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新型三相三线电能表错接线快速判别方法研究


新型三相三线电能表错接线快速判别方法研究*
陈霄,周玉,范洁,易永仙,陈刚
(江苏省电力公司电力科学研究院,南京 211103) 摘要:高压计量装置现场接线复杂,错误接线很难判别,且判别中算法复杂,无法快速准确的给出结果。通 过现场简单测试电能表各计量元件之间的相位角度,作出各计量元件之间的相量图,通过整体旋转相量图的 方式,快速判断出三相三线计量装置在感性负载和容性负载下的接线关系,实现三相三线电能表错接线的快 速精确识别。 关键词:错接线;三相三线电能表;快速判别方法 中图分类号:TM933 文献标识码:A 文章编号:1001-1390(2014)00-0000-00

Study on the Rapid Error Connections Discriminating Method of the New Three-phase and Three-wire Measuring Device
CHEN Xiao, ZHOU Yu, FAN Jie, YI Yong-xian, CHEN Gang (Jiangsu Electric Power Company Research Institute, Nanjing 211103 ,China) Abstract: The result of the error connections can’t be obtained accurately and rapidly because of the complex of connections in the field and the criteria algorithm. The phasor diagram between the measuring components can be easily established according to the angle measured in the field. Wiring relations of inductive load and capacitive load can be determined quickly after the overall rotation of phasor diagram. So error connections of three-phase and three-wire measuring device can be discriminated quickly and accurately. Key words: error connections, three-phase and three-wire measuring device, rapid discriminating method 0 引 言 电能计量装置出现错接线后,一般采取以下步 电能计量装置是供电企业计量用户使用电能 骤进行分析判断: 多少的设备,其结果是否准确、真实,直接关系双 (1)测量电压,判断电压相序及 PT 极性是否 方的经济利益。造成电能计量装置计量错误的原因 反接。 很多,其中最重要的一个原因就是电能计量装置错 (2)测量电流,判断 CT 极性是否反接。 误接线引起的。为保证电能计量装置的计量准确 (3)测量相角或功率,确定电压与电流之间 性,计量装置的电能表接线必须正确,接线错误可 的夹角。 [1-6] 带来几倍或几十倍的电能计量误差 。 (4)在六角图上定出电压、电流矢量。 (5) 根据 cos ? 值, 定出电压、 电流矢量相别。 高压计量一般采用三相三线计量装置,整个计 量装置包括电压互感器、电流互感器和三相三相电 能表。它们之间接线复杂,很容易产生接线错误。 并且三相三线电能表错误接线很难判断。 1 错接线判别原理 对于三相三线存在的可能接线:电压为 Ua、 Ub、Uc,其接入电表端会出现如下 6 种接线情况: UaUbUc、UaUcUb、UbUaUc、UbUcUa、UcUaUb、 UcUbUa, 再考虑到电压互感器极性误接的 4 种可能, 则有 24 种接线方式[7-8]。 同样对于电流 Ia、Ib、Ic 存在 6 种接入方式,考 虑接入的电流互感器极性的 4 种误接线,也有 48 种可能。 因此电压、 电流组合起来共有 576 种可能, 其中仅有一种接线方式是正确的。
*基本项目:国家电网公司总部科技资助项目 (国家电网发展[2013]170 号 52100113058L)

(6)作出结论,判断出表计各元件接入电压 及电流相别。 具体做法有两种[10-11]: (1)假定电能表所接电压是正确的,分别为 Ua、Ub、Uc。若采用相位表测角度确定 I1、I3;当 为逆相序时,相位角逆时针转动,在六角图中定出 I1、I3;若采用功率表测功率确定 I1、I3 时,根据对 应电压所测功率值,在六角图中定出 I1、I3。然后 根据实测电能表电压端子上的电压相别,在六角图 中假定的 Ua、Ub、Uc 旁标明正确的电压相别,再 根据 cos ? 和所测电流大小,正确的电压 Ua、Ub、 Uc 定出 I1、I3 电流相别,在六角图中 I1、I3 旁标注 清楚。若是正相序,? 角顺时针转动为滞后;若为 逆相序, ? 角逆时针转动为滞后。

(2)先确定电能表电压端子上电压相别,以 正确的 Ua、Ub、Uc 为准测量数据,在六角图上定 出 I1、I3。在六角图正确的 Ua、Ub、Uc 旁标明实际 所加的错误电压,再根据 cos ? 和所测电流大小, 定出 I1、I3 电流相别,在六角图种标注清楚。无论 正、 逆相序, 电压和电流夹角按顺时针转动为感性。 判断第一元件所加电压是以实测表计电压端子电 压相别为准,所加电流是以 I1 电流为准;判断第二 元件所加电压是以实测表计电压端子电压相别为 准,所加电流时以 I3 电流为准。 2 错接线快速判别方法 高压三相三线计量装置 A、B、C 三相相电压 接入三相三线电能表,顺相序连接,线电压组合有

