基于10kV高压电能表的变损和线损测试

第２０卷　第２０期　电子设计工程　２０１２年１０月　Ｖｏ１．２０　Ｎｏ．２０　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｏｃｔ．２０ｌ２　基才１０　ｋＶ高压电能表的变损和线损测试　赵山，许卓，陈锐民，肖勇　（广东电网电力科学研究院广东广州　５１０６４１）　摘要：文中针对传统１０　ｋＶ高压计量中电能表与电流互感器选择不当导致的计量误差增大．在总结现有１０　ｋＶ计量　装置及技术、分析电能表与互感器对整体误差的影响基础上，提出了一种基于１０　ｋＶ高压电能表的变损和线损测试　方法。该方法利用了高压电能表的计量特性，可以准确地对１０　ｋＶ高压线路上变损和线损进行测试．为电流互感器和　电能表的合理选取提供技术支持．有效确保了计量的准确性。　关键词：高压电能表；误差：电流互感器：损耗　中图分类号：ＴＭ９３３．４　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—６２３６（２０１２）２０—０ｌ１３一Ｏ２　Ｔｅｓｔ　ｏｆ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｌｏｓｓ　ａｎｄ　ｌｉｎｅ　ｌｏｓｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　１０　ｋＶ　ｈｉｇｈ－—ｖｏｌｔａｇｅ　ｐｏｗｅｒ　ｍｅｔｅｒ　ＺＨＡＯ　Ｓｈａｎ，ＸＵ　Ｚｈｕｏ，ＣＨＥＮ　Ｒｕｉ—ｍｉｎ，ＸＩＡＯ　Ｙｏｎｇ　（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｐｏｗｅｒ　Ｇｒｉｄ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５１０６４１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍ　ｔｈｅ　ｅｒｒｏｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　１０　ｋＶ　ｈｉｇｈ－ｖｏｈａｇｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｉｍｐｒｏｐｅｒ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｍｅｔｅｒ　ａｎｄ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ，ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　１０ｋｖ　ｍｅｔｅｒｉｎｇ　ｄｅｖｉｃｅｓ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎａｌｙｓｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｍｅｔｅｒ　ａｎｄ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｏｖｅｒａｌｌ　ｅｒｒｏｒ，ｐｒｏｐｏｓｅｓ　ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｌｏｓｓ　ｏｆ　ＴＡ　ａｎｄ　ｌｉｎｅ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　１０　ｋＶ　ｈｉｇｈ—　ｖｏｌｔａｇｅ　ｐｏｗｅｒ　ｍｅｔｅｒ．Ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｕｓｅｓ　ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ—ｖｏｌｔａｇｅ　ｍｅｔｅｒ，ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ　ｔｅｓｔｓ　ｔｈｅ　ｌｏｓｓ　ｏｆ　ＴＡ　ａｎｄ　ｌｉｎｅ　ｉｎ　１０　ｋＶ　ｈｉｇｈ—ｖｏｌｔａｇｅ　ｌｉｎｅｓ，ｓｕｐｐｌｉｅｓ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｔｏ　ｓｅｌｅｃｔ　ＴＡ　ａｎｄ　ｐｏｗｅｒ　ｍｅｔｅｒ　ａｃｃｕｒａｃｙ，ａｎｄ　ｅｎｓｕｒｅｓ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ—ｖｏｌｔａｇｅ　ｍｅｔｅｒ；ｅｒｒｏｒ；ｃｕｒｒｅｎｔ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｌｏｓｓ　目前．在１０　ｋＶ高压计量的过程中，采用互感器＋电能表　是采用高压ＣＴ、ＰＴ、三相电能表分别单独校验。１０　ｋＶ高压电　的组合方式。由于电力计量系统中的电流互感器计量范围不　力计量装置现行管理方法是按电力行业标准ＤＬ４４８，互感器　够，电能表电流规格与电流互感器变比不合理会导致在低负　通常使用０．２级，电能表选用Ｏ．