CN105548793A - 一种基于负载阻抗特性的接线识别方法 - Google Patents

一种基于负载阻抗特性的接线识别方法 Download PDF

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姚文斌
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections

Abstract

本发明提供了一种基于负载阻抗特性的接线识别方法。通过选定A相电压作为参考向量，在假定功率因素以及假定负载容感性的前提下，通过功率因数跨度区间来自动进行接线错误识别。包括:电压以及电流的缺相识别；同步电压和电流识别；接线正确性判别。通过本发明的方法，免去了手绘六角图来判定每种接线故障，大大减少人工操作对判定结果带来的影响，快速完成接线正确性判别。

Description

一种基于负载阻抗特性的接线识别方法
技术领域：
本发明涉及一种电能计量装置接线识别的方法，更具体的涉及一种基于负载阻抗特性的接线识别方法。
背景技术：
电能计量装置是电贸易结算的重要设备，它的准确与否直接涉及到供、用电双方的经济利益。由于各种人为因素如用户窃电、接线错误和各种不可抗拒的因素如计量装置出现故障、偏差等，都会造成电能计量装置出现多计、漏计和错计现象，全国每年因接线错误、人为窃电等造成的经济损失高达百亿元。用电检查工作,不仅关系到供电企业的合法权益,还对整个电力系统的安全运行造成影响。因此为了维护正常的供用电秩序，保证电网安全，必须对运行中的电能计量装置进行定期或者不定期检查与分析。
传统电能计量装置的接线检测普遍采用先画六角图，六角图即为A,B,C三相电压电流的向量图，然后人为根据向量图进行判断接线故障的方法。六角图通过电流在电压方向上的垂直投影确定电流向量端点的轨迹，进而判定出接线错误种类。这需要专业人员通过测取每相电压电流实际的幅值相位，然后按照比例转化到纸上，人为地判定接线故障。由于直接接入的电能表的总的接线方式数量繁多，如需判定属于哪种接线故障，需挨个画出六角图来进行判别。而对于经互感器(电压或者电流互感器)接入的电能表的接线方式就多，接线识别十分复杂，除缺相(无电压、电流)的情况之外，总的接线方式有46656种，识别结果有5832种。这种判别方式大大降低了接线故障的判别效率，且人为的手绘角度和向量计算，平移本身就会对结果带来不可避免的误差，这对于判定结果的准确与否有很大的影响。
发明内容：
本发明解决了上述问题，提供了一种基于负载阻抗特性的接线识别方法，可以根据测量结果自动比对，从而大大提高接线错误识别的效率和精度，在用电稽查、电量追回等方向具有较好的应用前景，其包括如下方案：
一种基于负载阻抗特性的接线识别方法，包括如下步骤：S1，对电压以及电流进行缺相识别，当三相电压或电流部分缺相或者无缺相时才进行后续步骤；S2，确定参考向量；S3，对电压以及电流进行同步识别，当电压和电流全部识别后进入步骤S4；以及S4，进行接线正确性判别。
进一步的，在所述对电压以及电流进行缺相识别的步骤中，当三相电压或电流全部缺相，则判断电力计量设备并未接入电网中。
进一步的，所述电压以及电流的缺相识别是比较A,B,C三相电流以及电压与默认阈值的幅值大小。
进一步的，所述默认阈值的无压阀值设为10V，无流阀值设为为0.1A。
进一步的，所述参考向量为A相电压，所述参考向量的相位角为0度。
进一步的，在步骤S3中，所述电压识别中，电压相位角在正负15°波动。
进一步的，在步骤S3中，所述电流识别中，功率因素跨度区间扩展为56°。
进一步的，在步骤S3中，所述电流识别中，A相电压相位角为0°，根据电压和负载阻抗角的角度得到电流对应的角度范围。
进一步的，在所述接线正确性判别的步骤中，通过自动比对测量电流相位角与所述电流对应的角度范围来判定接线故障。
所述接线识别方法进一步包括功率计算的步骤，在所述功率计算的步骤中，通过k值的大小来判断出多计电量、少计电量、电表不走等情况并根据实际情况进行电量追补；所述k值是实际功率与被检表在错误接线情况下测得的功率的比值。
本发明的有益效果在于：
