CN107656163B - 三相三线计量装置接线及接地自动检测仪器的测控方法 - Google Patents

三相三线计量装置接线及接地自动检测仪器的测控方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了三相三线计量装置接线及接地自动检测仪器的测控方法，利用检测线电压、检测电流与测量线电压、测量电流的大小和相位差进行对比，判断三相三线计量装置是否接线错误，并进行电量更正，实现自动检测复杂隐蔽的错误接线，计算更正电量、退补电量，误报警少。

Description

三相三线计量装置接线及接地自动检测仪器的测控方法
[技术领域]
本发明及三相三线计量装置接线及接地自动检测仪器的测控方法。
[背景技术]
在10kV高压电能计量装置中一般采用V/V接线电压互感器将高压降压后引入电能表电压接线端子，为确保安全需将电压互感器低压侧B相接地。但是现有这种接在V/V接线电压互感器低压侧的三相三线电能表，没有接地端显示，而且经常会有二次回路错误接线造成电能计量严重失准，目前只能检测三相电压、电压相序、总功率因数及电流是否反相，失压、失流等，对复杂隐蔽的错误接线还很难做到准确自动检测识别，还是需要计量检定人员到现场盲目普查，大大增加了电能计量运维和查窃电成本，而且发生错误接线后人工计算更正电量误差大，容易引起争议，退补电费困难。
[发明内容]
本发明克服了上述技术的不足，提供了三相三线计量装置接线及接地自动检测仪器的测控方法，利用检测线电压、检测电流与测量线电压、测量电流的大小和相位差进行对比，判断三相三线计量装置是否接线错误，并进行电量更正。
为实现上述目的，本发明采用了下列技术方案：
三相三线计量装置接线及接地自动检测仪器的测控方法，其步骤如下：
a、检测三相电压
Figure GDA0002330675920000011
中的接地端并显示，且设定接地端为B相；
b、取三相三线基本计量单元中第一元件测量线电压设为
Figure GDA0002330675920000021
第二元件测量线电压设为
Figure GDA0002330675920000022
第一元件测量电流设为
Figure GDA0002330675920000023
第二元件测量电流设为
Figure GDA0002330675920000024
实际电网三相电压相位差与对称三相电压相位差的差值为
Figure GDA0002330675920000025
设定正常线电压值范围为US，经济功率角范围为
Figure GDA0002330675920000026
电流设定值为IS，检测电压与电流相位差的设定时间为TS；
c、当三相线电压
Figure GDA0002330675920000027
中有一个线电压值不在正常线电压范围US内时，则通过另两线电压中电压值在正常线电压范围US内的线电压获得电压值在US内的两个线电压，并设定为
Figure GDA0002330675920000028
且
Figure GDA0002330675920000029
滞后
Figure GDA00023306759200000210
相位差范围为
Figure GDA00023306759200000211
从而得三相电压相位差的范围为
Figure GDA00023306759200000212
且为正相序的三相相电压并设为
Figure GDA00023306759200000213
其中线
Figure GDA00023306759200000214
相电压；
d、由电压接地端为B相和电压为正相序得知
Figure GDA00023306759200000215
所接电压的相别，从而确定
Figure GDA00023306759200000216
进而得知
Figure GDA00023306759200000217
e、当电流
Figure GDA00023306759200000218
均大于电流设定值IS，且在设定时间TS内，电压
Figure GDA00023306759200000219
与电流
Figure GDA00023306759200000220
中的一电流的相位差在设定经济功率角范围
Figure GDA00023306759200000221
内时,该电流为与电压
Figure GDA00023306759200000222
同相的电流
Figure GDA00023306759200000223
f、当电流
Figure GDA00023306759200000224
均大于电流设定值IS，且在设定时间TS内，电压
Figure GDA00023306759200000225
与电流
Figure GDA00023306759200000226
中的一电流的相位差在设定的经济功率角范围
Figure GDA00023306759200000227
内时,该电流为与电压
Figure GDA00023306759200000228
同相的电流
Figure GDA00023306759200000229
g、当第一元件测量的线电压
Figure GDA00023306759200000230
电流
