基于对称分量法的高计用户TA变比在线准确

　　直供高压用户的用电量占国家电网公司销售电量的60%以上，对公司的市场及效益具有非常重要的影响。《国家电网公司部门文件——营销营业[2005]15号》“关于对高压用户开展专项营业普查工作的通知”对高压用电计量装置的检测，在线检测TV、TA及反窃电方面做出了具体要求。

　　高压计量中TA故障是引起供电公司丢失电量的一个重要因素。多年的运行经验总结发现，用户高计TA引入计量误差的原因主要有2个：一是计量装置不正确，安装或过流运行引起的不可恢复性故障；二是用户故意采用技术手段窃电行为。总体来说，常见的高压计量TA故障可归纳如下：①私换电流互感器（小TA换大TA），使进电能表电流减少，引起丢失电量；②私换电流互感器铭牌（大TA变比换小TA变比），减少抄表倍率，造成丢失电量；③TA回路增加阻抗或旁路电流，使进电能表电流减少，引起丢失电量；④TA老化（角差、比差改变）或绕组烧毁，产生计量误差；⑤TA回路接触不良或开路，使进电能表电流减少，引起电量丢失。

　　因此，对高压电能计量装置的考核是供电企业的一项重点管理内容，鉴于现有的技术解决手段，供电公司目前普遍采用高压电能计量装置的定期轮换和检修校验方法。这种方法虽然在一定程度上起到了积极的作用与效果，但也存在着如下问题：①不能及时发现计量故障，因为计量装置的定期轮换和检修校验不能过于频繁，周期一般要半年或一年；②破坏计量现场，因为目前对用户高计TA的检测都需要离线进行，即使检修发现计量装置问题，也因为故障现场已经破坏，很难确定故障责任，追补损失电量；③检修时影响用户的正常用电。

　　如果能够直接在线测量高计用户的TA变比，那么势必将为供电企业的用电稽查工作带来极大的方便。最直接的方法是直接测量用户的高压一次电流和高计TA的二次电流，但这种方法具有极大的操作触电危险，所以电力安监部门是不允许的。另一种方法是通过测量用户低压侧的电流，再通过用户变压器的变比折算到用户高压侧电流，这种方法在理论和实践上同样存在着缺陷，当用户负荷不平衡时，测量误差非常大，现场测试有时测量误差可能大于10％。

　　本文针对如上问题，提出了一种能够通过测量用户低压侧三相电流相量，通过对称分量处理的算法，可间接准确的测量用户高计TA变比的理论方法和实现途径。该方法在用户负荷平衡和不平衡的情况下，均能够准确的测量用户高计TA变比，现场实际的测试精度均可达到1％以内。

1 　基于对称分量法的高计用户TA变比在线准确测量原理

1.1 　基本的测量思想

　　图1给出了用户高计TA变比的基本测量思想和基本测量流程。采用沈阳电力工程技术研究所的JCY 1500B供电监察测试仪分机测量用户低压侧的三相电流Ia2,Ib2,Ic2，通过对称分量法的分解与合成，推算出用户高计侧电流Ia1和Ic1（因为高计用户多采用两元件计量，只安装设A、C两相计量TA，但该方法同样适用于高计用户的三元件和单元件计量用户），计入用户变压器的空载电流，得到用户高压一次实际电流Ia0和Ic0，同时JCY
1500B供电监察测试仪主机测量A、C两相计量TA的二次电流ITAa2,ITAc2，则测算的TA变比KTAa=｜Ia0｜/｜ITAa2｜,KTAc=｜Ic0｜/｜ITAc2｜。用测算的TA变比KTAa,KTAc与该TA的铭牌变比进行比较，判定该高计TA的变比是否有异。

    

图1　 用户高计变比的测量思想与基本流程

1.2 　低压实测电流的对称分量法分解与二次合成

式中，α=1∠120°,α2＝1∠240°。

　　步骤2：进行分解相量的二次合成。由于目前用户变压器的接线方式普遍为D，yn和Y，yn 2种，针对以上2种用户变压器而言，低压侧的中性点是接地的，为低压零序电流提供了电流通道，而Y,yn接线的变压器高压侧中性点未接地，不能提供零序电流的通道，这个零序电流是不能够流到变压器高压侧进线端的。对于D，yn接线的变压器会在变压器高压三相绕组内形成一个内部零序环流，同样不会有零序电流流出，也就是所有的用户高压进线中没有零序电流流过，因此，在进行分解相量二次合成时，应不计入低压零序电流分量。

