王广跃
（建湖县水利局 224700）
摘 要：介绍了影响电能计量的重要因素——二次压降。提出一种新型的消减二次压降对电能计量影响的方法。并对这种方法的原理，实施方案以及可行性进行了论证，此方法成本低并且利于运营管理。
关键词：互感器 电能计量 二次压降
A bstract：After introducing the main facts to affect the olactrical energy matcring, the wollage dmp in the sccond side of PT, this paper proposos a new manner to reduce theenergy metering ernor due to the wollage drop of PT’s secondary side .The principle scheme and fenasibility of this manner are demonstrated and comparcd with th mannersor equiprncnt compensation.
Key words：PT energy matcring voltage dmp ofsccondnry side。
1 引言
电流互感器（CT）、电压互感器（PT）、电能表的误差以及电压互感器二次回路电压降共同构成了影响电能计量准确性的主要因素。其中电压互感器的二次回路的电压降（简称二次压降）在现阶段的影响已经到了不容轻视的情况了。由于测量方案的不易操作性，现场PT的数量多等原因，使电力系统对二次压降的现状缺乏系统全面的历史数据。
为了消除抑减二次压降对电能计量的影响，经科技人员的多方面的研究和探索已经有了许多新的方法和新技术的出现。
可行性分析
电压测量在电力系统中极为重要，它为电力系统提供计量、控制和继电保护所必要的信息。高压电力线路的电能计量，必须通过PT将高电压按精确的比例降至低压，再送电能表进行测量。通常情况下，PT与电能表的距离为几十至数百米，二者通过二次线路连接。而二次线路电缆存在一定的电阻，线路上的保险、控制开关刀闸和线路接头等也具有一定的接触电阻，因此，当PT负载电流通过二次回路时，将在这些电阻上产生压降。在一些变电站，继电保护装置、自动装置及其他监测仪表与电能表共用一个PT绕组，由此将产生更大的二次线压降。PT二次线压降致使电能表所测量的电压低于PT输出端口的电压，产生测量误差。这一负误差造成的电能量漏计致使发、供电企业每年产生上千万元的经济损失，成为亟待解决的技术问题。
针对传统电压互感器二次输出的模拟电压信号传输过程中存在的电压降，国内外提出了很多方法，典型的有以下几种：
最为简单和常见的方法是加粗电压互器感二次连接导线的截面、减小二次连接导线的长度，以及减小各接点接触电阻。这种方法的缺点是：即使导线再粗，也不能解决接触电阻及导线电阻所带来的问题。
装设电度表的专用二次回路，采用专用计量回路。包括采用专用的电压互感器二次计量绕组,避免继电保护、测量回路对计量回路的影响；采用专用的计量二次电缆及专用的开关、熔断器和接线端子等。此措施可从设备配置的角度减少了电压互感器二次回路电压降，但由于还存在开关、熔断器和接线端子等设备，因它们的接触电阻较大造成的PT 二次压降较大,难于满足对Ⅰ类电能计量装置中电压互感器二次回路电压降应不大于其额定二次电压的0.2%的要求；
采用电压误差补偿器来补偿二次导线压降引起的比差和角差。其原理是在二次回路中加入一个补偿电压，用以补偿二次导线压降引起的比差和角差。产生这个补偿电压的装置有多种：定值补偿器、电流跟踪式补偿器、电压跟踪式补偿器。第一种利用自耦变压器和移相器来补偿比差和角差，使得PT 二次端电压和电能表计端电压幅值和相位相等, 从而达到补偿的目的。它的缺点是受负载影响大, 仅适合于负载不变或变化小的工况，它的效果较差；第二种利用电子线路通过对PT 二次回路电流的跟踪，产生一个与二次回路阻抗相等的负阻抗, 使得二次回路总阻抗等效为零, 从而压降为零。它的缺点是如果二次回路的阻抗变化了, 就不能自动跟踪了。第三种方法利用实时测量PT 二次端电压和电能表计端电压的电压, 对它们进行比较, 产生一个与二次回路压降大小相等、方向相反的电压叠加于PT 二次回路, 使压降等效为零。这种补偿器是动态补偿, 适用于较多的场合。 缺点是：需要铺设长的获取比较信号的电缆，从而引入一定的电磁干扰；此外还存在补偿电压有谐波的问题，成本较高且可靠性要求高。
综上所述，上述方法都不同程度的存在缺陷，以至于长期以来，PT二次压降产生的计量误差问题都没有得到很好的解决。
3. 装置的工作原理
本装置主要由电压跟随器构成，具体为：PT二次导线进入主控室，在进入计量表计以前，先接入到电压跟随器上，由于电压跟随器的输入阻抗很高，可认为无穷大，导致二次导线上几乎无电流流过，这样可大大减小二次压降，使二次负载的变化不会引起二次压降的变化。
