基于接線編碼的電能計量裝置接線分析儀

權學紅 吳耀華 黃雅雯

摘要：設計了微機式電能計量裝置接線判別的檢測方案、接線編碼生成規則、硬件系統及軟件流程圖。該判別裝置能提高接線檢測方法的效率，顯示并更正電能計量裝置的錯誤接線。

關鍵詞：電能計量裝置；接線編碼；三相三線制；兩瓦表法

電能計量裝置是電能表、互感器以及互感器到電能表之間連接線的總體。電能計量裝置是供電企業計收電費，搞好經濟核算的依據。電能計量裝置在投運前必須檢查其接線是否正確。盡管一切修校好的電能表其基本誤差很小，但若錯誤接線所造成的計量誤差可能很大，有時甚至造成電能表停轉或反轉。對運行中的電能表、經過更換的電能表或互感器以及經過停電檢查后的電能表，均須帶電檢查計量裝置接線的正確性。在三相三線制系統中，最簡單的情況下也有48種接線可能，其中只有一種接線是正確的，而在其不帶電檢查接線和帶電檢查接線過程中所需設備較多，同時對運行人員要求也較高，希望能夠減小接線檢查過程中的工作量。

一般情況下，在三相三線制電能表測量中，由于電流電壓的多種組合，使得三相三線制電能表的接線方式達到48種之多。傳統的檢測方法是人工利用相量圖來分析其接線方式，該方法耗費時間長、效率不高，計量裝置分析儀就是針對這種情況而設計的[1]。它是通過設計一個單片機應用系統來實現電能計量裝置的接線自動檢測、接線正確性判別、錯接線顯示及更正[2]。

1電能計量裝置接線分析儀的基本原理

1.1接線分析儀總體方案

在判定電能計量裝置接線是否正確時，人工檢測方法是利用兩只單相電能表在其電流端保持不動而只改變電壓輸入端后進行兩次測量，然后通過相量圖法來確定其接線，最后連接成其正確的接線方式。在不考慮跨線和繞接時，三相三線制電能表有48種接線方式，但其中只有一種接線方式是正確的。當利用單片微機來實現電能計量裝置接線檢測時，技術核心是如何利用單片機來描述和區分這48種接線方式。48種接線方式至少需要6位二進制代碼表示。

1.2接線編碼的生成

借鑒人工檢測方法的思想，利用兩個功率元件在其電流端保持不動而改變電壓輸入端后進行多次測量來獲得接線編碼，以表征48種接線方式。接線編碼是每個功率元件功率值的狀態表示，當功率元件功率值為正值時，編碼為“1”；當功率元件功率值為負值時，編碼為“0”。以正確接線方式組合為例，其接線編碼為：

1）正確接線兩元件電壓電流接線為[UAB，IA]、[UCB，IC]，兩個功率元件功率均為正值，編碼為“11”。

2）將電流、電壓組合互換，得到[UCB，IA]、[UAB，IC]，兩個功率元件編碼為“01”。

3）將B相斷開，兩元件電壓電流接線為[UAC，IA]、[UCA，IC]，兩個功率元件編碼為“11”。綜上正確接線的六位編碼為“110111”。

2系統設計

2.1系統硬件設計

硬件部分主要包括：微控制器模塊、檢測模塊、電壓測量變換電路、電壓測量變換電路、功率角測量變換電路、相序測量、互感器接線檢測等模塊。單片機作為控制器，接受檢測部分、電壓電流變送電路、功率角測量變換電路和相序測量等信號，進行分析計算，以判斷接線是否正確并給出相應接線方式。接線判斷儀硬件原理接線圖如圖1所示。

系統軟件主要包含下列功能模塊：

（1）初始化程序：包括初值設定、中斷初始化、接口芯片初始化設置、通訊方式設置、互感器及相序表指示燈的初始狀態等；

（2）數據采集和處理程序：線電壓的采集、相電流采集、功率角采集等，對于采樣得到的數據，計算出電壓、電流、功率因數、功率元件有功功率等參數；

（3）接線編碼生成子程序：利用計算出電壓、電流、功率角、功率元件有功功率等參數，形成不同接線方式的具體接線編碼；

（4）其他功能子程序：包括互感器接線判別、電壓相序判別、電壓電流換相檢測控制子程序等。各子程序協調配合，達到接線判別的目的。主程序流程圖及接線編碼子程序如圖2、圖3所示，其他程序流程圖從略；

（5）鍵盤與顯示程序：根據鍵盤的掃描情況決定顯示相應的系統參數、具體接線方式。

3結語

本文基于接線編碼原理設計了電能計量裝置接線分析儀，該裝置能判斷電能表接線是否正確并給出錯接線的具體接線方式，實現了接線分析儀的具體功能和控制要求。應當指出，本文限于篇幅僅分析了6位最簡編碼，實際的接線編碼應是綜合考慮互感器接線、低功率因數角、電壓相序、電表跨線及繞接等的更多位復雜編碼，以提高接線分析儀的實用性[6]。

參考文獻：

[1]李音.三相三線電能計量裝置錯誤接線的簡化分析[J].電測與儀表，2006（3）：2426.

[2]李建忠.單片微機原理及應用（第二版）[M].西安：西安電子科技大學出版社，2008.

[3]宋文軍.電能計量裝置接線檢查與電能表現場校驗[M].北京：中國電力出版社，2013.

[4]郭蕓享.電能表現場校驗問題探討[J].機電信息，2013（33）.

[5]譚青，張軍，賈海菠.關口電能表現場校驗方法分析[J].內蒙古電力技術，2013（04）.

[6]王月志.電能計量技術[M].北京：中國電力出版社，2007.

基金項目：國家級大學生創新創業訓練計劃項目201710720003

作者簡介：權學紅，女，江蘇徐州人，陜西理工大學電氣學院2014級在校學生；吳耀華（1970），男，陜西安康人，副教授，研究方向為電力系統保護與控制。