基于智能电能表内部数据的接线分析方法

基于智能电能表内部数据的接线分析方法

潘晓明 ,陈永涛 ,公 ,磊

沂南县检验检测中心  平邑县检验检测中心

摘要：随着用电客户的不断增加和智能电能表广泛使用，针对智能电能表投诉和仲裁检定日趋增多，接线检查分析是电能表计量检定、现场技术检查和监督管理的重要工作内容，也是供电企业日常运行验收及经营发展的重要环节之一，电能表如果出现接线错误情况将直接影响着电能表检定结果和能否准确进行电能计量，从而对供电企业和用户的经济利益有着严重的影响，正确的接线方法是保证检定结果正确可靠和用电量准确计量及供用电双方公平交易的可靠保障。

关键词：智能电能表；内部数据；接线分析；方法

随着我国智能电网建设持续推进，电能表已经从机电一体化电能表、电子式电能表进入到了智能化电能表时代，智能仪表是以微处理器为核心的，可存储测量信息并能对测量结果进行实时分析、综合和做出各种判断能力的测量仪器。它一般具有自动计量功能、强大的数据处理能力、进行自动调零和单位换算功能，能进行简单的故障提示，具有人机交互功能，配备有操作面板和显示器。通常将采用微处理器的电子式多功能电能表定义为智能电表，还将通信功能(载波、GPRS、ZigBee 等)、多用户多费率计量、特定用户(如电力机车)计量等特征引入到智能电表的概念中

智能电表是智能电网（特别是智能配电网）数据采集的基本设备之一，在智能电表基础上构建的高级量测体系承担着原始电能数据采集、计量和传输的任务，是实现信息集成、分析优化和信息展现的基础。智能电能表连接电网和广大电力用户，数量大、分布广， 因此能够快速正确识别接线方法，是提高工作效率，保证检定和投装运营质量的重要基础。

1基于智能电能表内部数据的接线分析

1.1不同负载类型下分析原理电网中由于不同的负载类型会引起电压和电流之间相位不同步，感性负载时电流滞后电压，容性负载时电流超前电压，由于感性和容性负载不同大小会产生不同的功率因数，所对应不同相角范围，如图1所示说明。

图1基于不同负载类型接线分析原理示意图

相角φ∈(0°,60°]，功率因数cosφ≥0.5感性；

相角φ∈[60°,90°]，功率因数cosφ<0.5感性；

相角φ∈[-60°,0°]，功率因数cosφ≥0.5容性；

相角φ∈[-90°,-60°]，功率因数cosφ≥0.5感性。

获取电能表的内部数据有功功率P、无功功率Q和功率因数PF，根据PF=cosφ，得到相位角：φ′=arccosPF，φ′∈[0°,180°]。

要确定电压电流之间相位角φ（φ∈0～360°）还要根据Q的正负来计算。Q>0，则φ=φ′；Q<0，则φ=360°-φ′；。

1.2不同接线方式下的的接线分析方法

1.2.1三相三线接线分析方法

抄读到的电能表的信息，如表1所示。

表1抄读到三相三线电能表信息

由于三相三线电能表采用的是两元件进行计量，得的功率因数角第一元件为30°+φa，第二元件为330°+φc，根据有功和无功功率的正负可以计算得到每个功率元件的相位角（相角范围为[0°,360°]），根据电压之间的相位关系可以得到电流的相角，依次对每一个功率元件电流输入进行分析，具体判断如表2所示。

表2三相三线电能表不同负载类型下接线分析

1.2.2三相四线接线分析方法

抄读到的电能表的信息，如表3所示。

表3抄读到三相四线电能表信息

三相四线电能表采用的是三元件进行计量，得的功率因数角即为每相负载的相位角，根据有功和无功功率的正负可以计算得到每个功率元件的相位角（相角范围为[0°，360°]），根据电压相序可以得到电压之间的相位关系，可以计算得到每个功率元件输入电流的相角，依次进行分析，具体判断如表4所示。

表4三相四线电能表不同负载类型下接线分析

其中，对A相定义为本相进行分析时，则C相为前相，B相为后相；B相定义为本相时，则A相为前相，C相为后相；C相定义为本相时，则B相为前相，A相为后相。

2分析案例及结果说明

2.1接线方式为三相三线示例分析

已知利用RS485获取到的智能电能表内部数据为表5所示。

表5利用RS485获取到的三相三线电能表数据

根据以上数据可以得出每相功率因数角为99°，针对>0.5感性负载查表2后得到结果：第一功率元件电流为Ic反，第二功率元件电流为Ia正，因此接线判别结果为：A，C相电流交叉，1TA正、2TA反。显示结果正确，如图2所示。

图2三相三线接线示例判别结果图示

2.2接线方式为三相四线示例分析

已知利用485获取到的智能电能表内部数据为表6所示。

表6利用RS485获取到的三相四线电能表数据

根据以上数据可以得出A相功率因数角为5°，B相为184°，C相为184°，针对>0.5感性负载查表4进行接线判别结果为：A相正、B相反、C相反。结果显示正确，如图3所示。

图3三相四线接线示例判别结果图示

3结语

传统的用电检查要使用万用表、相序表、相位表等仪表进行接入，前期准备工作时间长，测量结果需要人为分析，现有技术中并没有使用多功能电能表的内部数据来进行接线分析。而目前多功能电表中均对每相功率元件的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数以及电压相序均有测量，可以使用485或红外接口读出，利用多功能电能表内部数据，无须外接测量仪表就可以实现一种高效的接线判别方法，保证电能表的接线正确及计量工作的准确性。

参考文献

[1]王登峰,徐文涛,黄吉涛,梁飞. 基于低成本负荷管理的智能电能表研究[J]. 自动化仪表,2022,43(03):20-25.

[2]李金嗣,李海涛,周文斌,刘士峰. 智能电能表计量性能与监管分析研究[J]. 计量科学与技术,2022,66(03):70-75.

[3]黄万里. 智能电能表的数据采集技术分析[J]. 集成电路应用,2022,39(02):260-261.

[4]姚续男. 基于微控制器的节能智能电能表的设计[J]. 电子元器件与信息技术,2022,6(01):93-94.

[5]姚力,章江铭,胡瑛俊,沈建良,王军. 智能电能表运行可靠性数据处理方法研究[J]. 科技通报,2018,34(10):125-129.