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基于移动应用终端的虚拟电能计量训练平台

2017/5/31    来源:广东电网公司东莞供电局    作者:方绍怀      
关键字:移动应用  电能计量训练  
电力工业生产和电能计量安全、可靠、准确的运行,很大程度上依赖于电能计量中所测电压、电流、功率、电能等电气参数的准确性。
    引言
 
    电力工业生产和电能计量安全、可靠、准确的运行,很大程度上依赖于电能计量中所测电压、电流、功率、电能等电气参数的准确性。如果由于电压互感器(PT)、电流互感器(CT)和电能表等本身的误差或者读数误差,则电能计量产生的误差一般很小,然而当计量电路中电能表接线错误时,电能计量的误差可能造成数据完全错误,给供电企业和社会经济带来极大的损失[1]。
 
    这几年开始在电力行业市场化改革的政策不断深入推行的大环境下,就是要求引入市场竞争机制于电力行业中,在电能产生、输送、配电和销售的各个环节上严格把控,高质量的把关。这就对于电能计量工作有了更大的依赖性,更是迫切需要提高电能计量数据的可靠性、准确性,从而为控制成本和经济核算提供依据[2]。
 
    实际电力计量作业中造成电力计量错误的原因主要有以下四个方面:计量装置故障及误差;系统干扰;分流;计量装置错误接线[3]。其中分流及计量装置接线错误多为人为因素,是训练不到位,作业不严谨造成的。通过合理有效的培训体系可以很大部分的免除人为因素造成的电能计量错误,降低经济损失[4]。
 
    本文提出了一种基于虚拟现实技术的电能计量实训平台,通过人机交互结合虚拟现实技术的培训手段以移动设备终端为载体,从基础知识、理论学习、练习作业、分类考试等方面对电力计量从业人员进行培训,养成正确的计量习惯以及训练出过硬的专业技能,具有不受培训场合限制、培训效率高、成本低等优点。
 
    1 电能计量原理
 
    电能计量设备一般包含以下几种:电流互感器(CT)、电压互感器(PT)、电能表以及二次回路等。电能计量的核心部分是电能表,电力计量时系统中的高电压、大电流不能直接接入电能表中测量,而需要通过电压互感器和电流互感器转换为低电压、小电流再接入电能表中测量。因此,也造成了电能计量接线的复杂化,准确的电能计量首先还是基于对电能计量的原理了解。
 
    通常最简单的计量接线为单相电能表接线方式,大中型企业大多数采用三相三线制和三相四线制接线方式,这两种的制式测量的熟悉程度对于电能计量来说难度最大也最为重要,以下主要以简单介绍三相三线制和三相四线制电能表接线方式的电能计量原理。
 
    1.1 三相三线制接线电能计量
 
    三相三线制接线方式中使用三相三线有功电能表进行电气计量,它的接线方式如图1所示。三相三线有功电能表的电压及电流进线都是进由电压互感器以及电流互感器检测接入的,所以首先对于电压互感器和电流互感器的基本接法需要熟练掌握。电压互感器以及电流互感器的接线方式较为简单在此不在叙述。
 
 三相三线有功电能表接线示意图
 
    图1 三相三线有功电能表接线示意图
 
    在三相三线有功电能表接线中二次侧b相通常设为接地侧,所以输入到电能表中电压计量参数为a相与b相间的电压以及c相与b相间的电压——Uab和Ucb。电流参数经电流互感器把A相和C相的电流传递给电能表。此时,电网中瞬时功率为:式(1)中ua、ub、uc是A、B、C相的相电压瞬时值,ia、ib、ic是A、B、C相的相电流瞬时值。
 
 三相三线有功电能表接线示意图
   
    由电路基尔霍夫定律以及功率计算公式,可得三相三线电路的有功电能计算公式为:
 
 三相三线有功电能表接线示意图
 
    式(2)中KT是电压互感器一二次侧的变压器变比,KC是电流互感器一二次侧的变压器变比。三相三线有功电能表可以准确计量三相三线制接线的电能信息,无论三相负荷平衡与否,但是无法准确测量三相四线制的相关电气计量数据,会有多余的接线附加误差。
 
    1.2 三相四线制接线电能计量
 
    三相四线有功电能表用于三相三线制接线场合以及负载不对称电路。其接线电路图如图2所示。
 
 三相四线有功电能表接线示意图
 
    图2 三相四线有功电能表接线示意图
 
    三相四线制接线法一般用来测量三相负载不平衡的有功功率,因直接采用中性点接地方式,为三相四线制电路。接线中,一次侧A、B、C三相接成Y/Y0-12型。如图所示计量方法为三表法,电能计量所得功率为三个表功率之和(P=P1+ P2+P3)此时,电网中瞬时功率为:
 
 三相四线有功电能表接线示意图
  
    由电路基尔霍夫定律以及功率计算公式,可得三相四线电路的有功电能计算公式为:
 
 三相四线有功电能表接线示意图
 
    1.3 电能计量接线错误种类分析
 
    电力计量中造成计量结果错误少部分是由于电表本身的错误缘故,大多数是由于接线错误造成。电能表接线错误的可能种类很多,比如电压回路短路或断路、电流回路短路或断路;电压互感器极性接反、电流互感器极性接反;电压电流接在不是相匹配相线路中等等。
 
    这里以三相三线制电能表接线错误为例简单介绍接线错误种类情况:假定三相电路对称,电压电流回路没有断路和短路、电流线和电压线没有接错。
 
    这种情况下,三相三线电能表的电压端有6种可能的接线选择,负相序:ua-uc-ub,uc-ub-ua,ub-ua-uc。正相序:ua-ub-uc,ub-uc-ua,uc-ua-ub。电流端有8种不同的接法接线选择:ia,ic;Ia,Ic; Ia, -Ic; -Ia.-Ic; -Ia, Ic; -Ic, Ia;Ic,-Ia;-Ic,-Ia。三相三线制接法中共有48种接线方法,其中只有一种是正确接法,47种错误接法。在以上假设下,三相四线制下电能表可能的接线错误种类等于电流端可能出现的错误种类与电压端可能的接线种类的积,为96种接线方式,其中一种正确接法,95种错误接线方法。
 
    判断三相三线制及三相四线制接线错误的主要方法有:相量图法、功率表法、现场测绘方法、相位表法。其中,相量表法通过测绘六角图,相对简单、直观,是最常用的检测方法之一。
 
系统设计框架图
 
图3 系统设计框架图
 

责任编辑:李欢
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