三相四线电能计量错误接线培训软件设计分析

三相四线电能计量错误接线培训软件设计分析

林伟文,高勇华,邱春霞

惠州供电局 广东惠州 邮编：516001

摘要：本文简要分析基于Labview的三相四线软件，并以三相四线电能计量错误接线培训软件设计作为切入点，对系统设计、参数设置、测量数据仿真、功率表达、接线图以及应用等方面进行研究，期望能够为相关人员提供参考。

关键词：三相四线；错误接线；软件设计；电能计量

引言：若想让电力系统可以平稳有序运行，就要保证电能计量具有可靠性以及准确性。而对三相四线电能计量错误接线培训软件设计进行研究分析，则能为提高学员知识技能水平提供依据，并保证电能计量准确。

1.三相四线电能计量错误接线培训软件设计

1.1系统设计

低压三相四线是电能表及电流互感器的计量方式是电能计量和用电检查培训的重点内容[1]。本文将培训装置和考评资料作为依据，对三相四线的不同种类展开划分。设计人员在对软件进行设计时，依照错误的接线分类对不同接线方式的接线图、测试数据、更正系数以及向量图等进行展示，方便学员了解接线结果，从而更好地学习。现阶段，使用较多的接线类型主要为电流正负相序、电压正负相序六种情况。而二次端反极性这种接线方式存在的错误接线组合总共为288种。如图1所示。

图 1 参数设置和测量数据显示

1.2参数设置

参数设定由两部分组成：分别为布线方式以及幅值设定。其中布线方式主要由电压相序、电流二次反极性与电流相序这三部分构成。设计人员在对软件进行设计时，存在六种电压电流相序情况，在对后台casestruc、ture展开编程，并由case、struceture构成了后续程序设计的方法与框架。此外每个case都对应一个电压电流的初始相位角。并且二者间的相位关系主要为ABC三相，其相位差是120°。同时为了便于后续计算，设计人员把所有初始相位角都依照逆时针方向进行设置，确保其在0*-359°这一范围中。因此电压是90°、210°、330°，电流位置是同相电压相位减去功率因数角。电压设置如表1所示。同时电流的二次极性对应于相应电流的相角加180°，因此为了让计算后的相角保持在0°-359°这一范围中，设计人员应该编程期间对其展开相应设置。例如，如果在相加或者相减后，相位差大于360°，便应该在计算结果当中减去360°；如果在计算过程中出现负数，便需要在计算结果中增加360，参数幅值的设定主要包括功率因数角度、电压以及电流幅值。如果功率因数角比0时大，则负载特性为感性；如果功率因数角比0时小，则负载特性为容性。

表 1 电压初始相位设置原理

1.3测量数据仿真

测量数据的接口参数参照各自的比赛测试以及当前的工作场景模式[2]。在实际中，如果接线正确，测试数据与图1相似，电压U1、U2和U3基本相同，对应电流相同。如果测试结果与图1所示的电量不符，则接线可能不正确。电压和电流数据显示的编程非常简单，这里不再重复。设计人员在相位关系进行编程时需要特别注意，因为U1是记录数据的参考点，与U1对应的特定电压相位连接方法存在差异，例如，如果电压相序是Abe，则U1为UA；U1=Ub。如果相序是BEA时。因为三个电压之间的相位相差120°，所以周长被平均分割。如果在能力测试中无法确定哪个相位为压力相位A的参考点，则不可能确定实际相序，只能确定相序为正相序还是负相序。因此，在实际测试中，都会建立了一个参考点，也就是参考相位a，所以在图1中才会显示“u1=ua”。

相量图是整个软件编程的核心部分，占用了大量的内存空间。因此，本文通过“VI Compass Plot工具，对Vector Input与Complex Input这两种方法进行研究。在整个软件编写过程中，会多次对相位角进行调用，因此软件设计借助VectorInput这种方式，能够运用多级VICompass,。上一级的输出可以作为下一级输入的一部分使用，并与新元素结合使用。用Labview来对图1中的颜色进行区分。此外，黄色、绿色和红色通常用于ABC电源系统的三相。如果仍然使用颜色来区分U1、U2和U3，学生将难以适应从而在学习过程中出现混淆，因此这里的设计需要改进。图1中展现的相量图在教学当中又被称为六角图，即圆周被分成六个相等的部分，电压拥有六个固定位置。因为功率因数角一般设定为20°以内并增加容性与感性，所以有12个电流位置。

1.4功率表达式及更正系数

错误接线的评估结果通常为功率计算结果、第一与二元件的电压电流以及负载特性等，如果功率因数角大于0，则负载特性为感性负载，否则便是容性负载。功率计算的内容相对较多，主要为更正系数、正确接线的功率计算以及错误接线的第一、第二以及第三元件功率计算。一般来说，对于三相四线的计算较为容易，即P1=U111COS（∙U111），P2与P3相似。U1I1为Ulala，∙U1IL为正确接线条件下的功率因数角。在有接线误差的情况下，影响计算结果的变量是电压和电流相位差的余弦。为了更好地进行分析，首先要排除功率因素所造成的影响。在纯电阻这一负载下，电压与电流的夹角仅为0°、60°、120°、180°、240°、300°。因此，可以对六种情况下的所有性能计算进行分析，并设计相应的程序。更正系数的计算方法如下所示。x、y和z的值以上述六种情况为基础。

           （1）

2.三相四线电能计量接线原理与应用

接线原理图设计主要借助对属性节点进行调用这一方法，通过classic、color与box等调用其位置与属性节点的长度（宽度），将其显示在正确的位置，并通过三种不同的颜色进行区分[3]。借助ColorBox进行电能表接线图的设计工作，使学员能够科学、合理地设计ABC三相母线之间的位置与距离，并在电能表端设置相同的距离。将相应的仪表端长度设置为仪表端的2、5和8针。仅在三种情况下，仪表端与连接线之间的高度可根据不同的接线方式直接调节，即仪表端与母线之间的二次连接线。本文假定的长度差为120，当设置适当的长度和高度时，加或减120或240，为了区分ABC的颜色，母线互连不需要改变颜色，垂直线从表的末尾开始，应根据不同的布线方式进行调整。

通过对该软件的应用，发现本文设计的培训软件较同类型软件而言，其界面更加清晰，不仅直观性较强，而且操作十分便捷，能够按照学员对于技能培训需求自动进行切换，使学员可以更好地进行自主学习，从而帮助学员进行数据与接线图的比较，让学员快速掌握接线规律。根据这一培训软件，我们可以设计出错误接线案例库与技能培训方案，以提高系统的培训和学习以及教材的继承和转换。该软件根据供电点的实际需求，解决了现场培训模式容易受到培训设备等因素影响这一问题，具有良好的用户友好性，让学员在自主学习时拥有一个良好的测试平台，帮助学员更好地掌握相关知识。并在技能比赛以及日常培训当中获得了大规模普及与应用，并具有极佳的培训效果。

结论：综上所述，本文基于Labview设计的三相四线软件，能够让学员从多个方面出发对问题展开研究，帮助学员更好地掌握相关知识，增强培训效果，加强对电能计量装置管理。

参考文献：

[1]袁代国.带三相四线电能计量的装置分析[J].机电信息,2020(33):54-55.

[2]李明珠,孙苇庭,张梦瑶.三相四线有功电能表的几种误接线计量分析[J].电工技术,2020(22):126-128.

[3]贾宏伟,杨伊璇,韩启银.三相四线电能计量错误接线培训软件设计[J].广东水利电力职业技术学院学报,2020,18(01):40-43.

基金项目：广东电网科技（职创）项目（项目编号：031303KK52220005）