电能计量装置电流互感器变比不一致时的电能计算

电能计量装置电流互感器变比不一致时的电能计算

曲翀1魏丽2马世哲3郑磊4吴春艳5张恩义

(国网抚顺供电公司辽宁抚顺113000)

摘要：三相三线电能计量装置中，通常A、C两相电流互感器的电流变比一致，在计算实际用电量时，只需将表计上的数值乘以A或C两相电流互感器的电流变比就可以得到负载实际消耗的有功电能值。而当A、C两相电流互感器的电流变比不一致时，若直接采用上述的计算方法，则会给电能计量带来很大的偏差。基于此，在接下来的文章中，将围绕电能计量装置电流互感器变比不一致时的电能计算方面展开详细分析，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。

关键词：三相三线电能计量装置；电流互感器；变比

引言：在实际工作中电能计量装置常常出现电流互感器(以下简称TA)和电能表选用不当、联用不妥的现象,给供电企业造成很大损失。特别在农村用电中,存在问题更为普遍。由于TA过载、轻载带有一定的隐蔽性,在进行追补电量时无法求证一个更正系数,因此必须合理配置TA,加强用电负荷的监督检查,减少电量损失。用电检查人员应经常测试实际负荷,及时调整TA变比[1]。

一、电流互感器变比过大、多小产生的影响

（一）TA变比采用过小的不利影响

首先，变比过小对TA本体的影响。当负载电流为TA额定电流的5%至165%时(TA规程规定:检定负载点选择的是额定电流的5%、20%、100%、120%),型号为LCZ-35-100/5TA典型误差。根据实际测试数据可以得出，负载电流在额定电流的120%以内,负载电流越大,TA误差越小；当负载电流在额定电流的120%-165%之间时,随着负载电流增大,TA误差增大,但在允许范围内逐渐趋于平衡。这是因为在设计TA时,决定TA过载能力的饱和倍数一般最小为额定电流2-3倍；随着TA制造技术的越来越成熟和先进,有的TA能短时承受几十倍的额定电流。另外，TA变比过小对电能表的影响。TA过载时,在一定范围不会饱和,其二次电流会成比例地增大,与之配套的电能表也会过载。负载电流选择为电能表标定电流Ib的10%-533%(JJG596-1999规程规定,功率因数为1.0时,检定点为标定电流的10%、50%、100%、400%),型号为DSSD331,电压3×100V,电流3×1.5(6)A,准确度级别为1.0级电能表的典型误差。在实际电流大于电能表最大额定电流Imax时,由于电能表有一定的过载能力而不会烧毁,但电能表的负误差较大,并随着过载电流的增加,负误差也越来越大,即电能表越来越偏慢[2]。

（二）TA的变比采用过大的不利影响

首先，读数误差增大对机械式电能表而言,其末位读数在转动式字轮上,可准确读到小数点后第一位,小数点后第二位因刻度线相距较小,电能表安装位置高低不一,抄表员读数时视线很难与刻度盘保持水平,加上人为的原因,小数点后第二位读数一般不准确,这就带来了较大的读数误差。另外，小负荷时电能表计量误差大由于变比选的过大,负荷电流不足以达到电能表的启动电流,那么,此时的电量将会漏计[3]。电能表应工作在50%～100%标定电流范围内,误差才小。当它工作在30%标定电流以下,误差变化很大[1]。

二、电能计量装置电流互感器变比不一致时的电能计算

（一）电流互感器更换自动判断及公共变比自动计算

在用电信息采集终端中增加能够及时判断A、C两相电流互感器哪一个被人为更换、并且及时更正A、C两相电流互感器的实际变比的功能。才可以实现对负载消耗的有功电能值进行正确的计算。其中，我们假定t1～t2时时间段表示的是未发生更换前用电采集终端采集A、C两相电流数据。t2～t3时间段表示的是更换过程中用电采集终端采集A、C两相电流数据。t3～t4时间段表示的是更换后用电采集终端采集A、C两相电流数据。假设更换后，A、C两相的电流互感器变比分别为Fa、Fc。由于三相负载平衡，即可以计算t3～t4时间段内A、C两相电流Ia2、Ic2。在t3～t4时间段内A、C两相电流数据存在一个固定的比例关系，即A相电流数据是C相得k倍。故在用电信息采集终端增加电流互感器被更换的判定原则为:第一，t1～t2时间段采集到A、C两相电流值为Ia1、IC1，且存在Ia1=Ic1；第二，t2～t3时间段内，A、C两相电流值为均0；第三，t3～t4时间段内，A、C两相电流值为Ia2、Ic2，且存在Ia2=k×Ic2。当上述这三个条件都满足，即可判断出A、C两相电流互感器其中一个被人为更换了。假设A相电流互感器被人为更换，则更换前A相电流互感器变比为Fc、更换后的电流互感器变比为Fa。根据所得到更换前后C相的电流数据Ic1、Ic2和更换前A相电流数据Ia1，可以理论推导出更换后C相的电流数据I'a2。假设C相电流互感器被人为更换，则更换前C相电流互感器变比为Fa，更换后的电流互感器变比为Fc。根据所得到更换前后A相的电流数据Ia1、Ia2和更换前C相电流数据Ic1，可以理论推导出更换后C相的电流数据I'c2。

（二）互感器更换前后的电能计算

根据提供的数据表明A、C两相电流互感器的变比均为100A/5A，而现场测试得到A、C两相的所用的电流互感器变比分别为100A/5A、125A/5A时。故可知，C相电流互感器被人为更换过，其变比从100A/5A变为125A/5A。从提供的监测数据得知，cosφ平均值为0.997，此时，F2≈22.22。C相电流互感器未更换前，A、C两相所用的电流互感器变比为100A/5A、100A/5A，可同样计算A、C两相电流互感器的公共变比F1≈20.00。三相三线电子式电能表所得到的有功电能值W2是为仪表二次侧的值，该值要乘以A、C两相电流互感器的公共变比才可计算得到三相负载实际消耗的有功电能值W总，即W总=F×W2。由于C相电流互感器被更换后，用电信息采集终端中A、C两相电流互感器的公共变比没有及时更正，仍然采用最开始的A、C两相电流互感器的公共变比进行计算三相负载实际消耗的有功电能值。故会导致所计量得到的有功电能值与负载消耗的有功电能值存在的较大的偏差。假设C相电流互感器更换后，三相三线电子式电能表所计量的有功电能值为W2，则用电信息采集终端得到负载消耗的有功电能值W总1=F1×W2。负载消耗的实际有功电能值W总2=F2×W2=F2F1×W总1≈1.11W总1。即可用得到，由C相电流互感器更换导致用电信息采集终端得到的有功电能值比负载实际消耗的有功电能值少11%左右，二者间存在着很大的偏差[2]。

结论：

简而言之，通常三相三线计量装置第一次运行后，A、C两相电流互感器的公共变比就作为一个常数事先写入用电信息采集终端中。可在用电信息采集终端的数据分析中增加一个电流互感器更换及公共变比自动计算的功能。当A、C两相电流互感器其中一个被人为更换了，用电信息采集终端中就可以立马判断出是哪一相电流互感器被人为更换了，并且能够重新计算出A、C两相电流互感器的实际公共变比。为此，文章围绕电能计量装置电流互感器变比不一致时的电能计算方面进行了详细分析，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。

参考文献：

[1]张杰梁．基于低压外推法的电流互感器现场校验仪校准方法的比较与分析[J].计量技术，2018(7)

[2]JJG1021－2007电力互感器检定规程[S].北京:中国计量出版社，2017