三相三線電能表基本錯誤接線培訓軟件設計

　　樊璟 ¹² ，賈宏偉 ¹² ，林子翔 ³

　?。? 廣東省電力工業職業技術學校，廣東 廣州 510000；2 廣東電網有限責任公司培訓評價中心 廣東 廣州 510000；3 廣東電網有限責任公司，廣東廣州 510000）

　　摘要：電能計量系統在電力系統中起著至關重要的作用，電能計量工作的正確性和準確性是保證電力系統正常、安全運行的重要技術手段。準確計量電能不僅需要電能表和互感器接線正確，還需要高素質的操作員的軟實力來支持。針對現場電能計量人員理論水平的薄弱環節，本文主要研究基于Labview的三相三線電能表錯誤接線仿真軟件，可用于現場作業人員的理論培訓或自學練習。

　　關鍵詞：Labview；錯誤接線；培訓；三相三線

　　0 引言

　　電能計量的安全、可靠和準確進行必須依靠檢測電壓、電流、功率因數、頻率等電參數的儀器儀表來保證。因此，電能計量工作中參數的準確采集和接線的正確形式與儀器儀表具有同樣的重要性。而所有這些工作，都需要電能計量人員來完成，他們的專業素質才是整個計量工作的重中之重。目前，電能計量的檢測和校驗工作大多都是圍繞電能計量裝置展開分析，如電壓互感器（TV 或 PT）、電流互感器（TA或 CT）、電能表（有功及無功電能表）的檢測等。然而，無論選擇進行任何電能計量裝置檢測，都必須保證計量中接線的正確性，否則裝置再精確也無法計量正確。三相三線電能表的錯誤接線的檢查是目前在廣東電網用電檢查和裝表接電高級工、技師等技能培訓和考試中必需的一個項目。

　　而目前常用的培訓設備非常昂貴，對于一線員工而言能夠接受到的培訓的時間和機會并不算多。相關的教材的內容又多繁復難懂。本文設計的軟件集成了培訓中最常用的48種接線方法，并分別指示出相應的接線方式，相量圖、功率表達式、更正系數計算及接線原理圖，方便學員自己學習和練習，也可以作為培訓師的培訓工具。

　　1 系統功能設計

　　本文所設計的軟件包括參數的設置區和仿真 測 試 分 析 結 果 的 區域，如圖1所示。三相三線式經互感器接電能表的基本原理這里不再贅述了如圖2所示。電壓線的接法包括正相序3種，即abc,bca,cab；負相序3種，即cba,bac,acb,合計6種。電流也是兩元件，即Ia和Ic。

　　Ia和Ic可以分別正反接即4種情況，而電流互感器二次端Ia和Ic互換位置，又有2種情況。合計48種常見接線方法（其中一種是正確的）。軟件左邊是參數的設置區域，主要設置電壓和電流的接法及大小和功率因數角。電力互感器的二次側電壓值為100 V，電流為1 A（或5 A，本文采用的是5 A）。軟件的右側則顯示在相應的接線方式情況下測量的結果及分析結果，包括相應測量點的電壓、電流、相位關系、相量圖、功率表達式、更正系數，接線原理圖等。下面具體說每一部分的設計方法。

　　2 電壓相序選擇和電流選擇

　　錯誤接線的基本關鍵設置總結為三個，即電壓相序，電流接線和感性或容性功率角設置。電壓相序的6種接法和電流的二次8種接線方法分別按接線方法命名，并分別賦值為1~6和1~8，以便于接下來編程可以用數字區別這48種接法。感性負載和容性負載是通過功率因數正負來選擇的。在后臺分別用casestructure進行編程。這兩個case structure基本上決定了接下來編程的基本方法和框架。后面的所有分析和顯示情況的編程都是從這里開始。

