基于接線編碼的電能計(jì)量裝置接線分析儀

權(quán)學(xué)紅 吳耀華 黃雅雯

摘要：設(shè)計(jì)了微機(jī)式電能計(jì)量裝置接線判別的檢測方案、接線編碼生成規(guī)則、硬件系統(tǒng)及軟件流程圖。該判別裝置能提高接線檢測方法的效率，顯示并更正電能計(jì)量裝置的錯(cuò)誤接線。

關(guān)鍵詞：電能計(jì)量裝置；接線編碼；三相三線制；兩瓦表法

電能計(jì)量裝置是電能表、互感器以及互感器到電能表之間連接線的總體。電能計(jì)量裝置是供電企業(yè)計(jì)收電費(fèi)，搞好經(jīng)濟(jì)核算的依據(jù)。電能計(jì)量裝置在投運(yùn)前必須檢查其接線是否正確。盡管一切修校好的電能表其基本誤差很小，但若錯(cuò)誤接線所造成的計(jì)量誤差可能很大，有時(shí)甚至造成電能表停轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。對運(yùn)行中的電能表、經(jīng)過更換的電能表或互感器以及經(jīng)過停電檢查后的電能表，均須帶電檢查計(jì)量裝置接線的正確性。在三相三線制系統(tǒng)中，最簡單的情況下也有48種接線可能，其中只有一種接線是正確的，而在其不帶電檢查接線和帶電檢查接線過程中所需設(shè)備較多，同時(shí)對運(yùn)行人員要求也較高，希望能夠減小接線檢查過程中的工作量。

一般情況下，在三相三線制電能表測量中，由于電流電壓的多種組合，使得三相三線制電能表的接線方式達(dá)到48種之多。傳統(tǒng)的檢測方法是人工利用相量圖來分析其接線方式，該方法耗費(fèi)時(shí)間長、效率不高，計(jì)量裝置分析儀就是針對這種情況而設(shè)計(jì)的[1]。它是通過設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量裝置的接線自動(dòng)檢測、接線正確性判別、錯(cuò)接線顯示及更正[2]。

1電能計(jì)量裝置接線分析儀的基本原理

1.1接線分析儀總體方案

在判定電能計(jì)量裝置接線是否正確時(shí)，人工檢測方法是利用兩只單相電能表在其電流端保持不動(dòng)而只改變電壓輸入端后進(jìn)行兩次測量，然后通過相量圖法來確定其接線，最后連接成其正確的接線方式。在不考慮跨線和繞接時(shí)，三相三線制電能表有48種接線方式，但其中只有一種接線方式是正確的。當(dāng)利用單片微機(jī)來實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量裝置接線檢測時(shí)，技術(shù)核心是如何利用單片機(jī)來描述和區(qū)分這48種接線方式。48種接線方式至少需要6位二進(jìn)制代碼表示。

1.2接線編碼的生成

借鑒人工檢測方法的思想，利用兩個(gè)功率元件在其電流端保持不動(dòng)而改變電壓輸入端后進(jìn)行多次測量來獲得接線編碼，以表征48種接線方式。接線編碼是每個(gè)功率元件功率值的狀態(tài)表示，當(dāng)功率元件功率值為正值時(shí)，編碼為“1”；當(dāng)功率元件功率值為負(fù)值時(shí)，編碼為“0”。以正確接線方式組合為例，其接線編碼為：

1）正確接線兩元件電壓電流接線為[UAB，IA]、[UCB，IC]，兩個(gè)功率元件功率均為正值，編碼為“11”。

2）將電流、電壓組合互換，得到[UCB，IA]、[UAB，IC]，兩個(gè)功率元件編碼為“01”。

3）將B相斷開，兩元件電壓電流接線為[UAC，IA]、[UCA，IC]，兩個(gè)功率元件編碼為“11”。綜上正確接線的六位編碼為“110111”。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

硬件部分主要包括：微控制器模塊、檢測模塊、電壓測量變換電路、電壓測量變換電路、功率角測量變換電路、相序測量、互感器接線檢測等模塊。單片機(jī)作為控制器，接受檢測部分、電壓電流變送電路、功率角測量變換電路和相序測量等信號，進(jìn)行分析計(jì)算，以判斷接線是否正確并給出相應(yīng)接線方式。接線判斷儀硬件原理接線圖如圖1所示。

系統(tǒng)軟件主要包含下列功能模塊：

（1）初始化程序：包括初值設(shè)定、中斷初始化、接口芯片初始化設(shè)置、通訊方式設(shè)置、互感器及相序表指示燈的初始狀態(tài)等；

（2）數(shù)據(jù)采集和處理程序：線電壓的采集、相電流采集、功率角采集等，對于采樣得到的數(shù)據(jù)，計(jì)算出電壓、電流、功率因數(shù)、功率元件有功功率等參數(shù)；

（3）接線編碼生成子程序：利用計(jì)算出電壓、電流、功率角、功率元件有功功率等參數(shù)，形成不同接線方式的具體接線編碼；

（4）其他功能子程序：包括互感器接線判別、電壓相序判別、電壓電流換相檢測控制子程序等。各子程序協(xié)調(diào)配合，達(dá)到接線判別的目的。主程序流程圖及接線編碼子程序如圖2、圖3所示，其他程序流程圖從略；

（5）鍵盤與顯示程序：根據(jù)鍵盤的掃描情況決定顯示相應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)、具體接線方式。

3結(jié)語

本文基于接線編碼原理設(shè)計(jì)了電能計(jì)量裝置接線分析儀，該裝置能判斷電能表接線是否正確并給出錯(cuò)接線的具體接線方式，實(shí)現(xiàn)了接線分析儀的具體功能和控制要求。應(yīng)當(dāng)指出，本文限于篇幅僅分析了6位最簡編碼，實(shí)際的接線編碼應(yīng)是綜合考慮互感器接線、低功率因數(shù)角、電壓相序、電表跨線及繞接等的更多位復(fù)雜編碼，以提高接線分析儀的實(shí)用性[6]。

參考文獻(xiàn)：

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基金項(xiàng)目：國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目201710720003

作者簡介：權(quán)學(xué)紅，女，江蘇徐州人，陜西理工大學(xué)電氣學(xué)院2014級在校學(xué)生；吳耀華（1970），男，陜西安康人，副教授，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)保護(hù)與控制。