三相电能表失压故障追补电量在线计算

三相电能表失压故障追补电量在线计算

张延青

（国网山东垦利县供电公司山东257500）

摘要：本文分析了电能表失压故障的相关问题以及追补电量的计算，以供参考。

关键词：三项电能；失压故障；电力计算

一、前言

在电力系统中，电能表是计量电量损失的计量工具，对于电费的收取是否公平合理非常重要。但是在实际的使用过程中，电能表失压是常见故障之一，因此，要加强重视，改进故障。

二、失压计时仪的缺点

电能计量主要由互感器、电能表及二次回路组成一个整体，其中任意一部分出现问题均不能准确计量。传统的失压计时仪是针对以前终端电能表为机械表的运行特点设计的，因机械表一般不存在内部断线、死机等情况，所以失压计时仪与电能表共同安装时，它只能检测进人电能表之前的电气参量，主要包括互感器及二次回路的异常情况，比如一次TA损坏、TV断线和二次回路断线等故障情况可以较准确地判断并记录，而对电能表本身的运行情况则不能监视。但随着目前计量改造的深入，大量无油式、防谐振和抗过电压等新型互感器推广使用，且对计量装置封闭性、独立性要求的不断提高，现在互感器及二次回路出现故障的情况已经比较少了。相反，电能表由于功能需求提升过快，而且多采用全电子式多功能形式，结构复杂，与其他设备的连接多，降低了其可靠性及抗干扰能力，对近年计量故障案例进行分析也证明:电能表已经超过互感器及二次回路成为造成计量故障的主要原因，主要表现有以下几点。

1、电能表因雷击或过电压死机。

2、因某种外界干扰造成电能表的计量模块失效，少计或多计电量。

3、电能表内部仪用TV,TA烧毁或断线。

以上情况下，进入电能表的电气参量还是正确的，所以失压仪并不能判断为故障情况，但电能表本身已经不能准确计量。

三、基于ＲＮ8302实现失压故障下的电量追补

ＲＮ8302是一种高精度、低功耗、防窃电三相电能计量芯片，提供有功功率、无功功率、视在功率、电压电流有效值、功率因数、频率等电力参数测量，具有矢量夹角测量功能，在5000∶1的动态范围内功率测量精度优于0.1％。

ＲＮ8302提供各路电压、电流有效值（如ＵＡＢ，ＵＣＢ，Ｉａ，Ｉｃ）；各组电压、电流的相位差（如Ｕ•ＡＢ与Ｉ•ａ相位差，Ｕ•ＡＢ与Ｉ•ｃ相位差）；此外还提供各电压之间的相位差（如Ｕ•ＡＢ与Ｕ•ＣＢ相位差），其中有效值精度可达0.1％，夹角精度高达0.01°，且具有实时波形输出功能，可方便地运用上述方法实现三相四线和三相三线电能表失压电量追补功能。应用ＲＮ8302设计的可实现失压电量追补的智能三相表，在三相电流不对称的实验条件下，达到了预期的电量追补精度。

在实验中，标准源输出平衡的三相电压和不对称的三相电流，并输出到标准表和具有失压电量追补功能的被测三相三线智能电表，由标准表和被测表进行误差比对。在正常计量时，将被测三相表的误差校准在0.1％以内，之后模拟Ａ相失压，再从标准表中读取电能表失压电量自动追补后的有功误差数据。

由实验结果可知，实验室条件下，无论是三相负载电流相角不对称还是负载电流幅值不对称，或是两者组合情况，Ａ相失压情况和正常情况下的误差比对差值均小于0.5％。明显优于传统方法计算追补电量的误差范围。

四、制定计量装置失压断相处理措施

通过对计量装置失压断相出现的原因分析，制定了相关整改计划。根据整改计划，逐一进行处理落实。

1、组织人员进行培训。培训内容为三相三线电能表、三线四线电能表、单相电能表接线方式，失压断相现场核查方法、档案核对整改办法，高压二次接线、终端调试、建档、升级方法等。通过学习，作业人员熟练掌握了各种类型电能表的接线方式、终端调试、档案整理等技能。

2、对不支持电压采集的终端进行排查，及时进行升级处理。经过排查发现某厂家低压集中器对三相四线电能表只能上传一相电压，共1500台。通过与厂家进行了联系，制定了整改方案，对1500台低压集中器全部进行了远程升级，全部达到了电压采集条件。

3、对三相四线电能表只接一相、接线松动、断线、接触不良等进行排查消缺，共消除此类缺陷512处，彻底消除了计量缺陷，挽回了经济损失。

4、查找、整改档案错误。通过采集系统档案核查功能、营销系统纠错功能与现场核对等步骤的实施，共查找和整改采集系统档案错误456处，使档案准确率达到了100%。

5、更换不支持采集电压的电子式电能表。经过现场核查发现，部分用户应用的老式电子式电能表没有电压冻结功能，不能正常上传电压。对此，经过该公司技术攻关小组成员研究，并报公司领导批准，利用2个月的时间，将684只老式电子式电能表全部更换为智能电能表，使上述问题得到了解决。

五、失压故障追补解决措施

1、功能的整体要求

根据方案，改造后的失压计时仪至少应满足:①保留原有的失压、断流的判断及计时功能。②具备内部电能计量的功能，并能接受外部电能表脉冲，完成外部电能表脉冲与内部电能脉冲之间的比对，一旦两者的脉冲差值超过设置值，能够计时及告警，系统恢复正常后自动复位。③针对不同电能表可以设置不同的脉冲常数。

2、硬件改造

硬件改造的目的主要有两点:加入专用的计量芯片，使其具备通用的电能计量功能;增加脉冲引入端口，能接收外部电能表的功率脉冲。

ATT7026A是一种高精度三相电能专用计量芯片，适用于三相三线和三相四线计量方式;内部集成了六路二阶ADC、参考电压电路以及所有功率、能量、有效值、功率因数和频率测量的数字信号处理等电路。图中，V1P,VIN-V6P和V6N分别为三相电流电压信道正负模拟输人引脚，采用完全差动输入方式;CF1,CF2分别为有功、无功电能脉冲输出端，可用于仪表有校验，也可以用于电能计量;SEL(26)为三相三线/三相四线选择端，输人三相三线低电平，三相四线高电平;而它最大的特点是由片选CS(35)、串行时钟SCLK(36)、数据输人DIN(37)和数据输出DOUT(38)共同组成串行外设接口SPI，方便与外部MCU之间进行各类计量数据的传递，这种功能结构非常适合本次改造只需电能量数据的要求。

图中，ATT7026A的SEL端接地，为三相三线选择模式;单片机仍选用原有的MB95F128D，它具有直接与LCD的接口功能;ATT7026A的串行外设接口SPI与单片机串口连接，其计量的电能数据直接进入单片机中进行处理;有功无功脉冲CF1,CF2分别驱动相应的功率指示灯，进行电能计量指示。

(2)接口改造

改造后的接口电路如图3所示。

接口改造的主要目的是为受监控电能表发出的电能脉冲提供一个接口通道，进入单片机完成两种脉冲的比对，图中，APOUT及APIN即为电能表脉冲的引入端，通过光电转换后进入单片机计数器，与ATT7026A的计量数据进行动态的比对。

图3接口电路图

六、结束语

总之，通过对电能表失压的故障改善，大大提高了电能表的准确性，促进了电力行业的发展。

参考文献

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