智能電能表反向有功走字的判定規則研究

何毅 陳婷婷 趙勇 尹揚

摘要：針對電能表存在的反向有功走字現象，以計量自動化系統獲取的電氣參數為基礎，分析整理出反向有功走字類型，分別建立對應的識別規則，進而幫助運維人員快速判斷原因，提出處理意見，減少供電企業損失。

關鍵詞：智能電能表;反向有功;計量

0? ? 引言

隨著電力技術的高速發展，智能電能表在電力行業得到了廣泛運用。成熟的計量自動化系統，可以對電能表電壓、電流、相角等電氣參數進行實時采集和監控，快速監測出反向有功走字。反向有功走字會影響電量結算，導致臺區線損異常，造成供電企業經濟損失。

在計量回路接線正常的情況下，還會有少數電能表反轉的現象，常常讓計量人員多花費精力予以關注。例如，某一縣級供電企業，轄下高供高計的專變計量點多達兩千余戶，存在微量反向有功電量的電能表達40多個，多數是運行在極端條件下，測量誤差和負荷不平衡所致。系統監測到反向有功走字異常后會發出工單，但常常將其誤判為異常。本研究的目的就是排除誤判，篩選真實的異常走字，從而節約分析時間、節省人力，提高工作效率。

1? ? 原因分析

反向有功走字從理論上來講就是用戶向電網輸送電能，相當于發電。但通常情況下都是電網向用戶輸送電能，消耗電能。普通用戶出現反向有功走字，大致可分為以下幾種情況：

（1）小水電、光伏用戶發電上網。

（2）用戶內部存在大型電機設備。某些情況下電動機會變成發電機，使潮流方向發生變化，例如火車、電梯、用戶自備發電機反送等。

（3）變壓器空載運行。兩相電流不平衡、功率因數較低、純感性或純容性負載等。

（4）電能表接線錯誤。例如用戶竊電、電流/電壓不對應、電流極性接反等。

（5）計量設備故障。例如電能表、互感器等故障。

（6）系統采集錯誤。數據傳輸異常、檔案錯誤等。

（7）多電源線路并列運行。用戶設備變成線路聯絡點，電能互相倒換造成反向有功走字。

上述情況（1）～（3）為正常工況下發生的反向有功走字，而（4）～（7）則為由于各種原因導致的電能計量異常，會造成電量的少計或漏計，還存在安全隱患。因此，這類情況需要重點跟蹤、監測，以便及時發現和處理計量異常、故障，減少供電企業電量損失。

2? ? 判定方法

在計量自動化系統反向有功走字告警的基礎上，對其相應的電量、負荷、電氣參數等進行分析，從而判斷出故障類型。

為方便使用公式描述，做如下定義：

W：日凍結表碼;E：日凍結電量;單位：kWh;正：正向有功;反：反向有功;T：當日;T-1：前一日。

2.1? ? 初步判定

根據計量自動化系統日凍結電量進行初步判定，若電能表當日反向有功日凍結表碼大于前一日，則存在反向有功走字情況。

E反T=W反T-W反T-1>0

2.2? ? 情況分析

2.2.1? ? 發電上網

（1）查詢用戶檔案，判斷用戶是否為地方電廠用戶，對應情況（1），無需現場核實，定期跟蹤監測即可。

（2）若用戶內部存在大型電機或電容設備，某些情況下電能表可能既存在正向有功電量又存在反向有功電量。正向有功電量正常，反向有功電量較小，且在統計周期內，反向有功與正向有功電量比值波動變化較小。電流呈正反向交替，大部分時間電流為正向，電機空載或反向運作時為反向小電流，則判斷為情況（2），需現場核實處理。