Figure GDA00023306759200000231
第二元件测量的线电压
Figure GDA00023306759200000232
电流
Figure GDA00023306759200000233
有一个不为对应的检测的线电压
Figure GDA00023306759200000234
电流
Figure GDA00023306759200000235
线电压
Figure GDA00023306759200000236
电流
Figure GDA00023306759200000237
时，则判断三相三线计量装置为错误接线；
h、使用判断得出的
Figure GDA0002330675920000031
计算更正电量的功率
Figure GDA0002330675920000032
Figure GDA0002330675920000033
并设定更正电量为用户使用电量。
所述相电压
Figure GDA0002330675920000034
电压相位与电流
Figure GDA0002330675920000035
电流相位的相位差，或所述相电压
Figure GDA0002330675920000036
电压相位与电流
Figure GDA0002330675920000037
电流相位的相位差，超出设定的经济功率角范围
Figure GDA0002330675920000038
运行的时间与总运行时间的比值大于设定比值λS时，判断三相三线计量装置为接线错误。
所述设定比值λS为0.1。
所述线电压设定范围US为额定线电压×(1-0.1)伏≤US≤额定线电压×(1+0.1)伏。
所述电流设定值IS＝额定电流×0.05安。
所述检测电压与电流相位差的设定时间TS为5分钟或15分钟。
所述经济功率角范围
Figure GDA0002330675920000039
Figure GDA00023306759200000310
或
Figure GDA00023306759200000311
所述实际电网三相电压相位差与对称三相电压相位差的差值
Figure GDA00023306759200000312
为1°、2°、5°或10°。
本发明的有益效果是：
1、能够直观显示接地端电压相别，有利于带电操作人员安全，例如现场带电校验电能表，若有显示接地端电压相别，操作人员检查电能表时会更为放心。
2、无需预先知道用户用电负荷分相功率因是超前还滞后，无需三相用电负荷电流对称(只需各相电流大小大于设定值，同相电压与电流相位差可分别在设定的经济功率角内变化)，可实现自动检测复杂隐蔽的错误接线，计算更正电量、退补电量，误报警少。
3、对功率因数变化间隔短的情况也有错误接线提示，可针对性地重点检查防患，减少人工盲目检查，大大提高人工检查的效率；
4、若确定为正确接线，只是用户超出设定的经济功率因数范围运行，可以提示用户调整到经济运行方式，既符合节能减排的社会要求，也为用户提供了减少电费支出的信息，提高了供电企业的服务水平。
5、不改变电能表内部基本计量单元，实现检测错误接线，计算更正电量、退补电量，可提示进行针对性检查和预防双方确认为错误接线后人工事后计算退补电量不准的问题，确保供用电双方的经济利益；
6、若存在复杂隐蔽的错误接线窃电，分相的功率因数会超出设定范围，可以重点测试防患，防窃电能力强。
[附图说明]
图1是本发明技术方案流程图；
图2是本发明实施例技术方案流程图；
图3是10kV高压三相三线计量装置正确接线原理图；
图4是检测电压接地端的10kV高压三相三线计量装置检测部分原理图；
图5是三相三线计量装置电压相量图；
图6是三相三线计量装置电压电流相量图。
[具体实施方式]
为更加清楚说明本发明技术方法和优点，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步说明。应当理解，其具体的实施例仅仅用于解释本发明并不限于本发明。所述实施例的技术方案包括：
1、检测三相电压的接地端并显示；
2、通过三相三线计量装置第一元件和第二元件检测线电压、电流，或另设电路组成三相三线辅助计量装置采集三相三线计量装置第一元件和第二元件检测线电压、电流；
3、当三相三线计量装置或三相三线辅助计量装置(以下以三相三线辅助计量装置为例，同时在设定范围US内的线电压为正常线电压，不在设定范围US内的线电压不为正常线电压)有一相线相电压值小于失压起动电压者不为正常线电压，由在线电压设定范围US内的线电压获得该相线电压，使得三相线电压值均在线电压设定范围US内，三相线电压相位差在设定的范围内且为正相序电压；当有一相电压为
Figure GDA00023306759200000513
倍线电压设定范围US内时，则将一相在线电压设定范围US内的线电压反相，使得三相线电压值均在线电压设定范围US内，三相线电压相位差在设定的范围
Figure GDA0002330675920000051
内且为正相序电压；当三相电压为负序时将二相线电压对调成为正相序，经过上述检测调整后最终得到三相线电压的电压值都在设定值范围内、三相电压相位差在设定的范围内且为正相序的三相线电压，进而得知三相相
Figure GDA0002330675920000052
