CN107748346A - 一种含直流分量负荷下的高压电能误差检测方法 - Google Patents

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杨爱超
靳绍平
朱亮
刘见
谢三军
李东江
吴宇
胡涛
王英
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Abstract

本发明属于电能计量装置检测技术领域，一种含直流分量负荷对高压电能计量影响的试验方法，采用一台经互感器接入式电能表、一台V/v型电压互感器、两台电流互感器、一台误差计算单元、一台交直流电能计量标准、一套含直流分量负荷，将三相半波整流装置模拟含直流分量负荷，将交直流电能计量标准作为计量标准，以经互感器接入式电能表作为被检对象，检测变压器及高压电能计量装置在含直流分量负荷影响下电能计量误差，以此分析含直流分量负荷对高压电能计量的影响。本发明提供了一种含直流分量负荷对高压电能计量影响的试验方法，解决了含直流分量负荷对高压电能计量影响缺乏试验手段的问题。

Description

一种含直流分量负荷下的高压电能误差检测方法
技术领域
本发明涉及一种含直流分量负荷下的高压电能误差检测方法，属电测量技术领域。
背景技术
随着工业的发展和科技的进步，近年来电力系统中接入了越来越多的工业电弧炉、大型电焊机、整流换流设备以及其它非线性和冲击性负荷，会在低压电网中产生大量的含有直流分量的谐波电流，负荷侧直流分量会对配网变压器及高压电能计量装置产生较大影响，严重影响变压器运行安全和计量准确性和公平、公正性。
35kV及以下大型电力用户常用的电能计量方式有高供高计和高供低计，含直流分量负荷会使高供低计类电流互感器磁芯深度饱和，误差向负值方向大幅偏移，导致少计电量可达90％，严重影响电能计量的准确性；含直流分量负荷会使变压器产生直流偏磁现象，同时影响高供高计类电能计量装置计量准确性，然而目前缺乏含直流分量负荷对变压器及高压电能计量装置影响的试验手段，为此，研究一种含直流分量负荷对高压电能计量影响的试验方法对改变上述局面，保证含直流分量负荷下高压电能计量准确，具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是，为了解决含直流分量负荷对高压电能计量影响缺乏试验手段，本发明提供了一种含直流分量负荷下的高压电能误差检测方法。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现：
一种含直流分量负荷下的高压电能误差检测方法，采用一台经互感器接入式电能表、一台V/v型电压互感器、两台电流互感器、一台误差计算单元、一台交直流电能计量标准、一套含直流分量负荷；V/v型电压互感器并联在变压器T1一次侧，两台电流互感器分别串联在变压器一次侧A、C两相上，V/v型电压互感器和电流互感器二次侧接入经互感器接入式电能表，完成变压器一次侧电能计量；交直流电能计量标准串联在变压器T1二次侧，完成变压器二次侧电能计量；误差计算单元接收交直流电能计量标准和经互感器接入式电能表有功脉冲。
本发明提供了一种含直流分量负荷下的高压电能误差检测方法，其原理是：V/v型电压互感器和两台电流互感器以及经互感器接入式电能表构成高供高计电能计量装置，完成变压器一次侧电能计量，将一次侧电能和变压器损耗相加后作为电能被测值；交直流电能计量标准计量变压器二次侧电能，作为电能标准值；误差计算单元通过比较电能标准值和电能被测值，检测含直流分量负荷对高压电能计量的影响。
本发明中，所述交直流电能计量标准，可采用锰铜分流器采样的直接接入式电能表，亦可采用基于交直流标准的三相四线电能计量装置等。
本发明中，所述含直流分量负荷，通常选取三相半波整流负荷，可选取天然含直流分量的负荷，如大型商场中央空调、整流换流设备等。
误差计算原理：误差计算单元以交直流电能计量标准作为标准电能计量装置，以电压互感器、电流互感器和接入经互感器接入式电能表构成的高压电能计量装置作为被测电能计量装置，误差计算单元每隔△T时刻读取交直流电能计量标准和经互感器接入式电能表在此段时间内的电能值，用公式(1)计算被测电能计量装置的电能计量误差ε(％)：
式中为E1为高压电能计量装置在△T时刻内计量电能值，E2为标准电能计量装置在△T时刻内计量电能值，PU为变压器损耗功率，可通过铭牌查看。
本发明提供了一种含直流分量负荷下的高压电能误差检测方法，将三相半波整流装置模拟含直流分量负荷，将交直流电能计量标准作为计量标准，以经互感器接入式电能表作为被检对象，检测变压器和高压电能计量装置在含直流分量负荷影响下电能计量误差，以此分析含直流分量负荷对高压电能计量的影响。
本发明的有益效果是，提供了一种含直流分量负荷下的高压电能误差检测方法，可以有效检测评估含直流分量负荷对变压器及高压电能计量装置的影响。本发明具有方法简洁、经济、科学、实用、可操作性强、成本低等优点。
附图说明
图1是含直流分量负荷对高压电能误差检测方法原理图；
图2是三相半波整流型含直流分量负荷原理图；
图3是升级版窃电装置原理图；
图4是本发明实施流程图。
图中符号：
T1——变压器；
TV——V/v型电压互感器；
TA1、TA2——分别为变压器一次侧A、C两相电流互感器；
D——整流二极管；
QF——断路器；
R——等效电阻型负荷。
具体实施方式
以下结合图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：
图1为本发明的方法原理图，一种含直流分量负荷下的高压电能误差检测方法，采用一台经互感器接入式电能表100、一台V/v型电压互感器101、电流互感器102、电流互感器103、一台误差计算单元300、一台交直流电能计量标准400、一套含直流分量负荷500；V/v型电压互感器101并联在变压器T1200一次侧，电流互感器102、103分别串联在变压器一次侧A、C两相上，V/v型电压互感器101和电流互感器102、103二次侧接入经互感器接入式电能表100，完成变压器一次侧电能计量；交直流电能计量标准400串联在变压器T1200二次侧，完成变压器二次侧电能计量；误差计算单元300接收交直流电能计量标准400和经互感器接入式电能表100有功脉冲。