? ,左下为 I ? ,右上为 ? I ? , 相量图。 图中左上为 I A C C

? 。 右下为 ? I A
. IA . - IC

. IC

. - IA

图 2 A、C 相电流的相量图 Fig.2 Phasor diagram of A and C phase current 面对一组接线,尽管不知道他们的实际相位关 系,但只要三相电压存在,都可以先做出 60°夹角 基本图形,如 形态图形所示。顺相序时,线电

? 与U ? 与U ? ,U ? 三种,逆 ? 与U ? ,U U AB BA CB BC AC CA ? ? ? 与 ? ? 相序连接也有 U 与 U , U 与 U , U
CB
AB

AC

BC

CA

? 三种,总共六种组合。在空间位置上只有三种 U BA ? ,第 状态(作为未知量,第一元件的电压称为 U 12 ? 二元件的电压称为 U 32 ).这三种是:
? 在上边, ? 是U 形态图形:顺相序时 U 12 AB

? 与U ? 在上 ? 成 300°夹角( U ? 滞后) 压U ,U 12 12 32 32

? 在下边(270°位置) 边(330°位置) ,U ,如图 32
? 在下边 3 所示的图形。 逆相序时, (270°位置) , U 12

? 在下边;逆相序时 U ? 在下边, ? 是U ? 是U U 12 32 CB CB ? ? U 是 U 在上边;
32
AB

? 在上边(330°位置) ,如图 4 所示的图形。不 U 32 ? 相量为始边, 管相序是“顺”还是“逆” ,都以 U 12 ? ? 用相位表测量的结果,为 I 和 I 的相量定位。
1 2

. U12

? 是U ? 在下边, 形态图形:顺相序时 U 12 BC ? 是U ? 是U ? 在上边;逆相序时 U ? 在上边, U 12 32 AC AC ? ? U 是 U 在下边;
32 BC

. U32

? 在左边, ? 是U 形态图形:顺相序时 U 12 CA
? 在右边;逆相序时 U ? 在右边, ? 是U ? 是U U 12 BA BA 32 ? ? U 是 U 在左边;
32 CA

? 与U ? 的相量图 图 3 顺相序时线电压 U 12 32 ? and Fig.3 Phasor diagram of line voltage U 12

所有六个线电压的相对位置见图 1,这个六角 相量图作为接线判断的母板。
. U AB . -UB . U
CB

? at positive phase sequence U 32
. U32

. UA

. U AC . -UC . U BC
. U12

. UC . UCA

. -UA

. UB . U

? 与U ? 的相量图 图 4 逆相序时线电压 U 12 32 ? and Fig.4 Phasor diagram of line voltage U 12

BA

图 1 相电压和线电压的相量图 Fig.1 Phasor diagram of phase voltage and line voltage 两相未知电流的相量或成 60°角或成 120° 角,用虚线作出它们的反向相量,见图 2。四个相 量,两实线两虚线,实线为实际相量,虚线为辅助

? at reverse phase sequence U 32
? 和 当负载为“感性”时,互为 60°夹角的 I A

? 的右侧;当负载为容性时, ? ,在参照相量 U ?I A C ? 从I ? 和? I ? 相量的夹角通过。 参照相量 U A A C
转动线电压、相电流组成的四线相量图,分别 使线电压相量处在 形态或 形态或 形

? 、U ? 和I ? 四个相量正好处在正确位 ? 、I 时, U 12 1 2 32 ? 和I ? 都在的 U ? 右边。显然 置上,如图 8 所示。 I 1 2 A ? 为U ? 。 ? 为?I ? 为I ? ,U ? 为U ? ,I ? ,I U 12 1 2 A BC 32 AC C ? 和I ? 相量大致在 如果负载的属性是容性,电流 I
A

C

如图 6 所示的位置区间。将图 7 所示的相量图从 形态旋转 120°至 形态, 图中电流不是题 意中的容性(是感性) ,于是再旋转 120°,当电压 相量角处在 形态时, 正好获得容性负载时的电

态位置后,总能发现相电流实际相位之所在;感性 负载时电流处在图 5 所示(Ⅰ、Ⅲ象限)位置;容 性负载时电流处在图 6 所示(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限) 位置。从而读出线电压和两个相电流正确的判断。 该方法通过整体旋转相量图的方式,快速判断出三 相三线计量装置在感性负载和容性负载下的接线 关系,可实现错接线的快速精确识别
. UA

? ? 为U ? , ? 流位置。 如图 9 所示。 显然 U 12 CA U 32 为 U BA ,
? 为I ? 为? I ? 。 ? ,I I 1 2 A C
. U12 . I1 . U32 . -I 2 . I2 . -I1

图 7 现场测得的电压和电流相量图 图 5 感性负载相电流相量图 Fig.5 Phasor diagram of inductive load current
. UA

Fig.7 Field voltage and current phasor
. U12 . I1 . U32 . -I 2 . I2 . -I1 120 。 . UA I.2(A) . U32(AC)

-I 1 . -I2

.