免去了手绘六角图来判定每种接线故障，大大减少人工操作对判定结果带来的影响。
由于错误接线方式种类繁多，通过把检测到的相位角与上述表格自动比对可大大提高比对效率和结果的准确度，从而可以对大多数错误接线方式进行有效识别。
对于电压电流识别结果齐全的情况，还能计算出因为接线故障造成的电能损失，在用电稽查、电量追回等方向具有较好的应用前景，从而保证供电企业和电能使用者的合法权益。
附图说明：
图1为基于负载阻抗特性的接线识别方法的原理框图。
具体实施例
请参照图1，本发明涉及的一种基于负载阻抗特性的接线识别方法。通过选定A相电压作为参考向量，在假定功率因数以及假定负载容感性的前提下，通过功率因素区间来进行接线错误识别。
实施例1：
1.电压、电流的缺相识别
具体的：本发明中电压电流的缺相识别是将接入计量设备的三相电压Ua、Ub、Uc以及与之分别对应的三相电流Ia、Ib、Ic逐一的与默认的阀值电压、电流进行比较，电力计量设备接入电网中正常工作时的电压电流远大于这里所设置的阀值。进一步的：若A、B、C三相电压或者电流有任何一个值小于阀值，则判断为缺相，即为接线故障。只有当A、B、C三相电压电流全部不小于与之对应相的阀值时才判断为无缺相。优选的：考虑到电网波动，无压阀值设为10V，无流阀值设为为0.1A，且所述阀值比较只比较三相电压/电流的幅值大小，不需要比较相位角。
具体的：若三相电压或电流全部缺相，则判断电力计量设备并未接入电网中。只有当三相电压或电流部分缺相或者无缺相时才进行后续步骤。
2.确定参考向量
优选的：以接入计量仪器A相端子的电压默认Ua作为参考向量，其相角为0度。然后以此为依据识别其他相别。接线识别可以正确识别三相电压电流之间的相位关系，不能准确定相。而电能表误差只与电压电流之间的相位关系有关。如果实际接入A相端子的实际电压为Ub，而不是Ua则将识别结果依次向后串一位，并不影响电压电流相位关系、功率和纠正系数计算。
3.电压识别
正常情况下电网三相电压之间的相位角应为0°、120°、240°，与负荷情况无关。优选的，以A相端子的实际电压Ua作为参考向量，即A相电压Ua的相位角为0°，则可以得到如表一所示的标称电压识别结果。
表一
正常情况下考虑到电网电压的波动，电压相位角会在正负15°波动，所以优选的：本发明中的电压识别结果如表二所示的标称电压识别结果。
表二
4.电流识别
具体的：根据当前电网情况判断功率因数区间，得到对应的负载阻抗角范围，设定A相电压为参考向量，所以根据功率因数大小可以确定出电流的相位角。如表三所示，在本实施例中取定功率因数为0.7.所以阻抗相位角为arccos(0.7)＝45.6°，当负载为感性负载时，电流落后压相位，所以当功率因素(PF)位于0-0.7L时，负载阻抗角位于45.6-90°之间，当功率因素(PF)位于0.7-1L时，负载阻抗角位于0-45.6°之间。当负载为容性负载时，电流超前电压相位，所以当功率因素(PF)位于0-0.7C时，负载阻抗角位于270-314.4°之间，当功率因素(PF)位于0.7-1C时，负载阻抗角位于314.4-360°之间。
参考表三所示，优选的，本发明中实际检测的功率因数区间比选定的功率因数区间有较大幅度的扩展，从45°的跨度扩展为56°。这样，用户测量的功率因数即使有0.1的误差(例如将0.6测量成0.7)，仍能正确识别。
表三
如表四所示，负载阻抗角即为电压与电流的夹角，在本实施例中，优选的把A相电压作为参考电压，即A相电压相位角为0°。根据电压和负载阻抗角的角度可以得到电流对应的角度范围。考虑到实际环境中的测量误差，将Ua的角度扩展至2度，得到以下表格
表四
根据表三所示，在另一具体实施例中，Ua＝0°，考虑到实际环境中的测量误差，将Ua的角度扩展至2度，在功率因数为0-0.7L时，某一相电流相角所在区间为268-324°，则识别为A相电流Ia。
5.接线正确性判别
具体的：计量设备端子上的接线电压识别结果依次为Ua、Ub、Uc，电流识别结果依次为Ia、Ib、Ic，则判断为接线正确。
具体的：如果识别结果电压、电流的不是顺序排列，则证明接线错误，需要调换接线。
具体的：如果识别结果前存在负号，则为该相的电压或电流接线反向。
