電力計量優(yōu)化設(shè)計

摘要：針對目前電力計量中存在的低負荷、超負荷運行情況下的漏電或竊電現(xiàn)象，從電力計量設(shè)計入手，提出了一種解決方案。

關(guān)鍵詞：計量；優(yōu)化設(shè)計；電流互感器；復(fù)合變比

作者簡介：趙朋昌（1984-），男，山東肥城人，山東省寧陽縣供電公司生產(chǎn)技術(shù)部，助理工程師；趙娜（1983-），女，山東泰安人，山東省寧陽縣供電公司發(fā)展策劃部，助理工程師。（山東 寧陽 271400）

中圖分類號：TM452 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）30-0136-01

由于電力計量系統(tǒng)中電流互感器的計量范圍受限，電力計量中普遍存在著比較嚴重的超負荷、低負荷運行情況下的漏電或竊電現(xiàn)象，供電部門一般都將其視為線損，導(dǎo)致在低負荷或超負荷情況下計量失準造成漏計量。實際用電時，特別是電力負荷比較大的客戶，用電負荷并不是一成不變的，而是隨時間不斷變化的，當(dāng)用電負荷達到電流互感器額定電流20%～120%的范圍之內(nèi)時，電流互感器誤差較小，能夠滿足準確級精度要求，從而確保電能計量的精確性，但是當(dāng)負荷超過電流互感器額定電流的120%或者低于20%時，電流互感器就會產(chǎn)生較大的誤差，超出的越多，誤差增加的就越多，電力計量準確與否，將直接影響供用電雙方公平交易。針對這一問題，寧陽縣供電公司在變電站新建、改造、擴建及業(yè)擴工程設(shè)計階段詳細分析每條出線的負荷特點，根據(jù)每條出線的用電性質(zhì)、負荷變化情況合理選用多變比電流互感器，同時利用復(fù)合變比電流互感器自動轉(zhuǎn)換計量裝置，通過實時在線檢測，確定當(dāng)前運行的負荷電流的大小，經(jīng)過內(nèi)部比對分析后，自動發(fā)指令，自動調(diào)節(jié)計量裝置在小變比和大變比之間的準確切換。通過以上優(yōu)化設(shè)計可大大減少在低負荷、超負荷運行情況下的漏電或竊電現(xiàn)象，降低相應(yīng)線路的線損率，提高經(jīng)濟效益。

一、電力計量優(yōu)化設(shè)計實施過程

1.估算每條線路的負荷

對公司變電站出線，根據(jù)此條線路上所接配變總負荷及負荷同時率計算出每條線路所帶負荷，此時應(yīng)考慮該條線路所帶區(qū)域五年內(nèi)的經(jīng)濟發(fā)展情況，據(jù)此可以估算出此條線路的最大負荷。對變電站內(nèi)的用戶專線，可根據(jù)用戶的裝機負荷及負荷同時率計算出專線所帶最大負荷。對企事業(yè)單位等用戶報裝配電變壓器，可根據(jù)用戶所報負荷和實際勘察情況計算出該變壓器所帶最大負荷，從而選擇相應(yīng)容量的配電變壓器。

