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摘要：文章分析了多功能电子表标准配置的三相三线电能计量裝置的电压电路结构和失压故障类型，并探讨根据失压故障数据，准确判断故障位置和计算更正电量的方法。 关铤词：三相三线电能计量电子表标准配置电压电路结构：失压故障类型：电量更正方法
I三相三线电能计量装置失压分析及电量更正方法
■文/温酬钦
在电能计量工作中，由于各种原因，常常会在电压电 路中出现一些故障而引发计量失压。在发生失压故障后，要有一种有效的方法来分析、判断和更正错误，以弥补错 误带来的损失。本文介绍三相三线电能计量电子表标准配 置的计量装置中发生失压故障后的故障诊断与电量更正方法。
1.基本概述
1. 1标准配置接线方式衰变池
根据《南方电网公司典型设计》（电能计量篇）规范，三相三相电能计量装置标准配置是2个电压互感器V/V6接 法，2个电流互感器的四线分相接法，2个计量表则是多功 能电子表和负控终端。
1.2电能计量装置失压故障的分类
失压故障就是计量装置电压元件发生故障改变了表计 所测量的电压向量。按照故障位置或者原因可以分为一次侧 断线（一次保险烧断）、二次侧断线（二次空气开关跳开、接线盒电压连片松脱、电压端子螺丝松脱、二次电压导线断 线等）。 2.三相三线电能计量装置失压的判别方法
要准确判别失压故障需要分析计量装置电压电路，电压 电路是电压测量元件组成的电路，包括一次测量元件电压互 感器，二次测量元件电能表内的电压元件。分析电压电路结 构可以确定失压故障元件的电压向量及其量值大小。
2.1计量标准配置
多功能电能表内有功、无功共享测量单元，负控终端也 相当于一个多功能电能表。现有电能表及负控终端电压测量 元件有V型和A型两种接线，两者均有用于电能计量的测 量元件，而△型接线在A、C相之间还存在一个测量元件。那么，要分析组合电压电路必须与具体的电能表、负控终端 的电压测量电路结合起来。这里选取电能表与负控终端均为 △型接线作为实例讲解。
2.2失压故障点的电压计算
电子票据系统
按照图1中标配的电压互感器V/V o接线的电压回路的电路图，可以计算出电能表各个电压元件的电压值。以A 相一次保险烧断为例，电压电路中包括电能表电压元件与电 压互感器二次绕组，它们的阻抗值差别很大。依据互感器设 计制造标准，计量专用电压互感器的额定容量为15VA，电能表、负控终端的电压元件额定容量为2.5VA，分别计算阻 抗值，此处假设Z,、Z2、Z3相等。
图1A相一次保险烧断示意图图2 A相一次保险烧断后
二次电压图按照图2简化电路之后，可以计算出电能表各个元件的 电压值：
2=^=^^-=6670
Se 15
Z 丨=U le = >〇〇= 20000
2x S,e 2x2.5
计算Z、Z，并联阻抗值z#:
(1)
弹簧线(2)
… Z x Z, 2000x667
Z并=---------=---------------=500Q (-2)开Z + Z, 2000 + 667
计算出Z，的电压值，从而得到第一元件U，电压值，第 二原件电压同相位：
Uz =U,=---------------X100 = 20V (4) 1500 + 2000
以上计算结果表明，在A相一次保险烧断的情况下，电能表第一元件的电压显示值并不是0V，而是20V。在电 压互感器额定容量不同时，这个值也是变化的，不同厂家生 产的电能表电压元件的阻抗值也存在一些偏差。根据多年现 场记录的数据，这个值一般在15〜25V之间。
2020年第21期•屮围高新科技
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依此例推，按照电能计量装置标准配置与接线，同样可分析出当B 、C 相一 次保险烧断，A 、B 、C 相二次电压侧断相时，计算出第一元件电压、第二元件电 压值大小以及电压向量分布。以下依次列举剩余5种电压故障对应的二次电压电 路图、相位图、电压相标以及电压值，本处省略具体分析计算过程。〇，表示电能 表第I 元件电压，用tl 2表示电能表第II 元件电压。
2. 2. 1 A 相二次电压断相
A 相二次电压断相示意图、电压图、电压相位图如图3〜图5所示。
第一元件U ，电压值为50V ，相标为Ucb ；第二元件U 2电压值为100V ，相标
为 Ucb 。
2. 2. 2 B 相一次保险烧断
B 相一次保险烧断示意图、电压图、 电压相位图如图6〜图8所示。
第一元件1；，电压值为50V ，相标 为Uac ；第二元件认电压值为50V , 相标为Uca 。
2. 2. 3B 相二次保险烧断
B 相二次保险烧断示意图、<U 1>
U C
图3 A 相二次断相示意图图4 A 相二次断相电压图
图5 A 相二次断相电压
相位图
图7 B 相一次保险烧断后 图8 B 相一次保险烧断后
电压图
电压相位图
图9 B 相二次断相示意图 图10 B 相二次断相电压图图11 B 相二次断相电压
相位图
图12 C 相一次保险烧断示意图
图13 C 相一次保险烧断后
图14 C 相一次保险电压图 烧断后电压相位图
图15 C 相二次断相示意图图16 C 相二次断相电压图 图17 C 相二次断相电压
相位图
电压图、电压相位图如图9〜图 11所示。