５级，二次引线压降标准要求　荷或超负荷时计量失准造成的漏计量。在实际用电的过程　不超过额定电压的０．２５％，整体的电力计量装置的综合误差　中，特别是用电负荷大、负荷变化大、季节性用电及老计量没　通常是控制在０．７５％。　改造的．都会有漏计量现象。　２　电能表与电流互感器合理选择　１传统ｌ０　ｋＶ高压电力计量装置　传统１０　ｋＶ电能计量装置之所以没有采取整体检定，一　目前．我国现有１０　ｋＶ高压电力计量全部采用高压电压　个重要的原因是由于无法合理确定装置整体误差，特别是当　互感器＋高压电流互感器＋多功能电能表组合起来的装置构　负荷变化较大时，对装置的误差影响较大。在ＤＩ，Ｉ　８—２ｏ００　成。现在的传统高压电力计量产品存在如下几个弊端：１）由　《电能计量装置技术管理规程》中，对电流互感器和电能表的　于不能实现高压一次侧直接计量，引入了二次误差环节，整　选择有以下明确规定：１）ＴＡ额定一次电流的确定，应保证其　体计量误差不能统一界定；２）在安全性上难保证，存在电磁　在正常运行中的实际负荷电流达到额定值的６０％左右，至　谐振的故障发生；３）运行能耗较高，高压互感器消耗大量的　少应不小于３０％。２）经ＴＡ接人的电能表，其标定电流宜不　铜、铁、绝缘材料等资源；４）由于表箱存放于低压区，难以防　超过｜ｒＡ额定二次电流的３０％，其额定最大电流应为ＴＡ额　止低压窃电行为；５）户外安放的互感器耐久性较差，容易老　定二次电流的１２０％左右。直接接入式电能表的标定电流应　化，通常实际寿命不到３年；６）不仅互感器和电表的连接安　按正常运行负荷电流的３０％左右进行选择。对于二次电流为　装十分不便。电能表与电流互感器难以合理匹配选用，导致　５　Ａ的互感器常常选用１．５（６）Ａ的电能表正是基于此原因。　影响计量系统准确性。　由互感器工作原理及误差特性可知，ＴＡ一次电流长期　目前，对１０　ｋＶ计量装置没有采取整体校验的方式，而　运行在低负荷状态（甚至低于５％额定值）或过负荷状态（超　收稿日期：２０１２—０６—０８　稿件编号：２０１２０６０６１　过１２０％额定值），会导致误差增大。下面将针对低负荷和　作者简介：赵山（１９７０一），女，湖南湘潭人，工程师。研究方向：电能计量。　一１１３—　《电子设计工程｝２０１２年第２Ｏ期　过负荷两种情况分别分析ＴＡ和电能表的误差变化。　１）ＴＡ的变比采用过大，实际负荷较小　对电能表而言：当负荷的二次电流低于启动电流时，电　能表无法计量。当，≤Ｏ．１，ｂ时，误差往往增大，这从检定规程　对小电流时误差限的放宽可以看出。对互感器而言：当用电　处在轻负荷时，实际负荷电流将低于ＤＩＡ４８中规定的ＴＡ的　一次额定电流的３０％，特别当负载电流低到额定电流值的　１０％及以下时，比差增加，并且是负误差。　２）ＴＡ的变比采用过小。实际负荷较大　对电能表而言，在实际电流大于电能表最大额定电流　时，由于电能表有一定的过载能力而不会烧毁，但电能　表的负误差较大，并随着过载电流的增加，负误差也越来越　大，即电能表越来越偏慢。但是由于目前的电子式电能表拥　有良好地宽量程特性，使得经过互感器进入电能表的电流往　往不会超过电能表的最大电流。对互感器而言，由于电流互　感器的过载能力仅仅为额定电流的２～３倍，远远小于电能表　的过载能力，导致ＴＡ经常处于过负荷运行，误差变大，甚至　会烧坏ＴＡ。　３　１Ｏ　ｋＶ高压电能表原理　我国大量的１０　ｋＶ配电网络采用中心点不接地系统，普　遍采用两元件法进行电能计量。对不接地或小电流接地系　统．由于满足以下关系　，Ａ＋，Ｂ＋　＝０　（１）　ｓ：Ｕ　Ｉ～＋ＵＢｌＢ＋Ｕｃｌｃ＝Ｕ　ｌ　＋Ｕ∞ｌｃ　２、　即其功率或电能Ｓ可以通过检测ＡＢ相、ＣＢ相间电压　，　和Ａ相、Ｃ相电流厶、，ｃ获得。利用电子式互感器和电　能表技术相结合研制的三相三线制高压电能表的原理框图　如图１所示。主要由Ａ相电能计量单元、Ｃ相电能计量单元　和主控电路部分构成。　—　—　圈甲甲　兰兰　Ｉ　Ｌ　。　主控电路　巫　囱　—　—．｛　五亚　兰兰　ｌ　Ｌ皇　图１高压电能表原理图　Ｆｉｇ．１　Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｅｎｅｒｇｙ　ｍｅｔｅｒ　通过电压、电流采样将电压、电流信号输送到电能计量　单元进行相应的电能运算，在电能计量单元得到的功率和电　能并不具备实际意义，必须经过主控电路进行相应运算、合　成得到代表实际功率和电能的测量数据，主控电路同时还实　现脉冲输入、电量存储、显示等其他功能。　４　１０　ｋＶ高压线路上变损和线损测试方法　利用高压电能表的计量特性．设计了一种１０　ｋＶ高压线　路上变损和线损测试方法，可以有效测算互感器的损耗和线　路损耗．为科学、合理选择电能表与互感器提供技术支持。　一１１４一　ｌ　０　ｋＶ　高　压　２～Ⅳ．１　电　能　表　总　　ｌ　Ｉｌ　ｌ　ｌ　１　０ｋＹ高压电能表１　低压侧多功能电能表１　Ｉ　ｌ　低压侧多功能电能表Ｎ　图２　１０　ｋＶ高压线路上铁损和铜损测试示意图　Ｆｉｇ．