电能表测试.ppt

1、电能表测试,规程对电能表测试的规定,a) 电能计量技术机构应制订电能计量装置的现场检验管理制度。编制并实施年、季、月度现场检验计划。现场检验应执行SD109和本标准的有关规定。现场检验应严格遵守电业安全工作规程。b) 现场检验用标准器准确度等级至少应比被检品高两个准确度等级，其他指示仪表的准确度等级应不低于0.5级，量限应配置合理。电能表现场检验标准应至少每三个月在试验室对比一次。,c) 现场检验电能表应采用标准电能表法，利用光电采样控制或被试表所发电信号控制开展检验。宜使用可测量电压、电流、相位和带有错接线判别功能的电能表现场检验仪。现场检验仪应有数据存储和通讯功能。d) 现场检验时不允许打

2、开电能表罩壳和现场调整电能表误差。当现场检验电能表误差超过电能表准确度等级值时应在三个工作日内更换。e) 新投运或改造后的I、类高压电能计量装置应在一个月内进行首次现场检验。f) I类电能表至少每3个月现场检验一次；类电能表至少每6个月现场检验一次；类电能表至少每年现场检验一次。,2.电能表工作原理,电能表工作时，电压经电阻的分压、电流经电流互感器在取样电阻上取样后，送入专用电能芯片进行处理，并转化为数字信号送到CPU进行计算。由于采用了专用的电能处理芯片，使得电压电流采样分辨率大为提高，且有足够的时间来更加精确的测量电能，从而使电能表的计量准确度有了显著改善。图中CPU用于分时计费和处理各种

3、输入输出数据，通过串行接口将专用电能芯片的数据读出，并根据预先设定的时段完成分时有功电能计量和最大需量计量功能，根据需要显示各项数据、通过红外或RS485接口进行通讯传输，并完成运行参数的监测，记录存储各种数据,3.如何消除测试误差,电能表误差的影响参数 对电能表误差有误响的因素有下面几方面： 1) 温度、频率、电压、波形、倾斜影响、自热影响、外磁场。 2) 电流,也就是通常所说的线路负荷的大小,负荷越小,误差越大。线路功率因数,功率因数越低,误差越大。 3) 三相电压和负荷的不对称度也影响计量误差。负载的功率因数低，也影响计量误差，检验的时候，没有低于0.5的检验点，而且功率因数过低，对电网

4、运行也不利，引起较大的能量损耗和电压降落。,4.电能表错误接线及分析,由于一般10kV及以上的高压系统均采用三相三线的供电方式，所以高压系统大多采用三相两元件电能表计量电能。三相三线电能表错接线时会产生许多怪现象：有的不转，有的反转，有的随负载功率因数角的变化有时正转，有时反转，有的虽然正转，但计量出的电量数与实际不相符。由于电压互感器的电压相序可由相序表判断，错误的可能性较小，这里着重讨论电流互感器错接线对电能计量的影响。如果将电流互感器的二次线接错，共有八种接线，其中1种可以正确计量电能，有2种电能表不走，有3种电能表反转，有2种电能表虽正转，但计量出的电能是错误的。假设三相负载是平衡对称

5、的，即有如下关系：,UA=UB=UC=U，IA=IB=IC=I，a=b=c=，正确的接法为有功电能表第一元件接入UABIA，第二元件接入UCBIC。相角差为60的无功电能表第一元件接入UBCIA，第二元件接入UACIC，有功功率为 ， 无功功率为 。下面分别列出在负载对称时，不同接线方式下的三相三线有功电能表，和60接线无功电能表的计量功率表达式及更正系数。,1A、C两相元件接错时 (1)第一元件接入IC，第二元件接入IA： 根据向量图1（a）得出： 有功计量功率为：PI=UABICcos(90-) P=UCBIAcos(90+) P=P+P=UIcos(90- )+UIcos(90+)=0

6、式中P-第一元件所计有功功率 P-第二元件所计有功功率 P-表计计量总功率,(2)第一元件接入-IC，第二元件接入-IA时，根据向量图1（b）得出有功计量功率为： P=UABICcos(90+) P=UCBIAcos(90-) P=P+P=UIcos(90+)+UIcos(90-)=0 以上两种接法，计得有功功率为零，有功电能表不走，无法计量有功电量。由此也不考虑无功电能表的计量。,(3)第一元件接入IC，第二元件接入-IA，根据向量图分析，可知： 有功计量功率为： P I =UABICcos(90-) P=UcBIAcos(90-) P=P+P=UIcos(90-)+UIcos(90-)=2