　　3 測量數據仿真

　　測量數據的界面是參考了相關考試和實際工作中的一些文件的模式。在實際工作中，如果正確接線的情況測量數據應該和圖1所示相似，即電壓U12、U23，U31基本相等。U1N約等于U3N，U2N等于0,I1約等于I2,在功率因數角為15度的情況下，相位關系如圖1所示。如果不符合這些關系，那么接線就很有可能存在錯誤了。電壓電流數據顯示的編程很簡單，不再贅述。相位關系上在編程中需要注意，因為數據記錄都是以U12為參考點，而U12在不同接法時對應的具體電壓是不同的，如abc接法中，U12為Uab,U32為Ucb(注意不是Ubc)；相序為bca時，U12=Ubc,U32=Uac。U32在1相量圖和功率計算中用的比較

多。在錯誤接線的情況下，超前的角度經過計算可能會出現負值或大于360的情況。為了避免這種情況的發生，在電壓電流設置的case structure程序里，統一設定以逆時針的方向并以Array的格式設置相量的角度數，如圖4所示。在編程計算時依據相序設定U12和U32的初始值，如abc時分別設為120度和180度，在后續的相量圖中會用到這些值。另一個Array中的120、120、240分別代表U12的相位角，U12超前U23U31。I1和I2的相位角和功率因數角有關，在case structure里設置為Ia,Ic時，I1和I2的相位角即分別為90-φ和210-φ，如圖5所示。接下來再用U12的相角分別減去I1和I2的角就可以得出所需要超前的角度。其他的相序情況下可能會出現負數的情況，則再加上360度即可。

　　4 相序判斷、相量圖

　　相量圖是這部分比較重要和比較占系統內存的部分，調用了子VI Compass Plot，輸入包括兩種方法即Vector Input和Complex Input，因為整個軟件要多次調用相角，所以設計中采用了Vector Input的方式。而且可以采用多級VI Compass，前一級的輸出可以作為下一級的輸入的一部分，并和新的元素合并在一起，這樣就可以顯示六角圖并同時顯示VAVBVC及V12V32和I1I2。因為在功率計算中U12和I1是第一元件計算功率，U32和I2是第二元件一起計算功率，所以在圖標中采用相近的顏色。如圖6所示。

　　5 判斷結果

　　判斷結果包括了第一和第二元件的電壓電流及負荷性質和功率計算部分。當功率因數角大于0則為感性，否則為容性。功率計算部分包括的內容比較多，包括正確接線情況下的功率計算和在設定接線的情況下第一、二元件功率計算及修正系數。要顯示的內容比較多，所以這部分的編程采用的是Pict Ring方式。前面提到過共48種接線，所以這里分別采用了48張圖片，并依次編號0~47。前面電壓相序有6種情況，電流有8種情況，通過編碼就得到0~47的編號，就可以按情況調用這48張圖片了。

　　6 接線原理圖

　　基本接線包括48種，接線圖就包括了48個，當然也可以采用類似功率計算的方法。不過本設計中采用的是調用屬性節點的方法，主要采用的是classic color box.可以將其設定成與背景一樣的顏色，以蓋住不希望顯示的部分，也可以將其改成黑色的線色形狀，再調用其位置和長（寬）的屬性節點使其在合適的地方顯示出來。

　　7 結論

　　本文所設計的培訓軟件是以培訓師在授課的角度并參考了電網公司技能考試的一些資料，集成了培訓和考試中最常用的48種接線方法，并分別指示出相應的接線方式，相量圖、功率表達式、更正系數計算及接線原理圖，方便學員自己學習和練習，也可以作為培訓師的培訓工具。在程序的系統結構上還有很多可以優化的地方，例如，以學員練習的角度，可以先給出相應的參數，由學員去分析，推導或選擇其他相應的圖或計算。

　　在程序的編譯方法上還有很多可以優化的地方，例如，注釋還不夠完善；調用了比較多的數字轉數組的函數。

　　參考文獻

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　　[6]白冰. 三相三線有功電能表錯誤接線解析 [M]. 北京 ：中國 電力出版社，2008 ：1

　　作者簡介：

　　樊璟（1986-）， 女 碩士，講師，主要研究方向：電力系統市場營銷

　　賈宏偉 （1979-）， 男，碩士，講師，主要研究方向：電力系統市場營銷

　　林子翔 （1989-）， 男，碩士，講師，工程師，主要研究方向：輸配電線路施工與運行方向

　　本文來源于科技期刊《電子產品世界》2019年第6期第58頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處