具体的：如果某一相电压不能识别，则判定为电压严重不平衡。如果某一相电流不能识别，则判定为电流严重不平衡。
具体的：在已知功率因素的前提下，根据电压电流相位角测量结果，比对上述表格中电流相位即可以快速判断出接线方式的错误种类。
6.功率计算
具体的：当电压电流识别结果齐全时，可以根据识别结果计算实际功率和电量纠正系数(简称纠正系数K)，最终计算在接线错误发生期间被检表少计的电量或者多记的电量，即供电方损失电量或应退回的电量，计算公式见式(1)。当UI识别结果不齐全时，虽不能计算追补电量，但仍可发现接线错误，以便进行改正。
ΔA＝A0-Ax＝kAx-Ax＝(k-1)Ax(1)
式中：ΔA——追补电量，kWh；
Ao——被检表应计电量，kWh；
Ax——被检表实计电量，kWh；
K——纠正系数，按式(2)计算。
k＝P0/Px(2)
式中：Po(kw)——实际功率，即按照正确识别结果算出的用户负载实际消耗的功率；实际功率按照计算公式(3)所示进行计算
Px(kw)——被检表在错误接线情况下测得的功率，即实际接入每相电压电流的乘积的总和。
根据k的大小可以快速判断出多计电量、少计电量、电表不走等情况。然后根据实际情况进行电量追补。
具体的，若接线错误k的值大于1，则说明接线错误导致少计电量；
若k的值小于1，则说明接线错误使得多计电量。
本发明的有益效果在于：
免去了手绘六角图来判定每种接线故障，大大减少人工操作对判定结果带来的影响。
由于错误接线方式种类繁多，通过把检测到的相位角与上述表格自动比对可大大提高比对效率和结果的准确度，从而可以对大多数错误接线方式进行有效识别。
对于电压电流识别结果齐全的情况，还能计算出因为接线故障造成的电能损失，在用电稽查、电量追回等方向具有较好的应用前景，多退少补，从而保证供电企业和电能使用者的合法权益。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种基于负载阻抗特性的接线识别方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，对电压以及电流进行缺相识别，当三相电压或电流部分缺相或者无缺相时才进行后续步骤；
S2，确定参考向量；
S3，对电压以及电流进行同步识别，当电压和电流全部识别后进入步骤S4；
S4，进行接线正确性判别。
2.如权利要求1中所述的一种基于负载阻抗特性的接线识别方法，其特征在于，在所述对电压以及电流进行缺相识别的步骤中，当三相电压或电流全部缺相，则判断电力计量设备并未接入电网中。
3.如权利要求1中所述的一种基于负载阻抗特性的接线识别方法，其特征在于，所述电压以及电流的缺相识别是比较A,B,C三相电流以及电压与默认阈值的幅值大小。
4.如权利要求3中所述的一种基于负载阻抗特性的接线识别方法，其特征在于，所述默认阈值的无压阀值设为10V，无流阀值设为为0.1A。
5.权利要求1中所述的一种基于负载阻抗特性的接线识别方法，其特征在于，所述参考向量为A相电压，所述参考向量的相位角为0度。
6.如权利要求1中所述的一种基于负载阻抗特性的接线识别方法，其特征在于，在步骤S3中，所述电压识别中，电压相位角在正负15°波动。
7.如权利要求1中所述的一种基于负载阻抗特性的接线识别方法，其特征在于，在步骤S3中，所述电流识别中，功率因素跨度区间扩展为56°。
8.如权利要求1中所述的一种基于负载阻抗特性的接线识别方法，其特征在于，在步骤S3中，所述电流识别中，A相电压相位角为0°，根据电压和负载阻抗角的角度得到电流对应的角度范围。
9.如权利要求1中所述的一种基于负载阻抗特性的接线识别方法，其特征在于，在所述接线正确性判别的步骤中，通过比对测量电流相位角与所述电流对应的角度范围来判定接线故障。
10.如权利要求1中所述的一种基于负载阻抗特性的接线识别方法，其特征在于，进一步包括功率计算的步骤，在所述功率计算的步骤中，通过k值的大小来判断出多计电量、少计电量、电表不走等情况并根据实际情况进行电量追补；所述k值是实际功率与被检表在错误接线情况下测得的功率的比值。
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