7、UIsin 无功计量功率为： Q=UBCICcos(150+30+)=-UIcos Q=UACIAcos(150+30+)=-UIcos Q=Q+Q=-2UIcos 式中Q-第一元件所计无功功率 Q-第二元件所计无功功率 Q-表计计量总无功功率 无功表反转,(4)第一元件接入-IC，第二元件接入IA 根据向量图分析 有功计量功率为： P=UABICcos(90+) P=UCBIAcos(90+) P=P+P=2UIcos(90+)=-2UIsin 无功计量功率为： Q=UBCICcos(30-30)=UIcos Q=UACIAcos(30-30)=UIcos Q=Q+Q=2UIcos 这种情况

8、下有功电能表反转，无功表正转。,2A、C两相元件极性分别接反时 (1)第一元件接入-IA，第二元件接入IC 根据向量图分析可知： 有功计量功率为： P=UABIAcos(150-) P=UCBICcos(30-) P=P+P=UI(cos150cos+sin150sin)+(cos30cos+sin150sin)=UIsin 无功计量功率为： Q=UBCICcos(90+30+)=UIcos(120) Q=UACIAcos(150-30-)=UIcos(120-) 此时，无功表反转。,2)第一元件接入IA，第二元件接入-IC为： 根据向量图分析可知： 有功计量功率为： P=UABIAcos(3

9、0+) P=UCBICcos(150+) P=P+P=UI(cos30cos-sin30sin)+(cos150cos-sin150sin)=-UIsin 无功计量功率为： Q=UBCIAcos(90-30-)=UIcos(60-) Q=UACICcos(30+30+)=UIcos(60+) Q = Q+Q=UIcos60cos=3/2UIcos 此时，有功表反转，无功表正转。,(3)第一元件接入-IA，第二元件接入-IC为： 根据向量图分析可知： 有功计量功率为：P=UABIAcos(150-) P=UCBICcos(150+) 无功计量功率为： Q=UBCIAcos(90+30+)=UIc

10、os(120+) Q=UACICcos(30+30+)=UIcos(60+) 这种情况下有功表和无功表皆反转。 根据以上分析，可以归纳出如下结果，见表1。,表1三相三线电能表误接线对应的功率查对表,三相四线接线错误及分析三相四线电能表接线并不复杂，但往往由于疏忽，会造成错接，以致出现停转、反转或者虽正转但与实际负荷不符的现象。,(1)其中一相电流互感器二次极性接反：假如A相电流互感器二次反极性，则各个元件所计量的功率表达式为：PaUa(-Ia)cosa=-UaIa cosaPb=UbIb cosb Pc=UcIc cosc三元件功率之和为P=Pa+Pb+Pc=-UaIacosa+UbIbcos

11、b+UcIccosc当三相电路平衡时Ua=Ub=Uc=U0 Ia=Ib=Ic=I0 a=b=c=0则PU0I0cos0而实际输出电能P=3UcIccos0，故PP。由以上分析推导可知，本例错误接线造成的计量误差是计量装置只计量了1/3的有功电能，乘以3为实际有功电能值。,(2)其中两相电流元件接错：假设AC两相电流元件接错，则各个元件所计量的功率表达式为：Pa=UaIccos(120-c)PbUbIbcosbPc=UcIacos(120-a) 当三相电路平衡时，三元件的功率之和为： P=Pa+Pb+Pc=U0I0cos(120-0)U0I0cos0+U0I0cos(120-0)=0而P=3U0

12、I0cos0，故PP。由以上分析推导可知，本例错误接线造成电能表不转，计量装置不能计量实际输出的电能。,(3)其中一相电流元件接错：假设B相电流元件进出接反，则各个元件所计量的功率表达式为：Pa=UaIacosa Pb=Ub(-Ib)cosb Pc=UcIccosc当三相电路平衡时，三元件的功率之和为：P=Pa+Pb+Pc=U0I0cos0-U0I0cos0+U0I0cos0=U0I0cos0 由以上分析推导可知，本例错误接线，造成计量误差，电能表所计量的电能为实耗电量的三分之一，乘以3后方为实际电能值。,(4)其中两相电压元件接错：假设B、C两相电压元件接错相，则各个元件所计量的功率表达式为

