智能电能表反向有功走字的判定规则研究

何毅 陈婷婷 赵勇 尹扬

摘要：针对电能表存在的反向有功走字现象，以计量自动化系统获取的电气参数为基础，分析整理出反向有功走字类型，分别建立对应的识别规则，进而帮助运维人员快速判断原因，提出处理意见，减少供电企业损失。

关键词：智能电能表;反向有功;计量

0    引言

随着电力技术的高速发展，智能电能表在电力行业得到了广泛运用。成熟的计量自动化系统，可以对电能表电压、电流、相角等电气参数进行实时采集和监控，快速监测出反向有功走字。反向有功走字会影响电量结算，导致台区线损异常，造成供电企业经济损失。

在计量回路接线正常的情况下，还会有少数电能表反转的现象，常常让计量人员多花费精力予以关注。例如，某一县级供电企业，辖下高供高计的专变计量点多达两千余户，存在微量反向有功电量的电能表达40多个，多数是运行在极端条件下，测量误差和负荷不平衡所致。系统监测到反向有功走字异常后会发出工单，但常常将其误判为异常。本研究的目的就是排除误判，筛选真实的异常走字，从而节约分析时间、节省人力，提高工作效率。

1    原因分析

反向有功走字从理论上来讲就是用户向电网输送电能，相当于发电。但通常情况下都是电网向用户输送电能，消耗电能。普通用户出现反向有功走字，大致可分为以下几种情况：

（1）小水电、光伏用户发电上网。

（2）用户内部存在大型电机设备。某些情况下电动机会变成发电机，使潮流方向发生变化，例如火车、电梯、用户自备发电机反送等。

（3）变压器空载运行。两相电流不平衡、功率因数较低、纯感性或纯容性负载等。

（4）电能表接线错误。例如用户窃电、电流/电压不对应、电流极性接反等。

（5）计量设备故障。例如电能表、互感器等故障。

（6）系统采集错误。数据传输异常、档案错误等。

（7）多电源线路并列运行。用户设备变成线路联络点，电能互相倒换造成反向有功走字。

上述情况（1）～（3）为正常工况下发生的反向有功走字，而（4）～（7）则为由于各种原因导致的电能计量异常，会造成电量的少计或漏计，还存在安全隐患。因此，这类情况需要重点跟踪、监测，以便及时发现和处理计量异常、故障，减少供电企业电量损失。

2    判定方法

在计量自动化系统反向有功走字告警的基础上，对其相应的电量、负荷、电气参数等进行分析，从而判断出故障类型。

为方便使用公式描述，做如下定义：

W：日冻结表码;E：日冻结电量;单位：kWh;正：正向有功;反：反向有功;T：当日;T-1：前一日。

2.1    初步判定

根据计量自动化系统日冻结电量进行初步判定，若电能表当日反向有功日冻结表码大于前一日，则存在反向有功走字情况。

E反T=W反T-W反T-1>0

2.2    情况分析

2.2.1    发电上网

（1）查询用户档案，判断用户是否为地方电厂用户，对应情况（1），无需现场核实，定期跟踪监测即可。

（2）若用户内部存在大型电机或电容设备，某些情况下电能表可能既存在正向有功电量又存在反向有功电量。正向有功电量正常，反向有功电量较小，且在统计周期内，反向有功与正向有功电量比值波动变化较小。电流呈正反向交替，大部分时间电流为正向，电机空载或反向运作时为反向小电流，则判断为情况（2），需现场核实处理。

I正>I反

E反T/E正T≤30%

E反T/E正T≈E反T-1/E正T-1

2.2.2    变压器空载运行

（1）空载情况下，二次电流小于电能表标定电流的10%时（Ib=1 A），在接近纯感性或纯容性的极端条件下，由于相角测量误差，可能导致电压与电流夹角略大于90°，潮流方向改变，造成反向有功走字。

|I|<0.1 A

φ>90°

（2）对于三相三线计量装置，总功率因数低于0.5，两相电流皆小于0.1 A时（空载或轻载），很多因素会导致A、C两相负荷不平衡。在正相序下，A相电流远大于C相电流时（逆相序：C相电流远大于A相电流），则会出现反向有功走字。反向有功电量极小，正常运行电流大于等于0.1 A时为正向，小于0.1 A即空载时电流为反向，则可判断反向走字是由于变压器空载运行所致。

