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如何实现复合变比电流互感器计量的自动化

如何实现复合变比电流互感器计量的自动化
贾维波,淄博浩特电气有限公司
宋韬、于晓林,山东省计量研究院
董艺文、孙炳军,淄博市技术监督局
 
摘要:本文叙述的是,使用“复合变比电流互感器自动转换计量装置”“复合变比自动转换电能表”,实现复合变比电流互感器计量的自动化,解决电力计量中的低负荷、超负荷漏电或窃电问题,从而降低线损、提高电力计量的准确性。
关键词:复合变比;计量;自动化
一、         概述:
目前在电力计量的过程中,存在比较严重的低负荷、超负荷漏电或窃电问题,多数电力
管理部门都视为线路损耗,这是不确切的。其实,是由于电力计量系统中电流互感器的计量范围不够宽,导致在低负荷或超负荷时计量失准造成的漏计量,也有的电力管理部门使用了复合变比电流互感器或多变比电流互感器。但是解决不了:一、用电负荷变化速度快;二、不停电改变变比;三、不同变比的同一被率问题。如何解决好上述问题是实现复合变比电流互感器计量自动化的关键,以下是对“如何实现复合变比电流互感器计量自动化”这一问题的解析。
二、电流互感器的计量特性
在设计计量用电流互感器时,根据它的精度要求,应符合国家标准GB1208-1997相关技术指标,单纯从计量角度考虑,一是符合GB1208-1997  5.3.2要求精度的准确级,同时将一次变二次电流的电流比例控制在该准确级要求的电流误差(比值差)和相位差的范围内,见表一。
 
 

准确级
额定电流的百分数值
额定电流的百分数值
 
1
5
20
100
120
 
1
5
20
100
120
0.5
±%
 
1.5
0.75
0.5
0.5
相位差±
 
90
45
30
30
0.2
 
0.75
0.35
0.2
0.2
 
30
15
10
10
0.5S
1.5
0.75
0.5
0.5
0.5
90
45
30
30
30
0.2S
0.75
0.35
0.2
0.2
0.2
30
15
10
10
10

                     表一  测量用电流互感器的误差限值
一般的计量用电流互感器当线路电流运行在电流互感器变比的额定20%~120%电流范围内时,电流互感器的变比误差是符合精度要求的,但线路电流低于额定电流的20%时,变比误差开始增大,电流越小,误差越大;而且变比误差总是向负方向偏移,主要是供给电流互感器的励磁电流小,而且电流互感器还有自身的能量消耗。所以当线路电流小到一定值时,误差增大很多,造成电量漏计量。二是符合GB1208-1997  5.2.4仪表保安系数(FS),在系统故障电流通过互感器一次绕组时,仪表保安系数愈小,由互感器供电的仪器愈安全。为了保护二次仪器仪表,对测量用电流互感器设计增加了仪表保安系数,就要求电流互感器在运行中,当线路电流超过电流互感器额定电流值的120%时,电流互感器要逐渐进入饱和状态,以达到保护二次仪器仪表不被损坏,保存记录数据等目的。在实际用电过程中,有时线路运行电流超过电流互感器额定电流很多,导致运行中的电流互感器饱和,造成超负荷计量失准,而丢失很多电量。因此,根据用电负荷的变化范围,确定电流互感器的变化,当用电负荷的变化很大时,就要根据电流互感器计量量程的大小,而选取复合变比类型的电流互感器,这种复合变比电流互感器同时具备两个变比或多个变比,而且两个变比之间的计量范围很大,也可以设计成为大变比是小变比二到五倍的计量宽度,这样对用电负荷变化大或多台变压器共用一套计量的就可以在用电负荷大时让其运行在电流互感器的大变比,当用电负荷小时让其运行在电流互感器的小变化,来控制因低负荷或超负荷造成电流互感器的计量失准,而导致的漏电或窃电。
三、         电能表的计量特性
电能表在运行过程中,单纯从计量角度考虑,它的计量范围较宽,一般情况下都有4倍甚至更大的计量宽度,比如:1.5(6)A、 1.5(9)A、1.5(12)A的电能表,在整个计量过程中,在额定电流1.5A-6A 档时,它的计量误差是0.05 In≤I≤Imax,±1.0(1级表),符合GB17215-2002/IEC 61036:  2000.4.6.1电流改变量引起的误差极限。
见(表二)。
 
电流值
功率因数
各等级仪表百分数误差极限
直接接入仪表
经互感器仪表
1
2
0.05Ib≤I<0.1Ib
0.02In≤I<0.05In
1
±1.5
±2.5
0.1Ib≤I<1max
0.05In≤I<1max
1
±1.0
±2.0
 