13、：Pa=UaIacos0Pb=UcIbcos(120-b)Pc=UbIccos(120+c)当三相电路平衡时，三元件的功率之和为：P=Pa+Pb+Pc=U0I0cos0+U0I0cos(120-0)+U0I0cos(120+0)=0而P=3U0I0cos0，故PP。由以上分析推导可知，本例错误接线，造成电能表不转，计量装置不能计量实际输出的电能。,以上只是简单地列举了三相四线有功电能表四种常见的错误接线造成的计量误差，实际还有多种其它错误接线，造成计量误差，致使计量装置不能正确计量实际输出电能，使电力企业与用户之间产生不必要的计量纠纷。为了维护电力企业与用户的利益，在装表接电过程中应注意以下几

14、个问题：(1)装表接电前应备有正确的计量装置回路图；(2)装表接电前应认真核对电能表的型号、 容量、电压等级、电表端钮盒；(3)认真核对PT、CT的型号、容量及极性；(4)装表接电完毕，送电前应根据计量装置回路图认真核对所接的计量回路保证准确无误；(5)使用现场校验仪、钳型电流表、电压表等其它测试手段测试计量误差,电能计量装置异常退补电量计算方法,计算法： 又称 “公式法”， 即通过电能计量装置工作原理推导出正确计量时所计电能量A与错误计量的电能量A*比值，推导出电量更正系数K=A/A*，计算出需退补的电量值。计算需采用功率因素时，取其值为正常月份平均功率因素或其它计量设备正确记录计量差错期间

15、的平均功率因素。电能计量装置误差超差时，以“0”误差为基准，计算出需退补的电量值，其计算公式为：A=A*r%/（1+ r%），A为需退补电量值，r%为装置误差。电能计量装置PT二次压降超出允许范围时，以允许电压降为基准，按验证后实际值与允许值之差补收电量。计量用互感器间短路故障，应以测试后的实际变比，计算出需退补的电量值。,比较法：又称“估算法”，即在难以推导出电量更正系数的情况下，利用此比较推算出需退补的电量值。此方法可为以下几种方式：a.以调度部门电能量采集系统的有关数据为参考，并综合考虑正常时期电力线路同比功率时的计量状况，推算出需退补的电量值；b.以下一级或对侧电能计量装置所计电量，并

16、考虑相应的损耗等情况；c.以计量正常月份电量或同期正常月份电量为基准，以及用户值班记录、用电负荷等情况，进行综合考虑，推算出需退补的电量值；d.以更正后的计量装置所计电量（一般为一个抄表周期）为基准，以及用电负荷等情况，进行综合考虑，推算出需退补的电量值。 测试法：通过在保持电能计量装置错误计量的同时，另在该计量回路中按正确接线接入一只合格的电能表，并选取具有代表性的负载运行计量一段时间，然后用正确接线电能表所计电能表A，除以同时间错误计量的电能表A*，推导出电量更正系数K=A/A*,计算出需退补的电量值。采用三相四线电子式电能表计量的，在三相负荷基本平衡的情况下，A相电流为“0”。P=Pa+

17、Pb+Pc，P=Pb+Pc；更正系数：P/P=3/2；更正率：G=3/2-1=0.5 一般故障期间抄表电量的0.5倍,二 压降测试,随着电力市场的改革，电能计量关系到直接的经济利益，做好PT二次回路压降的管理与改造工作，对保证电能计费的公正合理意义较大。正确的电能计量对核算发、供电电能，综合平衡及考核电力系统经济技术指标，节约能源，合理收取电费等都有重要意义。在电力系统中开展电能计量的综合误差测试是实现电能正确计量的基本技术措施之一。电能计量的综合误差包括电能表、电流互感器、电压互感器的计量误差以及电压互感器到电能表的二次回路线路压降。当电能表、互感器的计量误差符合国家有关规程规定时，由电压互

18、感器二次侧到电能表端子之间二次回路线路的电压降(简称为PT二次压降)，将导致电压量测量产生差。,PT二次压降问题是电力发、输、变、配企业普遍存在的问题，它使系统电压量测量产生偏差，不仅影响电力系统运行质量，而且直接导致电能计量误差，这种计量误差直接归算到电能计量综合误差之中。,1.规程对压降测试的规定,电能计量装置技术管理规程 DL/T 448-2000规定如下： 、类用于贸易结算的电能计量装置中电压互感器二次回路电压降应不大于其额定二次电压的0.2%；其他电能计量装置中电压互感器二次回路电压降应不大于其额定二次电压的0.5%。 运行中的电压互感器二次回路电压降应定期进行检验。对35kV及以上