4、由电压接地端为B相和电压为正相序得知
Figure GDA0002330675920000053
所接电压的相别，从而确定
Figure GDA0002330675920000054
进而得知
Figure GDA0002330675920000055
5、当两相电流
Figure GDA0002330675920000056
大于电流设定值IS，且在设定时间TS内A相电压
Figure GDA0002330675920000057
与某一元件电流或其反相电流的相位差在设定的经济功率角范围
Figure GDA0002330675920000058
内，则该电流是
Figure GDA0002330675920000059
同样设定时间TS内C相电压
Figure GDA00023306759200000510
与某一元件电流或其反相电流的相位差总是在设定的经济功率角范围
Figure GDA00023306759200000511
内，则该电流是
Figure GDA00023306759200000512
从而得知
Figure GDA0002330675920000061
如果第一元件、第二元件所接电压、电流与检测判断得知的
Figure GDA0002330675920000062
Figure GDA0002330675920000063
不同时，则三相三线计量装置为错误接线，并用检测判断得知的
Figure GDA0002330675920000064
和
Figure GDA0002330675920000065
计算第一元件的更正电量，
Figure GDA0002330675920000066
和
Figure GDA0002330675920000067
计算第二元件的更正电量，两个更正电量的和为总更正电量，总更正电量减错误接线的三相三线计量装置计算电量为退补电量；
6、A相电压
Figure GDA0002330675920000068
与第一元件测量电流
Figure GDA0002330675920000069
的相位差或C相电压
Figure GDA00023306759200000610
与第二元件测量电流
Figure GDA00023306759200000611
的相位差，两者中有超出设定经济功率角范围
Figure GDA00023306759200000612
的时间T超与总运行时间T总的比，λ＝T超/T总×100％大于设定比值λS时，可能三相三线计量装置为错误接线，提示重点检查防患。
检测原理说明：
参见图3，为三相三线计量装置正确连接示意图，其中10kV高压三相三线计量装置的电量计量是由电压互感器TV1、电压互感器TV2、电流互感器TA1、电流互感器TA2，三相三线计量装置中的第一元件、第二元件及二次接线组成，A相电压
Figure GDA00023306759200000613
接
Figure GDA00023306759200000614
B相电压
Figure GDA00023306759200000615
接地并接
Figure GDA00023306759200000616
接C相电压
Figure GDA00023306759200000617
接
Figure GDA00023306759200000618
A相电流进
Figure GDA00023306759200000619
接
Figure GDA00023306759200000620
A相电流出
Figure GDA00023306759200000621
接地并接
Figure GDA00023306759200000622
C相电流进
Figure GDA00023306759200000623
接
Figure GDA00023306759200000624
C相电流出
Figure GDA00023306759200000625
接地并接
Figure GDA00023306759200000626
和
Figure GDA00023306759200000627
组成第一元件，
Figure GDA00023306759200000628
和
Figure GDA00023306759200000629
组成第二元件。正确接线时
Figure GDA00023306759200000630
Figure GDA00023306759200000631
当三相三线计量装置错误接线时，上述等式不一定相等，则第一元件、第二元件所接电压或电流不一定为正确电压、电流，因此当检测电压、电流与正确接线时第一元件、第二元件测量电压、电流不同时，则判断三相三线计量装置错误接线，并用正确接线的电压、电流计算更正电量，所述检测和计算更正电量原理说明如下：
1、参见图4，检测三相三线计量装置三相电压接地端的原理框图，包括：A相电压接地检测模块5，B相电压接地检测模块6，C相电压接地检测模块7，所述A相电压接地检测模块5输入一端与A相电压连接，输入另一端与大地连接，输出一端与微处理器4连接，输出另一端与微处理器4数字信号地连接，所述B相电压接地检测模块6输入一端与B相电压连接，输入另一端与大地连接，输出一端与微处理器4连接，输出另一端与微处理器4数字信号地连接，所述C相电压接地检测模块7输入一端与C相电压连接，输入另一端与大地连接，输出一端与微处理器4连接，输出另一端与微处理器4数字信号地连接，运行时，所接电压接地检测模块输出与电压不接地检测模块不同的电压信号，从而检测出接地相的电压相别，并设定接地端为B相；
