电能计量装置二次回路在线监测探讨

黄拥，金鑫

国网四川省电力公司天府新区供电公司，四川省成都市 610000

摘要：电能表是电能计量装置的关键设备。电子技术尤其是计量芯片的发展，极大地推进了电子式电能表的制造工艺和质量的提升。电能表故障率降低到了新的水平。计量设备的故障点也发生了变化，电能表误差不再是计量故障的主要原因。根据运行经验，二次回路故障，如电压互感器二次回路断线、压降超限、二次负荷超限成为影响电能计量装置运行准确性的重要因数。

本文针对变电站计量点集中且电量大的特点，提出开展电能计量装置二次回路在线监测，及时发现故障。

1电能计量装置二次回路

电能计量装置二次回路包括电流二次回路和电压二次回路。电流二次回路包括电流互感器的二次绕组、电流二次回路连接线及电能表电流回路阻抗。电压二次回路包括电压互感器的二次绕组、低电阻电压空气开关、电压二次回路连接线及电能表电压回路阻抗。

2 二次回路在线监测架构

二次回路监测装置应具有成本低、安装方便、运维简单等特点，能在线检测计量装置的电压、电流、功率、电量等数据，实现电压二次压降测试、电流、电压二次负荷测试。装置包括数据计算终端、PT采集器、CT采集器和连接电缆结构如图1

图1二次回路在线监测架构图

3 电压互感器二次压降在线监测

电压互感器二次压降是指电能表端电压相量与电压互感器二次回路出口端口电压相量之差。由于二次压降的存在，使得电能计量装置显示的电能值与实际电能值不相等，产生了电能计量误差，其值一般用相对误差表示。电压互感器二次回路的压降过大将导致电能表上的电压低于电压互感器端口电压，计量的电能量小于应计量的电能量。当压降过大时，二次压降引起的误差甚至可能远远大于电能表的允许误差，在整个计量装置的综合误差中占绝大部分的比值。

二次回路有电流通过，因此二次阻抗过大将产生较大的二次回路压降，因此电压回路应安装低阻抗空气开关，各处接点应接触良好，导线截面足够，从而减少二次阻抗，降低电压二次回路压降，这也是在线监测的重点参数。

电压互感器二次压降在线监测能够实现以下三个功能需求：一是能实时测量电压互感器二次回路压降，二是能随时监测量电压互感器二次负荷变化后的压降，三是能够取得整个电压二次回路两侧的电压值，便于故障分析。

电压互感器二次压降在线监测主要应用于电网变电站重要关口。二次回路监测装置安装于变电站主控室，压降测量主机位于变电站主控室的专用测量屏内，压降测量分机位于电压互感器二次端子箱处。在每台电压互感器二次绕组端口和每只电能表电压端子上进行电压取样，通过控制电缆将取样信号传送至二次回路监测装置。

二次回路监测装置自动对全站互感器和电能表轮流进行压降测试。计算得到实际运行中的电压互感器二次回路压降，从而判定二次压降是否超出规程允许的范围。

4互感器二次负荷监测

互感器二次负荷包括电压互感器二次负荷和电流互感器二次负荷。电压互感器二次负荷是指电压互感器在实际运行中，二次所接测量仪器仪表、连接导线的阻抗和接触电阻，以及连接导线间及其与地间电容的组成的总导纳。电流互感器二次负荷是指电流互感器在实际运行中，二次所接测量仪器仪表、链接导线的阻抗和接触电阻的总阻抗。将实际测得的二次负荷折算为额定电压或额定电流下的负荷值可得到二次负荷值^[1]。

互感器额定二次负荷的选择应保证接入其二次回路的实际负荷在25%~100%额定二次负荷范围内。额定二次电流为5A的电流互感器，额定二次负荷不宜超过15VA，额定二次电流为1A的电流互感器，额定二次负荷不宜超过5VA。根据规程，在实验室检定电压互感器时下限负荷按2.5VA选取，电压互感器有多个二次绕组时，下限负荷分配给被检二次绕组，其他二次绕组空载。检定额定二次电流为5A的电流互感器时其下限负荷按3.75VA选取；检定额定二次电流为1A的电流互感器时其下限负荷按1VA选取^[2]。由于在检定互感器时，只针对互感器下限负荷和额定二次负荷做了误差测试，其中间的误差值可由差值法取得，如果在额定负荷和下限负荷时，其误差都合格，二次负荷在额定负荷和下限负荷之间时其误差也应合格。但是当互感器负荷不在额定负荷和下限负荷之间时，误差将会发生偏移，有可能超出允许误差限值。因此，有必要测试互感器二次绕组实际负荷是否满足规程要求。

互感器二次负荷在线监测能够监测互感器实时负荷，及时发现二次回路阻抗变化对计量误差的影响。

本功能主要应用于电网变电站重要关口。互感器二次负荷在线监测和二测压降测试共用一台二次回路检测装置，测量分机分别装设于各电压互感器和电流互感器端子箱内，采集电压互感器和电流互感器计量绕组二次端子处电压和电流，通过控制电缆将取样信号传送至二次回路监测装置。二次回路监测装置自动对全站电压互感器和电流互感器进行二次负荷测试。计算得到实际运行中的电压互感器二次负荷和电流互感器二次负荷，从而判定二次负荷是否满足规程要求。若不满足规程要求，应停电后做互感器实负荷误差检验。

5 设备选择

a）电压测量范围：

0～400V、电压测量基本误差应达到或优于0.05%；

b）电流钳表测量：

10％In～120％In电流测量基本误差达到或优于0.2%

c）有功功率钳表测量：

电压40V～400V，电流10％In～120％In有功功率测量基本误差达到或优于0.2%；

d）无功功率钳表测量：

电压40V～400V，电流10％In～120％In无功功率测量基本误差达到或优于0.5%；

e）相位测量：

相位测量范围：0°～359.99°

钳表测量：电压40V～400V，电流10％In～120％In相位测量基本误差达到或优于0.2°；

f）PT二次负荷测量

电导（G）0～±99.9mS，测量准确度达到或优于±0.02mS；

电纳（B）0～±99.9mS，测量准确度达到或优于±0.02mS；

运行负荷测量范围：0～500VA。

g）CT二次负荷测量

电阻（R）0～±8.0Ω，测量准确度达到或优于±0.01Ω；

电抗（X）0～±8.0Ω，测量准确度达到或优于±0.01Ω；

运行负荷测量范围：0～75VA，测量准确度达到或优于±0.2VA。

参考文献：

[1]叶剑斌,朱东升,汪翊节,陈雅伦,张延盛,智能电能表状态检验技术研究，自动化仪表. 2020,41(01)

[2]陈中豪,电能计量装置运行误差及状态评价分析,电子世界. 2019,(08)

[3] 王乐仁,王晓琪,章述汉等.电力互感器[S].2007

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