第一元件1；，电压值为 50V ，相标为Uac ；第二元 件112电压值为50V ，相标为
Uca 〇
2. 2.4 C 相一次保险烧断C 相一次保险烧断示意图、 电压图、电压相位图如图12〜 图14所示。
第一元件1；，电压值为
100V ，相标为Uab ；第二元 件112电压值为20V ，相标为 Uab 〇
2. 2. 5 C 相二次保险烧断C 相二次保险烧断示意图、 电压图、电压相位图如图15〜
图17所示。
第一元件认电压值为 100V ，相标为Uab ；第二元 件4电压值为50V ，相标为 Uab 〇
智慧农业控制系统3.失压电量追补计算应用计量失压期间少计电量可
以根据电能表或者计量自动化 系统所记录的数据进行电量追 补计算，包括所涉及的关键参 数取值比如功率因数也可以根 据这些数据计算。
3. 1A 相失压
A 相一次保险烧断，此处 假定为感性负载，第一元件、
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期
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第二元件电流接线正确，功率因数角+20°，画出有功及无功计量电压向量 图如图18〜图19所示。
计量电压向量，第I 元件为U *，第I 丨元件为失压后的电压 值为分别为m c b 、K 2()Ucb ，根据前文分析计算的^果诗知，此处K ,。为0.2,
艮20为1。
计算更正系数：
_
上
______________VJ U lcosy _________________________2V 3__________P'
K|0UIcos(90° +p a) + K 20UI cos (30° -<pc)
V J k L 20+(K 20-2 Kl0)tan 护
_ Q^_______________^U l s i n y ______________=___________2VI __________Q'
K,〇UIsin(90°
) +K20UIsin(330° +<p c)
V 3K 20-(K.20 + 2K l0)/tanp
计算功率因数角：
(5)
(
6)
_________2i /3R '_________
^ Q 'K q R j K q V 3K 20-(K 20 + 2K |0)/t e i ^
(K 20-2K .,〇)W
— p ，IC P — W ，IC P — ________2V3W ________ _ VJK20(W,_R ,)_(K 20-2K I0)R,
( 7 )
V3 K 2〇+(K 20-2K |0)tan^7
式中，KP 为失压期间有功更正系数；K q 为失压期间无功更正系数；P S 正常时有功功率表达式；Q 为正常时无功功率表达式；P '为失压期间有功功 率表达式：Q ’为失压期间无功功率表达式；W '为失压期间计量的有功电量；R ’ 为失压期间计量的无功电量；4>为失压期间功率因数角。
将电能表时间运行的电量代入式中即可得出功率因数角的正切值，再反 正切计算出功率因数角4>的值：
3. 2 B 相失压
B 相一次保险烧断，此处假定为感性负载，第一元件、第二元件电流接 线正确，功率因数角+20° ，画出有功及无功计量电压向量图如图20〜图21所示。
计量电压向量，第I 元件和第I 丨元件失压后的电压值为分别为KmUac 、 K 2(l Uca ，根据前文分析计算的结果可知，此处K ,。为0.5,
。为0.5。
计算更正系数：
kp =V
=/3 U
I ^)
2S
P’ K|〇UIcos(30° -p a) + K20UIcos(30° +q >c) V3(K.|0+K 20) + (K10-K 20)tanp
k q =^=-VJuisinp 2V 3
咖啡机使用流程Q' ~ K,〇UIsin(330° +^a) + K2〇UIsin(30° +^c) ' V3(KI O + K20) + (K10-K 20)/tan^
计算功率因数角：
(8)(9)
__________________
Q 'K q
R 'K q
V3(K,Q+K20)-KK ,0-K 20)/tan^
V3(K ,〇 + K20)R, + (K,0-2K 20)W ,
P(Kp ~ W(K P ~
2V3
~
V3W, + (K20-K 10)R,
V3(K10 + K 20) + (K10-K 20)tan^
(10)
式中，W '、R ’为失压期间计量的有功电量、无功电量。当K 1Q =K 2Q =0.5时， KP =2，该等式表示有功更正系数与功率因数无关，功率因数与正确接线时相同。 依照此方法可以推演出其他失压或者错接线等故障下的有功、无功更正系数图18有功向量图
图19无功向量图
〇a
图20 有功向量图
〇a
〇2
图21无功向量图
态下的电压电路结构、电压向量分析， 更正系数以及功率因数角的推算方法。和功率因数角。
供同行参考，希望同行批评指正。4.结语
（作者单位：广东电网有限责任公司本文探讨的是三相三线电能计量标准配置的多功能电子表的单相失压状
韶关供电局）
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