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? ? 變壓器空載運行

（1）空載情況下，二次電流小于電能表標定電流的10%時（Ib=1 A），在接近純感性或純容性的極端條件下，由于相角測量誤差，可能導致電壓與電流夾角略大于90°，潮流方向改變，造成反向有功走字。

|I|<0.1 A

φ>90°

（2）對于三相三線計量裝置，總功率因數低于0.5，兩相電流皆小于0.1 A時（空載或輕載），很多因素會導致A、C兩相負荷不平衡。在正相序下，A相電流遠大于C相電流時（逆相序：C相電流遠大于A相電流），則會出現反向有功走字。反向有功電量極小，正常運行電流大于等于0.1 A時為正向，小于0.1 A即空載時電流為反向，則可判斷反向走字是由于變壓器空載運行所致。

|I|<0.1 A時反極性

|I|≥0.1 A時正極性

2.2.3? ? 電能表接線錯誤

錯誤接線情況下的總功率一定小于正確接線情況下的總功率，將導致少記、漏記電量，還會存在一定的安全隱患。情況（4）電能表接線錯誤一定要及時處理，減少電量損失。

2.2.3.1? ? 表碼分析

（1）電能表從一開始只走反向有功，無正向有功電量，判斷為電能表接線錯誤，需更正接線。

W反T>0

W正T=0

（2）電能表先走正向有功，后走反向有功，存在竊電嫌疑，需現場核實處理。

W正>0

E反T-1=0

E反T>0

2.2.3.2? ? 負荷分析

（1）三相三線：兩相電流都大于0.1 A，但其中有一相或兩相電流反極性，判斷為電能表接線錯誤，需更正接線。

Ia≤-0.1 A

或Ic≤-0.1 A

（2）三相四線：若其中有一相或多相電流反極性，或者其中有一相或多相功率為負值，判斷為電能表接線錯誤，需更正接線。

Ia≤-0.1 A

或Ib≤-0.1 A

或Ic≤-0.1 A

（3）電流與電流之間的夾角大小不在120°左右，判斷為電能表接線錯誤，需更正接線。

φI≠120°±5°

2.2.4? ? 計量設備故障

若電能表反向有功度數飛走（日凍結電量大于500 kWh），或運行工況與用戶平時負荷情況有區別，則可能是電能表或其他計量裝置故障。

E反T-E反T-1>500 kWh

2.2.5? ? 采集錯誤

若電能表反向有功日凍結電量上萬，第二天又恢復正常，反向有功未走字，判斷為情況（6）采集錯誤，無需現場核實，定期跟蹤監測即可。

E反T-1>10 000 kWh

W反T=0

2.2.6? ? 多電源線路并列運行

排除以上原因后，若是多電源用戶，負荷呈現正向、反向不規律變化，電壓、電流相角異常，可能屬于情況（7），需現場核實處理。

3? ? 實例分析

系統監測到某戶存在反向有功走字，該戶是專線專變用戶，不存在發電上網。計量點在變電站內部，不存在竊電嫌疑。對電能表進行了初步的外觀檢查，在檢定有效期內，接線無異常。使用WDX-2NA型智能電能表校驗儀對電能進行檢驗，測量結果如圖1所示，與電能表顯示參數一致，電氣參數如表1所示。

空載或輕載情況下，如果電容補償不合理，或者線路為純電纜形式，負荷會出現接近純感性或純容性的極端條件。

理論情況下，在純電容電路中，電流超前該相電壓90°，由功率表達式可知，有功功率為0，無功走字。

三相三線：

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

三相四線：

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

但在實際情況中，純容性元件不存在。由于電能表、互感器、二次回路等都存在相應的微量誤差，相角在測量時產生誤差，導致電流超前該相電壓大于90°，如圖2所示。電能表記錄了少量的反向有功，有功電量遠遠小于無功電量，屬于正常現象。

4? ? 結語

本文所總結的判定規則，對常見的反向有功走字原因進行了歸納。應用本文方法可快速確定故障類型，進而提高工作效率。可將智能電能表接入監控系統，通過系統監測現場運行工況，及時發現并判斷計量異常情況，提高數據監控質量，保障電能計量裝置準確、安全、可靠運行。根據實際應用效果，改進分析規則，提升告警監測準確性，對于加強對反向有功走字的預防管控，減少電量損失，具有十分重要的意義。

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收稿日期：2020-08-25

作者簡介：何毅（1997—），男，貴州銅仁人，助理工程師，主要從事計量運維工作。