能表的失压记录功能定义

失压记录功能是指在不停电时，由于故障或窃电造成电能表电压回路掉电或电压幅值失真时，进行相应的追补记录。应当注意，多功能电能表反映失压时，所测量到的电压值不一定是为零，而是低于某个整定值。

当三相电压中任意一相（两相）低于电能表额定电压的78%±2V，且对应相电流I≥0.5%Ib时，电能表判断为故障失压，并报警显示故障相别；该相失压累计时间（单位为小时）连续超过一分钟，启动内部失压记录程序，记录本次失压的相别、累计时间和累积次数及故障期间失压相的安培小时数与电能表额定电压乘积所得电量，单位以kVAh表示（两相失压时，为此两相失压累计电量之和）。当失压电压恢复≥电能表额定电压的85%±2V时，电能表停止报警并记录电压恢复时间。

当电能表额定电压的 50%±2V≤三相电压≤电能表额定电压的78%±2V，电能表有电流信号且I≥10%Ib时，判断为三相故障失压，进行报警显示故障相别，启动内部失压记录程序，记录本次失压的相别、累计时间和累积次数及故障期间失压相的安培小时数与电能表额定电压乘积所得电量，单位以kVAh表示（各相失压累计电量之和）。当三相失压电压恢复≥电能表额定电压的85%±2V时，电能表自动停止报警并记录电压恢复时间。

若三相电压＜50%±2V的电能表额定电压值，电能表无显示，此时电能表有电流信号且 I≥10%Ib时，电能表判断为三相故障失压，启动内部失压记录程序，记录本次失压相别、失压累计时间、失压累积次数。当三相电压恢复≥电能表额定电压的85%±2V时，自动记录电压恢复时间。

4 故障相失压累计电量功能在追补失压漏计电量中应用方案

此类型的多功能电能表其故障相失压累计电量功能，其实是该电能表失压记录的一个子功能，它主要是估算故障期间失压相的安培小时数与电能表额定电压乘积所得电量，单位以kVAh表示。在追补失压漏计有功电量时，不能直接采用故障相失压累计电量功能进行追补。应先掌握此类型电能表故障相失压累计电量功能存在的不确定因素，人工优化失压漏计有功电量追补方案，合理运用故障相失压累计电量功能[4]。

对于多功能电能表三相失压且故障电压值＜50%±2V的电能表额定电压值时，失压记录通常只记录失压的相别、累计时间、累积次数、电压恢复时间，所以在追补失压漏计有功电量时，一般根据电能表上记录的失压数据计算出三相失压时间，然后读取电能表电网参数记录，按月三相平均有功功率值乘以失压时间，进行有功电量追补，以下就不再重复论述。需要注意的是，以下方案讨论时，所计量的负荷为三相对称感性负荷；三相三线多功能电能表反映的两相失压，是指“B”相（中性线）开路的情况。

4.1 故障相失压累计电量功能主要存在的不确定因素分析

① 该电能表的故障相失压累计电量，仅能作为追补电量的参考值，并无实际的电能计量物理意义[5]。因为当其出现失压时，电能表电压测量回路不可能测量到故障相的实际电压值及其实际功率因数，根据上述失压记录功能定义，电能表故障相失压累计电量程序运算时，所取电压值均约定为电能表额定电压值，所得失压累计电量也为约定估算值，无法进行量值溯源。

② 该电能表记录失压累计电量的单位为kVAh，其意义为估算故障相失压期间的视在功率与失压启止时间间隔的乘积。根据有功电能计算公式W=Pt=UItcosφ=Stcosφ,当计量点的负荷功率因数不为±1时，视在功率绝对值不等于有功功率绝对值，直接采用该电能表所记录的故障相失压累计电量追补有功电量，存在着功率因数不确定因素。同理，当计量点实际电压值与电能表额定电压值不相等时，直接采用所记录的故障相失压累计电量追补有功电量，存在着电压不确定因素。功率因数或电压的不确定因素影响过大时，都会导致所追补电量与实际失压漏计电量间的误差增大。

③ 失压故障有时电压值并不为零，如果残余电压值仍在电能表的测量量程内，电能表同样能计量到这部分残余电量，此时电能表虽启动失压记录功能，但所累计故障相失压电量却多估算了这一部分电量。