V/v型电压互感器101和电流互感器102、103以及经互感器接入式电能表100构成高供高计电能计量装置，完成变压器一次侧电能计量，将一次侧电能和变压器损耗相加后作为电能被测值；交直流电能计量标准400计量变压器二次侧电能，作为电能标准值；误差计算单元300通过比较电能标准值和电能被测值，检测含直流分量负荷对高压电能计量的影响。
所述交直流电能计量标准400，可采用锰铜分流器采样的直接接入式电能表，亦可采用基于交直流标准的三相四线电能计量装置等。
所述含直流分量负荷500，通常选取三相半波整流负荷，可选取天然含直流分量的负荷，如大型商场中央空调、整流换流设备等。
图2是市场上常见的利用直流电流分量窃电原理开发的三相四线“节电器”，其利用三个二极管D对三相正弦波电压进行整流，安装在电阻型负荷R前端时，可使变压器T1200二次侧含有丰富的直流电流分量。
图3是升级版窃电装置原理图，利用三个二极管D进行三相半波整流获得直流电源后，增加了DC/AC逆变装置产生三相交流电源，完成窃电方式的升级，适用于任意负荷。
误差计算原理：误差计算单元300以交直流电能计量标准400作为标准电能计量装置，以电压互感器101、电流互感器102、103和接入经互感器接入式电能表100构成的高压电能计量装置作为被测电能计量装置，误差计算单元300每隔△T时刻读取交直流电能计量标准400和经互感器接入式电能表100在此段时间内的电能值，用公式(1)计算被测电能计量装置的电能计量误差ε(％)：
式中为E1为高压电能计量装置在△T时刻内计量电能值，E2为标准电能计量装置在△T时刻内计量电能值，PU为变压器损耗功率，可通过铭牌查看。
图4是本发明的实施流程图，本发明实施的具体步骤如下：
步骤1：开启电源；
步骤2：查看变压器铭牌，误差计算单元设置损耗功率PU；
步骤3：合上含直流分量负荷断路器开关QF；
步骤4：误差计算单元每隔△T采样E1电能值；
步骤5：误差计算单元每隔△T采样E2电能值；
步骤6：误差计算单元根据公式(1)计算电能计量误差ε(％)；
步骤7：记录计量误差ε，断开断路器QF，关闭电源；
步骤8：检测结束。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：提供了一种含直流分量负荷下的高压电能误差检测方法，可以有效检测评估含直流分量负荷对变压器及高压电能计量装置的影响。本发明具有方法简洁、经济、科学、实用、可操作性强、成本低等优点。
本发明中涉及的未说明部分与现有技术相同或采用现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种含直流分量负荷下的高压电能误差检测方法，其特征是：采用一台经互感器接入式电能表、一台V/v型电压互感器、两台电流互感器、一台误差计算单元、一台交直流电能计量标准、一套含直流分量负荷；V/v型电压互感器并联在变压器T1一次侧，两台电流互感器分别串联在变压器一次侧A、C两相上，V/v型电压互感器和电流互感器二次侧接入经互感器接入式电能表，完成变压器一次侧电能计量；交直流电能计量标准串联在变压器T1二次侧，完成变压器二次侧电能计量；误差计算单元接收交直流电能计量标准和经互感器接入式电能表有功脉冲。
2.根据权利要求1所述的一种含直流分量负荷下的高压电能误差检测方法，其特征是：V/v型电压互感器和两台电流互感器以及经互感器接入式电能表构成高供高计电能计量装置，完成变压器一次侧电能计量，将一次侧电能和变压器损耗相加后作为电能被测值；交直流电能计量标准计量变压器二次侧电能，作为电能标准值；误差计算单元通过比较电能标准值和电能被测值，检测含直流分量负荷对高压电能计量的影响。
3.根据权利要求2所述的一种含直流分量负荷下的高压电能误差检测方法，其特征是：所述交直流电能计量标准，采用锰铜分流器采样的直接接入式电能表，或采用基于交直流标准的三相四线电能计量装置。
4.根据权利要求2所述的一种含直流分量负荷下的高压电能误差检测方法，其特征是：所述含直流分量负荷，选取三相半波整流负荷，或选取天然含直流分量的负荷。
5.根据权利要求4所述的一种含直流分量负荷下的高压电能误差检测方法，其特征是：利用三个二极管D进行三相半波整流获得直流电源后，增加DC/AC逆变装置产生三相交流电源。
6.根据权利要求2所述的一种含直流分量负荷下的高压电能误差检测方法，其特征是：误差计算原理：误差计算单元以交直流电能计量标准作为标准电能计量装置，以电压互感器、电流互感器和接入经互感器接入式电能表构成的高压电能计量装置作为被测电能计量装置，误差计算单元每隔△T时刻读取交直流电能计量标准和经互感器接入式电能表在此段时间内的电能值，用公式(1)计算被测电能计量装置的电能计量误差ε(％)：
<mrow> <mi>&amp;epsiv;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>%</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>E</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>P</mi> <mi>U</mi> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>T</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>E</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> <msub> <mi>E</mi> <mn>2</mn> </msub> </mfrac> <mo>&amp;times;</mo> <mn>100</mn> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
式中为E1为高压电能计量装置在△T时刻内计量电能值，E2为标准电能计量装置在△T时刻内计量电能值，PU为变压器损耗功率。
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