2、通过三相三线计量装置第一元件和第二元件检测线电压、电流，或另设电路组成三相三线辅助计量装置采集三相三线计量装置第一元件和第二元件检测线电压、电流，得出第一元件测量线电压设为
Figure GDA0002330675920000071
第二元件测量线电压设为
Figure GDA0002330675920000072
第一元件测量电流设为
Figure GDA0002330675920000073
第二元件测量电流设为
Figure GDA0002330675920000074
是为了不改变三相三线计量装置原有的计量功能，由公知常理可知三相线电压中可由二相线电压计算第三相线电压，三相对称线电压中可由一相线电压计算另二相线电压，由对称三相线电压可计算对称三相相电压；
3、当三相线电压有一相线电压小于失压启动电压(如78V)，即不在线电压设定范围US内，且有一相线电压在线电压设定范围US内，即在正常线电压US内(在实际电网中，正常时线电压接近额定线电压，如高压计量电压二次回路的额定线电压为100V，正常时一般在100±10V内变化，可视为正常线电压，正常电压范围可根据经验设置，本方案中正常电压即为电压在设定范内)，由于实际电网三相电压对称度很高，因而可以设为三相电压对称，参见图5，由正常线电压可获得另二相线电压，使得三相线电压值都为正常线电压并三相对称且为正相序；
参见图5当三相线电压有一相电压为
Figure GDA0002330675920000081
倍正常线电压(如173V)，即不在线电压设定范围US内，则将一相正常线电压反相，使得三相线电压值都为正常线电压并三相对称且为正相序，当三相线电压值为正常线电压，且为负相序时，将第二相线电压对调，将负相序反相成为正相序；
4、由于确定电压接地端为B相，且电压为正相序，参见图3、图5，可知第一元件、第二元件所接电压的相别，如
Figure GDA0002330675920000082
接地，则为B相，由于是正相序，则
Figure GDA0002330675920000083
所接电压分别为
Figure GDA0002330675920000084
从而得知
Figure GDA0002330675920000085
是
Figure GDA0002330675920000086
Figure GDA0002330675920000087
是
Figure GDA0002330675920000088
5、如果用户负荷电流太小，无功补偿电容器是分组投切的，则很难准确补偿无功，用户的负荷功率角(功率因数)可能会超出设定的经济功率角范围
Figure GDA0002330675920000089
(功率因数)造成误判(注：负荷功率角为负荷的电压与电流的相位差，在三相电路中也可以是一相负荷的电压与电流的相位差，如
Figure GDA00023306759200000810
与
Figure GDA00023306759200000811
的相位差)，用户负荷电流超过设定值后(如用户额定负荷电流的5％)，无功补偿电容器可以准确补偿后，可以防止无功补偿不准的误判；
如果用户大型电动机启动，或无功补偿电容器投切等，用户的负荷功率角(功率因数)可能会短时超出设定的经济功率角范围
Figure GDA00023306759200000812
(功率因数)，设置判断的时间区间(如5分钟、15分钟等)，可防止功率角(功率因数)短时超出设定的经济功率角(功率因数)范围造成误判；
参见图6，
Figure GDA0002330675920000091
是A相、C相的功率角，功率角越小，功率因数越高，无功损耗越小，一般高压用户将功率因数控制在0.9以上，功率因数为0.9的功率角是25.8°，参见图5不难分析第一元件的电流只有
Figure GDA0002330675920000092
Figure GDA0002330675920000093
四种可能，如果
Figure GDA0002330675920000094
在±30°内范围内，则
Figure GDA0002330675920000095
与
Figure GDA0002330675920000096
相位差在±30°内范围内；如果设±30°为
Figure GDA0002330675920000097
经济功率角范围
Figure GDA0002330675920000098
在不超出这个范围，通过电压相位与电流相位的相位差比较，找出
Figure GDA0002330675920000099
同理可以找出
Figure GDA00023306759200000910
当第一元件测量的线电压
Figure GDA00023306759200000911
电流
Figure GDA00023306759200000912
第二元件测量的线电压
Figure GDA00023306759200000913
