基于用電信息采集系統的電能表失壓斷相后電量追補的分析

王海濤 胡元璐

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基于用電信息采集系統的電能表失壓斷相后電量追補的分析

王海濤 胡元璐

（國網山東省電力公司青島供電公司，山東青島 266100）

本文介紹了三相電能表失壓的過程，并以三相四線電能表為例，介紹了電能表失壓斷相后電量追補的傳統方法。針對采用傳統方法開展追補工作存在的弊端，提出了基于用電信息采集系統電能表失壓斷相追補方法，描述了該方法的數學模型、計算過程和應用實例，采用該方法后可以大幅提高電能表失壓斷相的電量追補精度，并有利于電量追補工作的良性開展。

電能表；失壓斷相；電量追補；用電信息采集系統

電能表是電能計量裝置的核心部分，其測量值的準確性將直接影響電費收取的公平公正，關系到供電企業和用電客戶的切身利益。

在實際運行過程當中電能計量裝置可能出現失壓、斷相和失流等故障，當電能計量裝置在故障狀態下運行時，電能表所計得的電量是不正確的，如何正確計算退補電量是計量工作人員必須面對的問題。現有追補方法還停留在機械表和電子表時代的計算公式，而且利用的追補時間也只是參照電能表本身的失壓記錄時間，局限性和公正性難以令人 信服。

本文提出基于用電信息采集系統的電能表在失壓斷相故障狀態下電量追補的綜合性分析方法，介紹了方法模型和分析驗證。

1 三相智能表失壓斷相分析

在高電壓、大電流系統中，電能表不能直接接入測量回路，需要先通過互感器變換成低電壓、小電流再接入測量回路，因此電能表分為直接接入式和經互感器接入兩種。

三相智能電能表的故障工況主要有失壓、斷相、失流和掉電等。其中，失壓和斷相故障是運行智能表最常見的故障狀態，而在實際運行中，導致智能表失壓斷相最主要因素是計量電壓互感器高壓熔絲的熔斷[1-4]。

1.1 三相三線智能表失壓斷相分析

三相三線制電路中接入的是三相三線電能表，其計量的基本原理是通過電壓和電流采樣處理得到線電壓AB、CB和相電流A、C，經過進一步計算得到瞬時功率和有功、無功電量。經互感器接入的三相三線電能表接線圖如圖1所示。

圖1 經互感器接入的三相三線電能表接線圖

從圖中可以看出，A相電壓互感器高壓側熔絲熔斷時，接入電能表的電壓AB大幅減小，CB保持不變，當AB低于電能表參比電壓的78%，且持續時間大于60s時，構成A相失壓事件。同理，C相電壓互感器高壓側熔絲熔斷時，若電壓CB大幅減小，且符合幅值和時間要求時構成C相失壓事件。但當B相電壓互感器高壓側熔絲熔斷時，接入電能表的電壓AB和CB都大幅減小，當同時滿足低于電能表參比電壓的78%，且持續時間大于60s時，構成A相和C相電壓同時失壓。若任意兩相電壓互感器高壓側熔絲熔斷，則接入電能表的AB和CB均低于臨近電壓限值，導致電能表斷電失去計量 功能。

1.2 三相四線智能表失壓斷相分析

三相四線制電路中接入的是三相四線電能表，其計量的基本原理是通過電壓和電流采樣處理得到相電壓A、B、C和相電流A、B、C，經過進一步計算得到瞬時功率和有功、無功電量。經互感器接入的三相四線電能表接線圖如圖2所示。

從圖2中可以看出，接入電能表的三相電壓均以中性點為參照，各相電壓互不影響。當A相電壓互感器高壓側熔絲熔斷時，接入電能表電壓的A大幅降低，A和C保持不變，當A低于電能表參比電壓的78%且持續時間大于60s時，構成A相失壓事件。同理，當B或C相電壓互感器高壓側熔絲熔斷，B或C低于電能表參比電壓的78%且持續時間大于60s時，分別構成B相或C相失壓事件。當某兩相電壓互感器高壓側熔絲同時熔斷，接入電能表電壓幅值都低于電能表參比電壓的78%，且持續時間大于60s時，構成兩相電壓失壓事件。當三相電壓互感器高壓側熔絲全部熔斷時，接入電能表的三相電壓均低于臨近電壓限值，導致電能表斷電失去計量功能。

圖2 經互感器接入的三相四線電能表接線圖

2 電能表失壓斷相后電量追補傳統計算方法

以三相四線制電能表為例進行分析，假設A相電壓失壓，退補電量計算方法如下。

更正系數計算式為

在假設三相負荷平衡的情況下，由于A相電壓失壓，因此，A=0，得到更正系數如下：

（2）

失壓期間，電能表所計電量為

式中，2為A相電壓復位時刻電能表示數；1為A相電壓失壓至78%額定電壓時刻的電能表示數；為倍率。

應追補電量計算系數為

因此，追補電量為電能表所計電量0的0.5倍。

然而，A相失壓并不等同于A相電壓完全降低為0。在實際工作中，電壓互感器一次側熔絲熔斷后，由于存在游離電弧，熔絲兩端電壓并不為零，因此接入電能表的實際電壓也不為零。另一方面，失壓期間電能表所計電量，應該由失壓恢復時刻的電能表示數與失壓開始時刻的示數差值計算得到。因此，若按照傳統計算方法，則會導致追補電量不準確[5-7]。

