电能计量装置二次回路误差分析及应对策略研究

电能计量装置二次回路误差分析及应对策略研究

徐秋梅

云南电网有限责任公司西双版纳景洪供电局

摘要：本文主要对电能计量装置二次回路误差进行分析并研究相应的应对策略，首先对互感器等效电路模型进行理论概括，然后对电能计量装置二次回路误差进行分析，包括电压互感器装置二次回路，电流互感器装置二次回路，以及二次回路负荷水平偏低这三个切入点，最后对电能计量装置二次回路误差的应对策略进行分析，希望通过相关研究进一步提高二次回路误差控制水平，仅供参考。

关键词：电能计量装置；二次回路；误差

为尽可能保证电力系统运行的安全性与平稳性，做好对电能的可靠、准确计量工作是至关重要的。电能计量的装置不但涉及到常规意义上的电能表，还与电流互感器装置、电压互感器装置及其二次回路存在密切关系，以上因素均可能对电能计量装置的最终计量结果产生至关重要的影响。大量实践研究结果均表明，互感器装置以及二次回路会对电能计量装置计量误差产生重大扰动，如何控制误差并积极应对，最大限度提升电能计量准确性，成为业内人士共同思考的课题。

1 互感器等效电路模型

一般情况下，在涉及到电能计量装置二次回路误差问题的分析时，多采用T型电路表示电磁式电压互感器装置电路模型。下图（如图1）所示给出了电磁式电压互感器装置的T型等效电路示意图。结合图1，将电压互感器装置一次侧、二次侧电压用U1以及U2表示，将一次侧、二次侧电流用I1以及I2表示，将励磁电流用Im表示，将一次侧、二次侧绕组内阻用r1以及r2小时，将一次侧、二次侧绕组漏抗用X1以及X2表示。与之相对应的，一次侧内阻抗可以用一次侧绕组内阻＋j一次侧绕组漏抗表示，而二次侧内阻抗则可以用二次侧绕组内阻＋j二次侧绕组漏抗表示，励磁阻抗受励磁绕组内阻以及二次绕组电抗水平的影响，与两者均呈正相关关系。二次侧负载阻抗水平则受负载电阻水平以及负载电抗水平的影响，且与两者均呈正比例相关性关系。

图1：电磁式电压互感器装置的T型等效电路示意图

2 电能计量装置二次回路误差分析

1）电压互感器装置二次回路对电能计量装置计量误差的影响。从理论上来说，在负载电流（即电压互感器装置所对应二次回路电流）出现增大趋势的情况下，与至相对应的电压互感器二次回路漏阻抗电压降与之存在正相关关系，使导致电路输出电压水平下降的直接原因。在此基础之上，电压互感器装置比差、角差会伴随二次短路导纳水平的增加而呈现出相应的增加趋势。在假定负荷功率因数保持稳定的前提条件下，随着二次负荷水平的变化，电压互感器装置比差、角差与之呈现出较明显的线性相关性关系。从这一角度上来说，比差、角差作为电能计量装置计量误差的直接参考因素，会受到来自电压互感器装置二次回路导纳水平的影响。二次实际伏安大小与电压互感器装置比差呈现出反向相关性关系。因此，在电能计量装置的实际运行中，均通过为电压互感器装置配备比差补偿的方式解决该问题。

2）电流互感器装置二次回路对电能计量装置计量误差的影响。在对电流互感器装置一次侧、二次侧以及电流互感器装置复数误差进行分析的基础之上，理论研究中认为二次负荷值与电流互感器装置误差变化存在正相关关系，随着二次负荷值的增大，电流互感器装置的误差明显。实际上，随着二次负荷水平的增加，电流互感器装置内部铁芯磁密度明显增加，导磁率有一定程度上的下降，受此因素影响，伴随二次负荷增加，电流互感器装置计量误差有一定程度上的增加趋势，但并非理论分析中的正相关性关系。的

3）二次回路负荷水平偏低对电能计量装置计量误差的影响。结合以上分析可见，对于电流互感器装置以及电压互感器装置而言，其自身所对应的负载比差以及角差会在一定程度上受到二次负荷实际值大小的影响。为了进一步从量化分析的角度研究二次负荷水平偏低相对于电能计量装置计量误差的影响，可以给予电压互感器装置负荷取消外推发对比差进行分析，得到与之对应的比差偏差。分析结果显示：在对任意负荷与实际负荷水平误差偏差值进行计算的过程中，可以将满负荷与下限负荷比差偏差的求解作为切入点。从发电侧的角度上来说，因二次负载水平偏低所致的电压互感器装置比差增大意味着上网电量出现虚高问题，电网公司将因上网电量多计量而面临着较大的经济损失。

3 应对策略分析

结合以上分析可以得知，对于电能计量装置二次回路而言，造成误差的一大关键原因即互感器装置实际运行条件下二次负荷水平未达到25％~100％*额定二次负荷水平。为确保实际二次负荷达到现行DL/T 448-2016中的有关规定，可对互感器装置进行直接更换处理。但需要注意的一点时，电流互感器装置属于高压主设备，实际运行中直接更换存在较大难度，因此为应对二次回路误差，可以尝试引入现场调节负荷装置，以降低二次负荷低于25％~100％*额定负荷对电能计量装置所产生的不良影响。

下图（如图2）所示给出了三相电压互感器装置现场负荷调节电路的基本原理示意图。结合图2可见，电压互感器现场负荷调节装置为一次电压57.7V，经高稳定功率电阻（电阻值为666.67Ω）以及2档钮子开关装置以并联方式形成，通过对2挡钮子开关装置开合状态进行调节的方式形成不同并联电路，以得到与至相对应的而不同的负荷阻值，并面向电路提供多档阻值负荷水平以供选择，通过此种方式，确保互感器装置在实际运行条件下二次负荷水平能够始终处于25％~100％*额定二次负荷水平区间内。

图2：三相电压互感器装置现场负荷调节电路的基本原理示意图

为满足现场负荷调节功能所需而引入的三相电流负荷调节装置在结构配置上与电压负荷调节装置高度一直，仅在电路原理上存在一定差异。所给出的调节方案原理示意图如下图（见图3）所示。结合图3，电路电流为1.0A，由结构相同的3个支路以及2个高稳定性功率电阻装置（电阻装置以并联方式链接）串联链接，支路另一端与开路波段开关装置一端串联链接，可形成多个负荷水平档位，面向电路提供5VA、10VA、15VA、以及20VA的负荷水平支持，以此种方式确保互感器装置在实际运行条件下二次负荷水平能够始终处于25％~100％*额定二次负荷水平区间内。

图3：调节方案原理示意图

4 结束语

上述分析中以互感器装置等效电路模型为切入点，侧重对互感器二次负荷相对于电能计量装置计量误差的影响问题进行分析与研究，理论研究结果显示：在电压互感器装置二次回路负荷导纳水平的影响下，二次实际伏安数与电压互感器装置比差呈反向相关性关系，同时二次负荷水平的增加会导致电流互感器装置计量误差呈现出相应的增大趋势。而同时，实际研究结果表明：对于电能计量装置二次回路而言，造成误差的一大关键原因即互感器装置实际运行条件下二次负荷水平未达到25％~100％*额定二次负荷水平。为解决该问题，可以尝试引入现场调节负荷装置，以降低二次负荷低于25％~100％*额定负荷对电能计量装置所产生的不良影响。以上研究结论有待进一步验证。

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