电流
Figure GDA00023306759200000914
与检测线电压
Figure GDA00023306759200000915
电流
Figure GDA00023306759200000916
线电压
Figure GDA00023306759200000917
电流
Figure GDA00023306759200000918
的大小或极性不同时，则判断三相三线计量装置为错误接线，计算更正电量的功率
Figure GDA00023306759200000919
Figure GDA00023306759200000920
并设定更正电量为用户使用电量，
Figure GDA00023306759200000921
Figure DA00023306759238759
Figure DA00023306759238794
(注：
Figure GDA00023306759200000924
表示取复数功率实部)；
用户功率因数考核是将超前、滞后无功电量都计为无功电量考核，由于过补偿会增加补偿设备损耗，一般用户的无功补偿设备投切控制超前、滞后功率角并不是对称的，因而经济功率角范围还可以设定为-10°至+50°，即功率因素超前0.98至功率因数滞后0.64，参见图6，只要这个范围小于60°，可以判断电流接线是否正确；
由于测量电路有误差，为防止误判，可减少经济功率角设定范围，如-10°至+40°，可以根据用户无功补偿设备及用电设备在60°范围内合理设置；
由上所述可知，所述设定的经济功率角范围是与用户无功补偿控制相关，如果用户无功补偿控制按不规定的方式控制，当实际负荷超过设定的经济功率角范围就会误判，为防窃电和减少误判，无功考核功率因数为0.9的用户，设定的经济功率角范围可为±29°，可很好地防止错误接线窃电；无功考核功率因数为0.85的用户，设定的经济功率角范围可为-26°至+32°；无功考核功率因数为0.80的用户，设定的经济功率角范围可为-20°至+38°；后二种设置防窃电虽不如第一种好，但比检测电流是否反相大大减少了窃电程度，也增加了窃电的难度。
6、用户每一相功率角(功率因数)一般在大型电动机启动，或无功补偿电容投切时有短时超出经济功率角(功率因数)范围，这个时间累加起来与总运行时间比很小，如果超出10％，有可能是错误接线，应重点检查防患。
7、本技术方案是基于无功补偿设备在绝大部分时间内能准确补偿无功，使得用户每一相负荷的功率角(功率因数)在绝大部分时间是在设定的经济功率角(功率因数)内，但是，不能排除由于用户无功补偿设备故障，或者人为使得实际用电负荷的功率角(功率因数)超出设定经济功率角(功率因数)范围，造成误判和误计更正电量。
因而所述自动检测结果可作为进行现场检查的提示，从而减少盲目人工检查的成本，所计更正电量是防止事后人工计算更正电量不准确问题，只有到现场接线检查确认错误接线与自动检测结果一致后，才能确认所计更正电量和退补电量，如果接线正确，只是实际运行时的功率因数偏低，功率角超出了设定的经济功率角范围，则通知用户改善无功补偿，使实际的功率角在设定的经济功率角(功率因数)范围内，履行节能减排的社会责任，同时可减少电费支出，所述更正电量和退补电量清0。
由于用户自身也有节能减排，减少电费支出的利益需求，只要根据用户无功补偿设备和用电负荷的特点合理选择设定的经济功率角(功率因数)范围、每次检测时间长度及检测的起始电流，只要不是别有用心，用户不会无故损坏无功补偿控制装置，使用电负荷长时间超出设定的经济功率角(功率因数)范围运行，因而通过本发明自动检测排查后，重点检查防患，不仅可有效防止窃电，还可大大减少人工检查的盲目性。
本发明提供的检测和计算更正电量(或退补电量)技术方案不仅可应用于检测三相三线电量计量错误接线仪器，还可用于三相三线电能表或有三相三线计量功能的终端和远程检测，同样都属于本发明专利权的保护范围。

Claims (8)

1.三相三线计量装置接线及接地自动检测仪器的测控方法，其步骤如下：
a、检测三相电压
Figure FDA0002330675910000011
中的接地端并显示，且设定接地端为B相；
b、取三相三线基本计量单元中第一元件测量线电压设为
Figure FDA0002330675910000012
第二元件测量线电压设为
Figure FDA0002330675910000013
第一元件测量电流设为
Figure FDA0002330675910000014
第二元件测量电流设为
Figure FDA0002330675910000015
实际电网三相电压相位差与对称三相电压相位差的差值为
Figure FDA0002330675910000016
设定正常线电压值范围为US，经济功率角范围为电流设定值为IS，检测电压与电流相位差的设定时间为TS；
c、当三相线电压
Figure FDA0002330675910000018
中有一个线电压值不在正常线电压范围US内时，则通过另两线电压中电压值在正常线电压范围US内的线电压获得电压值在US内的两个线电压，并设定为
Figure FDA0002330675910000019
且
Figure FDA00023306759100000110
滞后