3 基于用電信息采集系統的追補方法[8]

3.1 失壓時間的判定

失壓時間是電能表失壓后進行電量追補的重要參數，雖然智能表具有失壓記錄功能，可以記錄最近10次失壓發生時刻、結束時刻及對應的電能量數據等信息，但由于失壓事件需要電壓降低到參比電壓的78%時才能觸發，報警燈才會亮起，此時，用戶變電站的值班員才有可能發現異常。等用戶告之供電公司失壓事件或等計量工作人員周期校驗才發現故障時，失壓累計的故障電量已經累計較大數額，可能造成較大的計量事故并增大了電量追補工作的難度。

利用用電信息采集系統的失壓斷相統計功能，可以迅速鎖定當前日及之前發生失壓斷相的電能表，之后，利用采集數據查詢功能依照時間逆推查看故障電能表的歷史電壓數值，從而確定電能表電壓開始減小的具體時刻。

3.2 失壓比例的確定

高壓熔絲停電更換時刻，電能表側實際測得的電壓與電能表正常工作時的實際電壓比值作為失壓斷相追補電量計算公式的系數。

以三相四線制電能表為例進行分析，假設電能表A相失壓，通過用電信息采集系統排查出失壓現象，通過協調用戶安排高壓熔絲停電更換計劃，在停電更換前，測得電能表尾端A相實際電壓為38V，而正常運行時，電能表實際電壓為60.2V，則失壓斷相比例為

3.3 失壓電量追補計算

以三相四線電能表A相失壓至38V為例，3.2中確定了失壓比例，則追補電量計算方法如下。

更正系數計算式如下：

在假設三相負荷平衡的情況下，由于A相失壓至38V，因此，，得到更正系數如下：

（7）

失壓期間，電能表所計電量為

式中，2為A相電壓復位時刻電能表示數；1為A相開始失壓時刻的電能表示數；為倍率。

應追補電量計算系數為

因此，追補電量為電能表實際計量電量0的0.14倍。

相對于傳統計算方法，不管是失壓期間電能表所計電量0還是更正系數的計算，新的方法都更接近實際，對供用電雙方都更加公平，也為實際電量追補奠定了更加堅實的基礎。

3.4 追補應用分析

2016年6月9日，筆者通過用電信息采集系統監控到青島35kV某百貨有限公司電能表（三相四線制）發生失壓事件，現場確認計量PT保險絲熔斷，經與客戶協商后，2016年6月12日10時完成停電更換熔絲。

追補計算參數確認：通過采集數據查詢發現該電能表自2016年6月6日9時開始失壓，此時電能表示數為550.7，失壓前C相正常運行電壓60.1V；2016年6月12日10時更換熔絲前，C相電壓降至20V，此時電能表示數為565.2。計量倍率為5250。

分別采用傳統算法和本文算法計算該客戶的追補電量（步驟見上文）。

若按照傳統計算方法（假設已知失壓開始時間），則應追補電量：

按照本文算法，應追補電量：

kW·h （11）

統計分析該客戶近兩年抄表記錄和用電信息采集系統數據，發現該客戶春秋兩季的日平均電量為16800kW·h。將兩種算法得出的電量與統計值進行比較分析見表1。

表1 兩種算法追補電量比較

通過表1可以看出，相比傳統算法，本文算法得出的計算電量與統計值偏差明顯小很多，更貼近實際，也得到了客戶的積極認可，促使電量追補工作圓滿迅速完成。

4 結論

傳統的追補電量計算方法已經不適用于當今智能電能表電量的追補計算，本文對三相三線和三相四線兩種類型電能表失壓斷相情況進行了分析，并以三相四線電能表為例，提出了基于用電信息采集系統數據分析的失壓斷相電量追補計算方法，相對于傳統計算方法，該方法確定的失壓斷相時間和追補系數都更加精準和貼近實際，促進了電量追補工作良性開展。

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The Analysis of Make-up Electric Power During Voltage Loss of the Electric Energy Meter based on the Power User Electric Energy Data Acquire System

Wang Haitao Hu Yuanlu

(State Grid Qingdao Power Supply Company, Qingdao, Shandong 266100)

A new method is proposed for analysis of make-up electric power during voltage loss of the electric energy meter based on the power user electric energy data acquire system. The article introduced the voltage loss of the three-phase electric energy meter and the traditional calculation method of make-up electric power of the three-phase four-wire meter. In view of shortcomings of the existing way, a new method based on the power user electric energy data acquire system was presented, also, its mathematical model and an application example was devised. This method can highly improve the accuracy of make-up power of three-phase electric energy meter during voltage-loss and be helpful for work of make-up electric energy.

electric energy meter; voltage loss; make-up electric energy; power user electric energy data acquire system

王海濤（1985-），男，山東青島人，漢族，國網青島供電公司工程師，主要從事電能計量和用電信息采集管理工作。