2.確定用電類型

對不同的用電情況進行分類是電力計量優(yōu)化設(shè)計的前提。不同類型的用電客戶，用電情況也千差萬別，綜合分析各種用電客戶的實際情況基本可以將用電客戶分為以下幾種類型：日常用電型、不間斷用電型、季節(jié)性用電型、間歇性用電型、階段性用電型和不確定性型等七種用電類型。以上七種用電方式中只有不間斷用電型客戶用電負荷相對穩(wěn)定，基本無變化，如自來水供應(yīng)等二十四小時不間斷生產(chǎn)的電力客戶。其他類型用電客戶的用電負荷總是會出現(xiàn)比較大的變化，比如季節(jié)性用電的農(nóng)田灌溉，甚至有些住宅小區(qū)用電負荷季節(jié)性變化都很大，夏季和冬季時，空調(diào)和電暖氣用電負荷較大，春秋季節(jié)，天氣涼爽，用電負荷也降到了最小，這也是比較典型的季節(jié)性用電類型。日常用電型的客戶大部分是辦公大樓、學(xué)校、住宅區(qū)等，這些客戶用電十分有規(guī)律，一般是上午上班時間打開電腦、空調(diào)等各種用電設(shè)備，用電負荷快速增長并達到相對穩(wěn)定的狀態(tài)，下班時間多數(shù)用電設(shè)備短時間內(nèi)關(guān)閉，用電負荷迅速降低；住宅小區(qū)的用電特點是，用電高峰一般都集中在中午十二點左右和晚上七點左右，其余時間用電負荷較小。階段性用電的客戶如鋼廠、泵站等。它們是分階段用電的，產(chǎn)能受銷售或需求影響，開機時間無規(guī)律，但是一旦開機，其用電負荷會保持在一個平穩(wěn)的區(qū)間；還有間歇性用電型客戶，如石油行業(yè)的抽油機等，這種用電類型用電負荷基本是不斷變化且沒有規(guī)律的；此外還有不確定性用電，如大型活動場館等，此類用電類型平時處于長時間空載運行或輕載運行，當(dāng)有大型活動需要時才運行至正常負荷區(qū)間。以上幾種用電客戶用電時間和用電負荷大小的變化是比較大的，這就要求計量用電流互感器的計量范圍必須足夠大、計量精度必須足夠高，否則在長期空載運行或輕載運行的過程中會造成計量丟失或計量失準。

3.選擇計量用電流互感器的變比

（1）根據(jù)負荷情況確定計量用電流互感器的變比。對公司所屬變電站出線，根據(jù)估算出的負荷情況，可計算出滿負荷時該條線路的電流值，從而確定計量用電流互感器的變比。對用戶配電變壓器，根據(jù)變壓器的容量計算出滿負荷時的電流值，從而確定電流互感器的變比。選定電流互感器的變比時盡量兼顧最大和最小負荷，當(dāng)不能兼顧大小負荷時，就要寧大勿小，因為超負荷時的漏電量，比低負荷時要大的多，如果設(shè)計小的變比，一旦超負荷，電量損失的就更嚴重。

（2）根據(jù)負荷變化范圍確定計量用電流互感器的變比范圍。不同用電類型的客戶，其負荷變化的范圍也不盡相同，如果是連續(xù)生產(chǎn)的企業(yè)，用電負荷變化不大，只要確定最大用電負荷，配用合適變比的電流互感器，其用電負荷是不會超出或低出電流互感器的準確計量范圍的。當(dāng)用電單位的配電變壓器容量很大或有多臺變壓器時，用電負荷從一臺低負荷運行到多臺滿負荷運行或從最大負荷到最小負荷，用電負荷會在較大范圍內(nèi)變化，如果按多臺變壓器的總?cè)萘看_定電流互感器的變比，當(dāng)全部變壓器的運行負荷之和在總?cè)萘康?0%～120%時，計量的準確性就很高，然而當(dāng)全部變壓器的運行負荷之和在總?cè)萘康?0%以下或120%以上時，就會出現(xiàn)計量不準確的現(xiàn)象。由此可見，選擇計量用電流互感器的變比時要統(tǒng)籌考慮用電負荷的變化范圍，以防止或減少低負荷和超負荷時的漏計量問題，那就必須根據(jù)負荷電流變化范圍選取一種計量范圍寬的多變比電流互感器，即復(fù)合變比型電流互感器。這種互感器就是同時具備兩個或兩個以上變比的電流互感器，其中大變比一般是小變比的2～5倍，這樣就可以在用電負荷較小時，讓其運行在電流互感器的小變比，用電負荷較大時讓其運行在大變比，以減少因超負荷或低負荷造成電流互感器的計量失準，從而導(dǎo)致的漏電或竊電。