　　另一方面，低压三相电流的分解是按照相电流进行的，相量二次合成时需要折算到高压一次侧的线电流，对于以上2种接线方式的变压器，将产生不同的相角移动现象，所以在进行分解相量的合成时需要分别处理对待。

　　针对Y,yn接线的变压器，定义变压器的变比为KT（定义成高压比低压），则高压侧电流为

    

式中，a=1∠120°,a2=1∠240°。

　　针对D,yn接线的变压器，定义变压器的变比为KT（定义成高压比低压），则高压侧电流为

    

式中，c=1∠-30°,d=1∠30°。

　　由公式（3）可知，针对D,yn接线的变压器而言，低压正序相电流在向高压正序线电流折算中发生滞后30°的相位移，低压负序相电流在向高压负序线电流折算中发生超前30°的相位移。

1.3　 变压器空载电流的计入方法

　　由以上的对称分量法测算出的高压侧电流Ia1未计入变压器的空载电流I0，为了提高测量精度，有必要考虑变压器空载电流I0的影响，尤其在用户轻负载情况下。现以A相进行分析，如图2所示用户高计TA实测电流应为Ia0=Ia1+I0。I0的幅值可以通过变压器的铭牌参数——空载电流百分值（I0%）来确定，｜I0｜=IN·I0%，其中N是变压器的额定电流。表1是10
kV S7系列常用变压器的空载电流百分值（I0%）。因变压器的空载电流中主要成分是变压器的励磁电流，所以I0的相角近似为滞后A相电压90°，I0=N·I0%∠-90°。

图2　 变压器的等值电路

表1 　10 kV S7系列变压器的空载电流百分值（I0%）

2　 测试系统与现场测试

2.1　 测试系统

　　为了实际验证该算法的理论正确性，将沈阳电力工程技术研究所的JCY 1500B供电监察测试仪进行现场实际用户的测试检验。JCY 1500B供电监察测试仪由主机和分机两部分组成，分别对实际用户的计量装置二次回路和低压侧同时计量。主机和分机通过无线通信方式进行数据综合分析，图3所示为实际现场测试的接线原理图。

图3 　现场测试接线图

2.2　 现场测试结果与分析

表2 　JCY 1500B分机测量变压器低压三相电流数据

　　计算分析如下

　　Ia2=143∠-42.7°,Ib2=92∠-158.6°,

　　Ic2=135∠-285.0°。

由（1）式计算得到 I1=123.43∠-42.62°

　　　　　　　　　I2=14.68∠254.17°

由（2）式计算得到

式中，KT=10 kV/0.4 kV=25。

经变压器空载电流修正得 ｜Ia0｜=5.323 A

　　　　　　　　　　　 ｜Ic0｜=5.359 A

　　估算变比KTAa=5.323/0.530=50.22/5,KTAc=5.359/0.532=50.36/5,测算误差分别为0.43%和0.73%，均在可接受范围内。

　　(2) 沈阳小北仓库变电所Y,yn接线的用户变压器，用户变压器参数为：K<ｓｕｂ>T=10
kV/0.4 kV,SN=500 kVA，用户高计TA的铭牌变比为20/5。低压三相电流实测数据如表3所示，用户高计TA二次电流ITAa2=2.145,ITAc2=2.096。

表3  JCY 1500B分机测量变压器低压三相电流数据

    




A相
B相
C相

电流/A
188.7
220.2
209.4

cos φ
0.92
0.90
0.95

相角/（°）
-23.0
-25.8
-18.2

 计算得｜Ia0｜=8.672 A，｜Ic0｜=8.458
A。

　　估算变比KTAa=8.672/2.145=20.21/5,KTAc=8.458/2.096=20.18/5。测算误差分别为1.05%和0.90%，均在可接受范围内。

　　以上仅为2个用户的实测分析，在一年多的上千家的现场应用中，该方法均取得了理想的测试结果，并检测出多家高计TA变比与铭牌或抄表倍率不符的情况。

3  结论

4  参考文献