零压降电量管理装置是根据广大电力用户的实际需求，采用先进的数字电压跟随技术设计而成的零压降智能装置，消除电压互感器地次回路压降，减少电能计量误差。该装置具有设计科学；性能优良可靠；结构紧凑；外型美观；操作维护方便等特点，并具有良好的扩展性，灵活性和兼容性。可准确快捷的采集、处理、存储和传输电能量数据。
电压跟随器特点：
A.输入阻抗无穷大，输入信号电流几乎为0；
B.输出阻抗无穷小，带负载能力强；
C.信号传输比为1：1，没有幅值衰减；
D.输入输出没有相位差；
电压跟随器的基本原理就是：输入阻抗高和输出阻抗低之特点，在电路中起阻抗匹配的作用。 共集电路是输入高阻抗，输出低阻抗，这就使得它在电路中可以起到阻抗匹配的作用，能够使得后一级的放大电路更好的工作。你可以极端一点去理解，当输入阻抗很高时，就相当于对前级电路开路，当输出阻抗很低时，对后级电路就相当于一个恒压源，即输出电压不受后级电路阻抗影响。一个对前级电路相当于开路，输出电压又不受后级阻抗影响的电路当然具备隔离作用，即使前、后级电路之间互不影响。
零压降电量管理装置是针对目前电压互感器二次信号传输过程中存在的电压降引起的电能计量误差，而提供的一种集零压降计量、监控和显示于一体的新型智能装置。该装置总体包括直流供电电源、高压运放单元、继电器单元、信号采集单元、西门子PLC和显示单元六大部分。
西门子PLC监测高压运放射极跟随器输出侧电压的状态，控制继电器单元的吸合，从而实现电压信号正常传输时，零压降计量功能投入运行，而无电压信号传输或出现其他特殊故障时，零压降计量功能自动切除。
4.装置的特点
PT二次回路零压降智能电量管理装置传输功能是采用零压降智能电量管理装置专利技术来实现的。其基本原理为利用“电压跟随器”的“输入阻抗无穷大输出阻抗无穷小”的特点，将电压跟随器的前级回路与后级回路隔离开来；其中前级回路中的负载阻抗无穷大，负载电流几乎为零，不会产生压降；后级回路输出阻抗无穷小，带负载能力很强，可以带多块电能表进行电能计量；并且电压跟随器几乎不会产生幅值差和相位差，因此不会对电能计量产生影响。在PT二次回路的A、B、C各相中，用高压运放构成电压跟随器，即可实现对PT二次回路信号的无损传输。PT二次回路信号零压降智能电量管理装置传输原理如图所示。
5.数据分析及效益分析
测试实际安装效果，利用二次压降测试仪对回路进行测试，分别对旁路和接通2种状态进行数据分析
如下数据是湖南省某电力公司的安装数据分析
从黑体部份可算出表计端电压平均提高：(0.102+0.18+0.255)/3= 0.179V
上网电价：0.482元
按照2012年该电力公司的输电量为 31423.74万Kwh进行估算可挽回经济损失：
31423.74*0.179/59.6*0.482 = 45(万元)
从以上计算结果可看出，本项目零压降智能电量管理装置技术改造的经济效益极为显著。由此可见，由于PT二次压降的存在，直接影响电网各项技术经济指标的正确计算，而随着电网供电量的日益增长，本项目零压降智能电量管理装置智能电量管理所带来的经济效益也将更加显著。
6.结论
A.装置正常运行在零压降智能电量管理装置模式，实现精确计量。
B.如若发生故障，装置自动切换到原来的计量模式，PT信号直接接到电能表，虽然不能继续零压降智能电量管理装置计量，但不影响现场电能计量，无须停止计量设备。
C.装置正常运行在零压降智能电量管理装置模式，实现精确计量，计量值=实际用电值。故障时，采用原计量模式，计量值<实际用电值。
D.因为不存在相角超前，不会出现计量值>实际用电值的情况，不会发生多计量现象。不会引起计量单位与用电单位的经济纠纷。
7.参 考 文 献
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［3］陈跃. 电气工程专业毕业设计指南?电力系统分册[M]. 北京：中国水利水电出版社，2003.
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［5］王超、严敏、王凡、唐培康、胡月丹、徐桥安. 降压变电所电气设计[J]. 上海船舶运输科学研究所学报[J]，2010年，第1期.
［6］范锡普. 发电厂电气部分[M]. 北京：水利电力出版社，1987.
［7］Marvin Gerth. Transformers for the Electrician[M]. Cengage Learning,2010.
［8］Stanley H.Horowitz、Arun G.Phadke. Power System Relaying[M].
WileyBlackwell,2008.
论文作者:王广跃
论文发表刊物:《电力设备》2015年7期供稿
论文发表时间:2016/2/2
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