4.實現(xiàn)復(fù)合變比轉(zhuǎn)換的自動化

一是在實際電力計量過程中，當(dāng)用電負荷增加到一定量，需要更換電流互感器的變比時，必須先停電才能從小變比換到大變比，不可能隨著用電負荷的變化頻繁更換電流互感器的大小變比。因此，用人工更換電流互感器變比的辦法是不現(xiàn)實的。二是在更換了電流互感器的變比后，用電的倍率也發(fā)生變化。因此運行在不同變比時，計量電量不能真實反映實際用電量；為了得到準確數(shù)據(jù)就要使用兩套計量裝置來分別計量電量，這樣在同一線路上使用兩套或多套計量裝置，這種方法可操作性不高。三是既使更改了電流互感器的變比，計量裝置也不能計算出在某個變比下電流互感器的運行時間，因而無法準確計算出用電量。

針對以上問題，寧陽縣供電公司在設(shè)計計量系統(tǒng)時采用復(fù)合變比電流互感器自控轉(zhuǎn)換計量裝置，這種裝置是一種智能化自動轉(zhuǎn)換變比的計量裝置，與復(fù)合變比電流互感器配套使用，在運行過程中，會隨時檢測線路電流的變化，當(dāng)線路電流增加到電流互感器小變比額定電流值時，即可轉(zhuǎn)換到電流互感器的大變比運行，當(dāng)線路運行電流下降到電流互感器大變比額定電流值的20%時，又自動轉(zhuǎn)換到電流互感器的小變比運行，這樣就完成了一個轉(zhuǎn)換過程。在整個計量過程中，因在自動轉(zhuǎn)換裝置內(nèi)部電路中已將兩個不同變比的倍率調(diào)整成同一倍率，所以在整個變比轉(zhuǎn)換過程中不需要分別記錄運行時間，在整個過程計量用電量時，均可按一個統(tǒng)一的倍率計算實際用電量，從而實現(xiàn)了復(fù)合變比電流互感器的自動計量，寬范圍計量。這種計量方式，在保證了電流互感器計量精度的同時，解決了電流互感器在低負荷和超負荷時的漏計量，因此，這種計量方式非常適用于日常型用電、季節(jié)性用電和負荷變化較大的電能計量客戶，來杜絕低負荷和超負荷漏計量或竊電，降低線路損耗。

二、應(yīng)用效果

寧陽縣供電公司在設(shè)計階段即優(yōu)化電力計量用電流互感器的配置，取得了良好的效果。以磁窯變電站10kV高鐵線為例，該線路原電流互感器變比600/5，線路上安裝1000kVA變壓器8臺，變電容量達8000kVA，但是由于用電同時率忽高忽低，導(dǎo)致用電負荷變化較大，該線路電流有時在50A左右徘徊，有時能達到450A，在較小電流狀態(tài)下，電流互感器不能準確計量，從而導(dǎo)致電量流失，將原電流互感器改裝成一組200～600/5A的復(fù)合變比電流互感器和三倍率的自動轉(zhuǎn)換計量裝置后，運行了兩個月后，電量損耗降低了2.95%。另以寧陽縣陽光景園小區(qū)和弘盛現(xiàn)代城小區(qū)為例，兩個小區(qū)變壓器容量均為1600kVA，變壓器型號相同，用電類型相同，月用電量相當(dāng)，但是陽光景園小區(qū)的計量裝置采用了復(fù)合變比電流互感器自動轉(zhuǎn)換裝置，而弘盛現(xiàn)代城小區(qū)的計量電流互感器為單變比，兩者相比，陽光景園小區(qū)的電量損耗比弘盛現(xiàn)代城小區(qū)低4.2%。

三、結(jié)論

經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計后的變電站出線或用戶變電站，其計量裝置一直在最佳狀態(tài)下運行，運行一段時間后線損均出現(xiàn)不同程度的下降，有效的減少了由于嚴重的低負荷、超負荷所造成的漏計電量，使電能計量更準確，大大降低了線路損耗，有力促進了電力交易的公平性和合理性，同時為寧陽縣供電公司創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益。

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（責(zé)任編輯：孫晴）