4.2 基于故障相失压累计电量功能的优化方案

① 三相四线多功能电能表有功电量追补发生一相、两相或三相失压时：

② 三相三线多功能电能表有功电量追补A相失压时：

C相失压时：

B相开路时：

其中，W补为应补的失压漏计有功电量；UN为多功能电能表额定电压；U实为计量点电压回路实际电压，可按多功能电能表记录的电网参数，取非故障相失压期间的平均电压值（或取月平均实际电压值），因为系统电网电压三相一般较对称。两元件多功能电能表取线电压，三元件多功能电能表取相电压。

W残余为多功能电能表所计量到的故障相残余有功电量。在该电能表记录的电网参数中，读取失压期间故障相的残余平均有功功率值，乘以失压时间进行残余有功电量计算。若故障相无残余电压，则残余有功电量为0。

φ为平均功率因数角，按多功能电能表记录的电网参数，取月平均实际功率因数计算其角度。

5 应用实例

将本论文研究的三相全电子式多功能电能表故障相失压累计电量功能应用于10kV城兴线中。采用电压、电流互感器变比为10000V/100V，400A/5，主副电能表为3×100V，3×5(6)A的全电子式多功能电能表进行电能计量。2005年5月30日，主表AC两相失压报警，副表运行及计量正常，原因为主表B相电压线开路。见表1和表2。其中主表抄见有功电量25.01 kW·h，副表抄见有功电量29.69 kW·h。

根据现场检查、主表失压记录内容及主表电网参数运行记录，AC相情况分析如下：

① A相出现过两次失压，失压累计总时间12.5小时，A相失压累计总电量5.488kVAh。其中：5月11日09:03，A相掉电失压，累计时间2.5小时，失压累计电量1.098 kVAh，5月11日11:33恢复正常。故障原因是继保人员误断开二次端子排主表的 A相电压连片。5月30日00:15，A相失压，累计时间10小时，5月30日10:15恢复正常，故障原因为主表B相电压线开路，A相失压累计电量为：5.488－1.098＝4.39 kVAh。

表1 10kV城兴线主表的失压记录内容

表2 最近5次失压事件记录

② C相只在5月30日00:15出现一次失压，故障原因为主表B相电压线开路，于5月30日10:15恢复正常。C相失压累计电量4.38 kVAh。

方案一：考虑残余电量、功率因数及电压的不确定因素，运用故障相失压累计电量功能追补失压漏计有功电量。根据主表的电网参数记录取：

① 由于主表A相电压开路，所以A相失压期间该相无计量残余有功电量，故应补有功电量为：

② 主表B相开路时，应补有功电量为：

③ 10kV城兴线实际应补失压漏计有功电量为：

方案二，不考虑残余电量、功率因数及电压的不确定因素，直接采用故障相失压累计电量功能追补有功电量。10kV城兴线实际应补失压漏计有功电量为：

由于10kV城兴线主副表的电压计量回路，在二次端子排采用独立回路分别与电压互感器二次计量回路并接，主副表二次端子排电压回路出线互不影响，所以此两次主表失压故障并不影响其副表的正常运行和计量。故可用副表抄见有功电量进行失压漏计有功电量的追补，即：

10kV城兴线实际应补失压漏计有功电量为：

由于主副表基本误差的测定合格，并且它们的基本误差很接近，故以校验与。

方案一所追补失压漏计有功电量的估算误差：

方案二所追补失压漏计有功电量的估算误差：

由此可见，方案一所追补失压漏计有功电量的估算误差较小，用其追补10kV城兴线实际应补失压漏计有功电量较为合理。

6 结束语

综上所述，在使用此类型的三相全电子式多功能电能表追补失压漏计电量时，不能直接采用其故障相失压累计电量功能进行追补，应仔细分析该电能表失压报警期间，所记录各项电网运行参数及失压记录数据，确认失压故障的原因及类型，客观地降低各种不确定因素的影响，认真推算失压漏计电量。虽然不同类型的多功能电能表丰富了退补电量的方案，但都会存在一定的不确定因素及估算误差，电能计量工作者应精心选取合理的退补电量方案，减小退补电量估算误差，做到公平、公正和准确、可靠。

[1]滕绍祥.基于智能电网的高压电能表应用研究[J].黑龙江科技信息,2011,18:16.

[2]雷文主.电能计量[M].北京:中国电力出版社,2004.

[3]陈佩琼.电能表修校[M].北京:中国水利水电出版社,2005.

[4]李晋主.防治窃电技术[M].北京:中国电力出版社,2004.

[5]张敏娟.三相三线电能表失压时故障分析[J].江苏现代计量,2011,(1):46-48.