２　Ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　１０　ｋＶ　ｈｉｇｈ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｉｒｏｎ　ｌｏｓｓ　ａｎｄ　ｃｏｐｐｅｒ　ｌｏｓｓ　ｔｅｓｔ　图２可见，在１０　ｋＶ高压线路出口处安装一块高　电能　表，在每一支路两侧安装一块高压表和一块低　电能表　整个系统运行一段时间以后，通过实时监测表内的负衙记　录，可以得到：　支路１变损电能：高压表１电能一低压侧电能表１电能　支路Ⅳ变损电能＝高压表，ｖ电能一低压侧电能表Ⅳ电能　各支路变压器损耗电能之和就是这条线路上的变损。　线路上的线损电能＝高压电能表总电能一高压表ｌ电能一　…一高压表Ⅳ电能　通过测试上述方法可以准确测量整条线路上的变损和　线损，为合理选择电能表与互感器变比提供数据支持，便于　加强线损理论计算。　５　结　论　文中设计了一种基于高压电能表的１０　ｋＶ高压线路上　变损和线损测试方法，通过在１０　ｋＶ高压线路｝ｊＪ线处和每条　支路安装高压电能表，可以有效计算出支路变损、线损以及　１０　ｋＶ线路上的线损，利用这些数据可以有效指导互感器变　比和电能表电流规格的选取，也利于线损的计算和核查。　参考文献：　ⅢＩ　ＤＬ／Ｔ４４８－－２０００．电能计量装置技术管理规程Ｉ　ｓ１．２０００．　［２】黄焱，李定柏．电流互感器变比的合理选择【Ｊ１．江西电力，　２００６，５（３０）：３７—３８．　ＨＵＡＮＧ　Ｙａｎ．ＬＩ　Ｄｉｎｇ－ｂａｉ．Ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　Ｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｔｏ　ｔｒａｎｓｆ（Ｊｒｍａｔｉｏｎ　ｒａｔｉｏ　ｏｎ　ＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒＩＪＪ．ＪｉａｎｇＸｉ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ，２００６，５（３０）：　３７—３８．　［３】刘欣，杨北革，王建，等．新型高压电能表的研究ＩＪ１．电力　系统自动化，２００４，２８（９）：８８—９１．　ＬＩＵ　ＸＩＮ，ＹＡＮＧ　Ｂｅｉ—ｇｅ，ＷＡＮＧ　Ｊｉａｎ，ｅｔ　ａ１．Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｎｅｗ—　ｓｔｙｌｅ　ｋｉｌｏｗａｔｔ—ｈｏｕｒ　ｍｅｔｅｒ　ｉｎ　ｈｉｇｈ—ｖｏｌｔａｇｅ［Ｊ］．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍｓ，２００４，２８（９）：８８—９１．　［４］张兵锐，林文华，李芙英．多功能电子式高压电能表的研究ｌＪ１．　电测与仪表，２００３，４０（１）：３０—３２．　（下转第ｌ　１８页）　《电子设计工程｝２０１２年第２０期　０　—５　ｌ　０　１　５　２０　一２５　３０　３Ｓ　４０　４５　图８插入损耗和回波损耗的仿真结果　Ｆｉｇ．８　Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅｔｕｒｎ　ｌｏｓｓｅｓ　分析可知，该过渡设计具有频带宽，插入损耗小，回波损耗　大，结构简单和加工容易的特性，又因整个阻抗变换部分都在波导腔内完成，使其具有结构紧凑的特性，故该结构在毫　［４］Ｓｈｉｈ　Ｙ　Ｃ，Ｔｏｎ　Ｔ　Ｎ，Ｂｕｉ　Ｌ　Ｑ．Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ—ｔｏ—ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ　ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ—ｗａｖｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｍ　ＩＴ—Ｓ　Ｉｎｔ．Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　Ｄｉｇｅｓｔ，１９８８（２）：４７３—４７５．　米波段的应用前景非常广阔。　参考文献：　［５］Ｋａｎｅｄａ　Ｎ，Ｑｉａｎ　Ｙ，ｈｏｈ　Ｔ．Ａ　ｂｒｏａｄｂａｎｄ　ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ　ｔ一　ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ　ｕｓｉｎｇ　ｑｕａｓｉ—Ｙａｇｉ　ａｎｔｅｎｎａ［Ｊ　ｌ＿ＩＥＥＥ　【１】Ｍｏｏｃｈａｌｌａ　Ｓ　Ｓ，Ａｎ　Ｃ．Ｒｉｄｇｅ　ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ　ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｍｉｃｒｏｗａｖｅｓ　ＲＦ，１９８４（３）：１４９—１５３．　［２Ｊ　Ｌａｖｅｄａｎ　Ｌ　Ｊ．Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｗａｖｅｇｕｉｄｅ—ｔｏ—ｍｉｅｒｏｓｔｒｉｐ　ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓ．Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｔｈｅｏｒｙ　Ｔｅｃｈ．，１９９９（４７）：２５６２－２５６７．　【６】ＬＩＮ　Ｔｉｎｇ—ｈｕｅｉ，ＷＵ　Ｒｕｅｙ—Ｂｅｅｉ．Ａ　Ｂｒｏａｄｂａｎｄ　Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ一【ｌＩ－　Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　Ｔａｐｅｒｅｄ　ＣＰＳ　Ｐｒｏｂｅ［Ｃ］／／Ｐｒｏｅ．３２ｎｄ　Ｅｕｒ．Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｃｏｎｆ．，２００２：１－４．　ｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｓｕｉｔｅｄ　ｔｏ　ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ—ｗａｖｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９９７（１３）：６０４—６０５．　【７】Ｗｕ　Ｐ，Ｗａｎｇ　Ｚ，Ｚｈａｎｇ　Ｙ，ｅｔ　ａ１．Ｗｉｄｅｂａｎｄ　ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　ｔｏ　ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ　ｐｒｏｂｅ　ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ＬＴＣＣ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，２０１１（４７）：４３—４４．　［３］Ｈｏ　Ｔ　Ｑ，Ｓｈｉｈ　Ｙ　Ｃ．Ｓｐｅｃｔｒａｌ—ｄｏｍａｉｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｅ—ｐｌａｎｅ　ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　ｔｏ　ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ　ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｔｈｅｏｒｙ　Ｔｅｃｈ．，１９８９（３７）：３８８—３９２．　（上接第１　１４页）　ＺＨＡＮＧ　Ｂｉｎｇ—ｒｕｉ，ＬＩＮ　Ｗｅｎ—ｈｕａ，ＬＩ　Ｆｕｙｉｎｇ．Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　自动化，２００６，１９（３０）：８９—９３．　ＢＵ　Ｚｈｅｎ—ｌｉａｎｇ，ＹＩＮ　Ｘｉａｎｇ—ｇｅｎ，ＴＵ　Ｇｕａｎｇ—ｙｕ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｗａｔｔ—ｈｏｕｒ　ｍｅｔｅｒ　ｉｎ　ｈｉｇｈ　ｖｏｌｔａｇｅ［Ｊ１．Ｅｌｅｃｔｉｒｃ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ，２００３，４０（１）：３０—３２．　０ｆ　ＨＶ　Ｗａｔｔ—ｈｏｕｒ　ｍｅｔｅｒ［Ｊ］．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍｓ，２００６，１９（３０）：８９－９３．　［５】卜正良，尹项根，涂光瑜．高压电能表的研制［Ｊ］．电力系统　Ｖｉｓｈａｙ扩充ＩＨＬＰ￣系列低高度、高电流电感器　目前，Ｖｉｓｈａｙ　Ｉｎｔｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｌｎｅ．宣布，推出２０２０外形尺寸的新款ＩＨＬＰ￣低高度、高电流电感器　Ｊ、尺寸的ＩＨＬＰ一２０２０ＡＢ一　０１具有１．２　ｍｍ的超低高度和低至０．１０　ｔｘＨ的感值。　新ＩＨＬＰ电感器的频率范围达５　ＭＨｚ，可在下一代移动设备，笔记本电脑、图形卡、便携式游戏机、个人导航系统和个人多　媒体设备，低高度、高电流的电源和负载点（ＰＯＬ）转换器，分布式电源系统，以及现场可编程门阵列（ＦＰＧＡ）等最终产品中用作　电压调节模块（ＶＲＭ）和ＤＣ／ＤＣ转换器应用的高性能、节省空间和能耗的解决方案。　ＩＨＬＰ一２０２０ＡＢ一０１的感值为０．１０～４．７　ｔｘＨ，饱和电流为４．４～３５　Ａ，典型ＤＣＲ为４＿３２～ｌ５９．０　ｍｎ，最大ＤＣＲ为４．６～１６８．０　ＩｌｌＱ　新电感器可处理高瞬态电流尖峰而不会硬饱和。新器件采用符合ＲｏｌｌＳ的封装，１００％无铅的屏蔽复合结构将蜂呜噪声降至超　低水平．规定的工作温度为一５５　＋１２５℃．对于热　中击、潮湿、机械冲击和振动具有很高的抵御能力。　咨询编号：２０１２２０１００６　一】】８一