                         表二  电流改变量引起的误差极限
 
     它的计量范围可包含电流互感器从小变比到大变比转换的计量范围,并且电能表在GB17215-2002标准4.6.4.3中。
     见表三。
 

仪表
(1级)仪表等级(2级)
功率因数
直接接入
0.004Ib
0.005Ib
1
互感器接入
0.002In
0.003In
1

 
                             表三  起动电流
要求电流表在线路中微小的电流时,电流表必须能正常起动并连续纪录。所以单纯从电能计量的过程中,它的计量范围和灵敏度能保证线路在低负荷或超负荷运行中计量准确。
四、实现复合变比电流互感器计量的自动化
综上所述,要想实现复合变比电流互感器计量的自动化,就必须解决:一、跟随用电负荷的变化改变不同的变化:二、改变不同变比的同时不允许停电;三、同一被率计量不需要分别记录不同变比的运行时间。通过多年的研究和试验,发明了“复合变比电流互感器自动转换装置”“复合变比自动转换电能表”,发明上述两产品的目的,主要是针对一般电流互感器的计量范围窄,使用复合变比电流互感器又不能自动转换,而解决不了低负荷计量失准造成的漏计量和超负荷导致电流互感器计量饱和造成的电量丢失的问题设计的。它的功能是:“在线检测电流大小,自动转换大小变比,同一倍率进行计量”,也就是在运行过程中,随时检测线路电流的变化,当线路电流增加到电流互感器小变比额定电流的100%以上时,即可转换到电流互感器的大变比运行,当线路运行电流下降到电流互感器大变比额定电流的20%时,又自动转换到小变比,即完成一个转换过程。在整个计量的过程中,因在自动转换内部电路中已将两个不同变比的倍率调整成同一倍率,所以在整个转换过程中不需要分别记录运行时间。在计量用电量时,即可按一个同一的倍率计算实际用电量,从而实现了复合变比电流互感器计量的自动化。
复合变比电流互感器自动转换计量装置
复合变比电流互感器自动转换计量装置,是通过多年的研究试验和改进,并对部分器件
进行特别制造,而完善起来的新产品,使用时,是将该计量装置与前级复合变比电流互感器相配接,而后接上电能表,运行中电量的计算是按大变比的倍率来计算的,也就是当电流互感器运行在大变比时通过自动转换计量装置二次输出的电流是和电流互感器二次输出电流是相等的,进入电能表后所计的电量是按大变比倍率来计量的,当线路电流变小,自动转换计量装置转换到电流互感器的小变比时,电流互感器的二次电流是按小变比输出的,通过自动转换计量装置将二次电流调整,按大变比与小变比的倍率关系统一到一个倍率来计量。例如:电流互感器大变比是100/5,小变比是50/5,当运行在小变比时,电流互感器时按50/5的变比输出二次电流,通过自动转换计量装置,输出电流时应输出小变比二次电流的1/2(因为大变比是小变比的2倍)。这样,在小变比运行时通过自动转换计量装置是调整到100/5的二次输出,所以,不管它运行在那个变比,都统一到同一倍率计量,能够非常方便的计量电量。
六、复合变比自动转换电能表
复合变比自动转换电能表是在复合变比电流互感器自动转换计量装置运行多年的基础上,将复合变比电流互感器自动转换计量装置与电能表优化结合的一种新的具有独特功能的电能表。它同样具有在线检测电流大小,自动转换大小变比,同一倍率进行计量的功能,而且比复合变比电流互感器自动转换计量装置使用更方便,具有体积小、重量轻、可靠性高等优点。它的使用方法是,复合变比自动转换电能表是电能表与自动转换计量装置一体化的组合,非常方便的与复合变比电流互感器的连接,同自动转换计量装置一样,随时监测线路电流的变化,运行的过程也相同。它在整个计量过程中,也是将两个不同的变比倍率,调整到同一倍率,所以在整个计量过程中,也不需要分别记录不同变比的运行时间。所不同的是,复合变比自动转换电能表在计量用电量时是按小变比的倍率计量用电量的。它的同一倍率调整与复合变比电流互感器自动转换计量装置调整相反,也就是无论运行在大变比还是小变比,它的倍率都调整统一到小变比倍率,同样计算用电量时是按小变比倍率及算的。例如,电流互感器大变比同样是100/5,小变比是50/5,当运行在电流互感器小变比时,电流互感器是按50/5的变比输出二次电流,通过表内的自动转换供给电能表;当转换到电流互感器大变比运行时,二次输出是按100/5大变比电流输出的,通过表内自动转换将输出电能表电流增加一倍(因为100/5是50/5的2倍),这时的计量按电流互感器的小变比的倍率计算,同样是准确的。
结论

由于电流互感器在较小电流状态下的电磁转换受制约和运行中的条例限制,而在目前这种负荷变化大的用电环境中,一个变比不能满足较宽范围的计量,因此,选择合适的复合变比电流互感器的大小变比,只要成倍率关系,配套使用复合变比电流互感器自动转换计量装置才能时时检测线路电流的变化,同时根据线路电流的变化情况及时转换不同的变比,不管它变换变比的时间长短,通过“复合变比电流互感器自动转换装置”调整成同一倍率,只需要记录用电负荷的多少,而不用分别记录不同变比的运行时间,即可计算实际用电量。使用复合变比电流互感器自动装换计量装置,既能实现复合变比电流互感器转换不同变比的自动化,又能保证复合变比电流互感器不同变比的计量准确性。只有这样才能彻底解决电流互感器自身计量范围不足的问题,而且在整个计量范围增加五倍的状态下计量仍然准确无误。所以,使用复合变比电流互感器自动转换计量装置解决低负荷、超负荷漏电或窃电的最终目的,是达到“高低负荷计量准,自动转换范围宽,大小电流不漏掉,公平交易少争端”。

作者
时间
2009-4-14
 
 

浩特公司主要产品是:1.复合变比电流互感器智能化自动转换装置,2.复合变比电能表,3.无线远程抄表、预付费系统和管理终端,4.计量箱,5.电压互感器,6.电流互感器。

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