. I 1(-C)

. U12(BC )

图 8 组合相量和其顺时针旋转 120° 后的相量图 图 6 容性负载相电流相量图 Fig.6 Phasor diagram of capacitive load current 3 实例分析
. U12 . I1 . U32 . -I 2 . I2 . . I 1(C) . I 2 (-A) . U32(BA)

Fig.8 Phasor diagram of phasor combination and its clockwise rotate 120 °
240 。 . . UA -I 2 . -I 1

例如现场已测知三相两元件电能表各元件测 量所得参数见表 1。 表 1 测量参数 Tab.1 Measurement parameters ? ? 角度 ? I I 1 2 U
32

-I 1

? U 12
先做出如

300°

355°

295°

. U12(AC)

? 滞后 形态的图形。因为 U 32

图 9 组合相量和其顺时针旋转 240° 后的相量图 Fig.9 Phasor diagram of phasor combination and its clockwise rotate 240 ° 4 结束语 文中根据测得的计量元件之间相位角度,给出 各计量元件之间的相量图,并通过整体旋转相量图

? 300°, 以 U ? 为基准,做出电流相位,并将 U 12 12
电流相量用虚线标出反向相量,如图 7 所示。为确 定电流相量的位置,顺时针旋转组合相量,使电压 相量从 形态位置旋转 120°至 形态位置

的方式,快速判断三相三线计量装置的接线关系, 从而实现三相三线计量装置错接线的快速精确判 别,有效提高了现场错接线判别的时效性和准确 性。 参 考 文 献
[1] 牛鹏飞. 相位角表法的分析与应用[J]. 山西电力, 2008, (2): 35-37. [2] 阎士琦. 电能计量装置接线分析 200 例[M]. 北京:中国电力出版社, 2008. [3] 李音, 王哲. 三相三线电能计量装置错误接线的简化分析[J]. 电测 与仪表, 2006, 43(3): 24-26. LI Yin, WANG Zhe. The Analysis on the Wrong Wiring of the Electrical Energy Measurement Device[J]. Electrical Measurement & Instrumentation, 2006, 43(3): 24-26. [4] 郭亚丽, 张云怀, 廖瑞金, 等. 变压器故障在线检测技术的研究进 展[J]. 绝缘材料, 2007, 40(2): 60-62. GUO Ya-li, ZHANG Yun-huai, LIAO Rui-jin, et al. Research Progress of Transformer Fault Online Monitoring Technique[J]. Insulating Materials, 2007, 40(2): 60-62. [5] 孙方汉. 电能计量装置及其正误接线 [M]. 北京 : 中国水利水电出 版社, 2004. [6] 张有顺, 冯井岗. 电能计量基础[M]. 北京: 中国计量出版社, 2002. [7] 刘建明. 电测仪表与电能计量[M]. 北京: 中国计量出版社,1998. [8] [9] 林虔. 电能表修校及装表接电工 [M]. 北京 :中国水利水电出版社 , 2003. 吴安岚 . 两元件电能计量装置接线错误判断方法探讨 [J]. 电测与 仪表, 2004, 41(4):15-20. WU An-luan. The False Wiring of the Electric Energy Measure Device of the Two Components Can Be Known by Using Simplified Hexagon Diagram[J]. Electrical Measurement & Instrumentation, 2004, 41(4):15-20. [10] 韩松林, 王学斌. 三相电度表的错接线及对电能计量的影响(上) [J]. 电测与仪表, 1991, 28(1): 21-22. [11] 王磊. 三相三线接线方式电能计量装置接线错误判断方法研究[J]. 电力科技论文平台, 2005, (11): 94-100. 作者简介: 收稿日期:2013-09-27;修回日期:2013-12-19 (田春雨 编发) 方面研究。 陈刚(1984―) ,男,硕士,工程师,从事电力计量 量方面研究。 易永仙(1988―) ,男,硕士,工程师,从事电力计 方面研究。. 周玉(1982―) ,男,本科,工程师,从事电力计量

联系人:周玉 电话:15105168321 Email: cx_012003@163.com 详细通信地址:南京市江宁区帕威尔路 1 号江苏省

陈霄(1985―) ,男,博士,工程师,从事电力计量 方面研究。Email:cx_012003@163.com

范洁(1977―) ,女,本科,高级工程师,从事电力 计量方面研究。



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