Figure FDA00023306759100000111
相位差范围为
Figure FDA00023306759100000112
从而得三相电压相位差的范围为
Figure FDA00023306759100000113
且为正相序的三相相电压并设为
Figure FDA00023306759100000114
其中
Figure FDA00023306759100000115
相电压；
d、由电压接地端为B相和电压为正相序得知
Figure FDA00023306759100000116
所接电压的相别，从而确定
Figure FDA00023306759100000117
进而得知
Figure FDA00023306759100000118
e、当电流
Figure FDA00023306759100000119
均大于电流设定值IS，且在设定时间TS内，电压
Figure FDA00023306759100000120
与电流
Figure FDA00023306759100000121
中的一电流的相位差在设定经济功率角范围
Figure FDA00023306759100000122
内时,该电流为与电压
Figure FDA00023306759100000123
同相的电流
Figure FDA00023306759100000124
f、当电流
Figure FDA00023306759100000125
均大于电流设定值IS，且在设定时间TS内，电压
Figure FDA00023306759100000126
与电流
Figure FDA00023306759100000127
中的一电流的相位差在设定的经济功率角范围
Figure FDA00023306759100000128
内时,该电流为与电压
Figure FDA00023306759100000129
同相的电流
Figure FDA00023306759100000130
g、当第一元件测量的线电压
Figure FDA0002330675910000021
电流
Figure FDA0002330675910000022
第二元件测量的线电压
Figure FDA0002330675910000023
电流
Figure FDA0002330675910000024
有一个不为对应的检测的线电压
Figure FDA0002330675910000025
电流
Figure FDA0002330675910000026
线电压
Figure FDA0002330675910000027
电流
Figure FDA0002330675910000028
时，则判断三相三线计量装置为错误接线；
h、使用判断得出的
Figure FDA0002330675910000029
计算更正电量的功率
Figure FDA00023306759100000210
Figure FDA00023306759100000211
并设定更正电量为用户使用电量。
2.根据权利要求1所述的三相三线计量装置接线及接地自动检测仪器的测控方法，其特征在于：所述相电压
Figure FDA00023306759100000212
电压相位与电流
Figure FDA00023306759100000213
电流相位的相位差，或所述相电压
Figure FDA00023306759100000214
电压相位与电流
Figure FDA00023306759100000215
电流相位的相位差，超出设定的经济功率角范围
Figure FDA00023306759100000216
运行的时间与总运行时间的比值大于设定比值λS时，判断三相三线计量装置为接线错误。
3.根据权利要求2所述的三相三线计量装置接线及接地自动检测仪器的测控方法，其特征在于：所述设定比值λS为0.1。
4.根据权利要求1所述的三相三线计量装置接线及接地自动检测仪器的测控方法，其特征在于：所述线电压设定范围US为额定线电压×(1-0.1)伏≤US≤额定线电压×(1+0.1)伏。
5.根据权利要求1所述的三相三线计量装置接线及接地自动检测仪器的测控方法，其特征在于：所述电流设定值IS＝额定电流×0.05安。
6.根据权利要求1所述的三相三线计量装置接线及接地自动检测仪器的测控方法，其特征在于：检测电压与电流相位差的设定时间TS为5分钟或15分钟。
7.根据权利要求1所述的三相三线计量装置接线及接地自动检测仪器的测控方法，其特征在于：所述经济功率角范围
Figure FDA00023306759100000217
为
Figure FDA00023306759100000218
Figure FDA0002330675910000031
或
Figure FDA0002330675910000032
8.根据权利要求1所述的三相三线计量装置接线及接地自动检测仪器的测控方法，其特征在于：所述实际电网三相电压相位差与对称三相电压相位差的差值
Figure FDA0002330675910000033
为1°、2°、5°或10°。
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