|I|<0.1 A时反极性

|I|≥0.1 A时正极性

2.2.3    电能表接线错误

错误接线情况下的总功率一定小于正确接线情况下的总功率，将导致少记、漏记电量，还会存在一定的安全隐患。情况（4）电能表接线错误一定要及时处理，减少电量损失。

2.2.3.1    表码分析

（1）电能表从一开始只走反向有功，无正向有功电量，判断为電能表接线错误，需更正接线。

W反T>0

W正T=0

（2）电能表先走正向有功，后走反向有功，存在窃电嫌疑，需现场核实处理。

W正>0

E反T-1=0

E反T>0

2.2.3.2    负荷分析

（1）三相三线：两相电流都大于0.1 A，但其中有一相或两相电流反极性，判断为电能表接线错误，需更正接线。

Ia≤-0.1 A

或Ic≤-0.1 A

（2）三相四线：若其中有一相或多相电流反极性，或者其中有一相或多相功率为负值，判断为电能表接线错误，需更正接线。

Ia≤-0.1 A

或Ib≤-0.1 A

或Ic≤-0.1 A

（3）电流与电流之间的夹角大小不在120°左右，判断为电能表接线错误，需更正接线。

φI≠120°±5°

2.2.4    计量设备故障

若电能表反向有功度数飞走（日冻结电量大于500 kWh），或运行工况与用户平时负荷情况有区别，则可能是电能表或其他计量装置故障。

E反T-E反T-1>500 kWh

2.2.5    采集错误

若电能表反向有功日冻结电量上万，第二天又恢复正常，反向有功未走字，判断为情况（6）采集错误，无需现场核实，定期跟踪监测即可。

E反T-1>10 000 kWh

W反T=0

2.2.6    多电源线路并列运行

排除以上原因后，若是多电源用户，负荷呈现正向、反向不规律变化，电压、电流相角异常，可能属于情况（7），需现场核实处理。

3    实例分析

系统监测到某户存在反向有功走字，该户是专线专变用户，不存在发电上网。计量点在变电站内部，不存在窃电嫌疑。对电能表进行了初步的外观检查，在检定有效期内，接线无异常。使用WDX-2NA型智能电能表校验仪对电能进行检验，测量结果如图1所示，与电能表显示参数一致，电气参数如表1所示。

空载或轻载情况下，如果电容补偿不合理，或者线路为纯电缆形式，负荷会出现接近纯感性或纯容性的极端条件。

理论情况下，在纯电容电路中，电流超前该相电压90°，由功率表达式可知，有功功率为0，无功走字。

三相三線：

Ia×Ua×cos（30°+90°）+Ic×Uc×cos（30°-90°）=-0.5+0.5=0

三相四线：

Ia×Ua×cos 90°+Ib×Ub×cos 90°+Ic×Uc×cos 90°=0+0+0=0

但在实际情况中，纯容性元件不存在。由于电能表、互感器、二次回路等都存在相应的微量误差，相角在测量时产生误差，导致电流超前该相电压大于90°，如图2所示。电能表记录了少量的反向有功，有功电量远远小于无功电量，属于正常现象。

4    结语

本文所总结的判定规则，对常见的反向有功走字原因进行了归纳。应用本文方法可快速确定故障类型，进而提高工作效率。可将智能电能表接入监控系统，通过系统监测现场运行工况，及时发现并判断计量异常情况，提高数据监控质量，保障电能计量装置准确、安全、可靠运行。根据实际应用效果，改进分析规则，提升告警监测准确性，对于加强对反向有功走字的预防管控，减少电量损失，具有十分重要的意义。

[参考文献]

[1] 徐志光，卢群，李建新，等.电能表反向有功电量走字异常分析[J].电力需求侧管理，2012，14（5）：48-50.

[2] 彭涛，赵枫，杨益，等.一起电能计量异常事件原因分析及处理措施[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2019，24（3）：53-56.

收稿日期：2020-08-25

作者简介：何毅（1997—），男，贵州铜仁人，助理工程师，主要从事计量运维工作。