19、电压互感器二次回路电压降，至少每两年检验一次。,2.PT二次回路压降测试方法（1）,1）直接测量法 采用直接测量法直接测量差值。由于PT端子和电能表之间一般距离较远，根据测差法的工作原理，必须在PT端子和电能表之间拉设很长的临时二次电缆，以便进行电压传递，并在同一处进行差值测量。 现有的PT二次回路压降测量仪器大多是采用测差法进行直接测量。,PT二次回路压降测试方法（2）,（2）间接测量法 间接测量法则是在PT端和表计端分别进行测量。再根据两端的测量结果，计算出PT二次回路的压降。,3.影响压降大小的因素,在所有关于二次压降及降压措施，当分析二次压降的成因时，电压互感器二次回路阻抗是第一个被关

20、注的参量。主要由PT二次回路的开关、熔断器、端子排等器件的长期损耗以及接触不良，生锈所导致。,4. 降低二次压降的措施,4.1 降低回路阻抗 在所有关于二次压降及降压措施的文献中，当分析二次压降的成因时，电压互感器二次回路阻抗是第一个被关注的参量。电压互感器二次回路阻抗包括：导线阻抗、接插元件内阻和接触电阻等三个组成部分。 （1）导线阻抗 由于电压互感器二次回路的长度达100米至500米之间，而且导线截面积过小，因而二次回路导线电阻成为回路阻抗中最被关注的因素。为此在电能计量装置技术管理规程D L / T 448-2000中，对计量用电压互感器二次回路的侧试做出了相关的规定：互感器二次回路的连

21、接导线应采用铜质单芯绝缘线。对电压二次回路，连接导线的截面积应按允许的电压降计算确定，至少应不小于2.5mm 。在实际工作中，电压互感器二次回路线路的截面积一般选在6mm 。但无论若何选取导线截面积，导线阻抗是存在的，只是量值的大小而已。,2）接插元件内阻考虑到电压互感器二次回路中存在刀闸、保险、转接端子和电压插件等接插元件，在不考虑接触电阻的前提下，各元件的自阻和可以认为是一个定值，该值很小，并且不易减小。（3）接触电阻在电压互感器二次回路阻抗中，接触电阻占很大的比重，其阻值是不稳定的，受接触点状态和压力以及接触表面氧化等因素的影响，阻值不可避免地发生变化，且这种变化是随机的，又是不可预测的

22、。接触电阻的阻值在不利情况下，将比二次导线本身的电阻还大，有时甚至大到几倍。测试中，二次线压降通常都比计算值大许多，其根本原因就是没有估计到接触电阻有如此大的变化。,从上述分析中，可以清楚看到，电压互感器二次回路阻抗的三个组成部分中，可以通过增加导线截面积降低导线阻抗；接插元件内阻基本不变；接触电阻占主导地位，且其阻抗变化具有随机性。于是得到降低电压互感器二次回路阻抗的具体方案为：（1）电压互感器二次回路更换更大截面积导线；（2）定期打磨接插元件、导线的接头，尽量减小接触阻抗。但无论采取何种处理手段，都只能将二次回路阻抗减小到一个数值，不能减小到零。,4.2 减小回路电流 一般情况下，电压互感

23、器二次计量绕组与保护绕组是分开的，计量绕组负载为电能表等，负载电流小于200mA，因而现场测试若发现电压互感器一次回路电流大于200mA时，可采取以下措施减小电流：,采用专用计量回路 单独引出电能表 选用多绕组的电压互感器 电能表计端并接补偿电容 装设电子电能表,在上述5种减小电压互感器二次回路电流的方法中，采用专用计量回路和装设电子电能表的效果明显，而且易于实现。但使用上述方法减小电压互感器二次回路电流方案，只能有效降低回路中电流到一定值，因为该值是由仪表数量和仪表阻抗性质决定的，一旦接线形式和连接仪表数量确定了，二次回路电流的大小就基本确定了，即由于电压互感器二次回路接线特点决定了二次回路电流，无论采用何种方法，