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三相三线电能表基本错误接线培训软件设计

作者:樊璟 贾宏伟 林子翔时间:2019-05-29来源:电子产品世界收藏

  樊璟 12 ,贾宏伟 12 ,林子翔 3

本文引用地址:article/201905/401023.htm

  (1 广东省电力工业职业技术学校,广东 广州 510000;2 广东电网有限责任公司评价中心 广东 广州 510000;3 广东电网有限责任公司,广东广州 510000)

  摘要:电能计量系统在电力系统中起着至关重要的作用,电能计量工作的正确性和准确性是保证电力系统正常、安全运行的重要技术手段。准确计量电能不仅需要电能表和互感器接线正确,还需要高素质的操作员的软实力来支持。针对现场电能计量人员理论水平的薄弱环节,本文主要研究基于电能表仿真软件,可用于现场作业人员的理论或自学练习。

  关键词:

  0 引言

  电能计量的安全、可靠和准确进行必须依靠检测电压、电流、功率因数、频率等电参数的仪器仪表来保证。因此,电能计量工作中参数的准确采集和接线的正确形式与仪器仪表具有同样的重要性。而所有这些工作,都需要电能计量人员来完成,他们的专业素质才是整个计量工作的重中之重。目前,电能计量的检测和校验工作大多都是围绕电能计量装置展开分析,如电压互感器(TV 或 PT)、电流互感器(TA或 CT)、电能表(有功及无功电能表)的检测等。然而,无论选择进行任何电能计量装置检测,都必须保证计量中接线的正确性,否则装置再精确也无法计量正确。电能表的的检查是目前在广东电网用电检查和装表接电高级工、技师等技能培训和考试中必需的一个项目。

  而目前常用的培训设备非常昂贵,对于一线员工而言能够接受到的培训的时间和机会并不算多。相关的教材的内容又多繁复难懂。本文设计的软件集成了培训中最常用的48种接线方法,并分别指示出相应的接线方式,相量图、功率表达式、更正系数计算及接线原理图,方便学员自己学习和练习,也可以作为培训师的培训工具。

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  1 系统功能设计

  本文所设计的软件包括参数的设置区和仿真 测 试 分 析 结 果 的 区域,如图1所示。三相三线式经互感器接电能表的基本原理这里不再赘述了如图2所示。电压线的接法包括正相序3种,即abc,bca,cab;负相序3种,即cba,bac,acb,合计6种。电流也是两元件,即Ia和Ic。

  Ia和Ic可以分别正反接即4种情况,而电流互感器二次端Ia和Ic互换位置,又有2种情况。合计48种常见接线方法(其中一种是正确的)。软件左边是参数的设置区域,主要设置电压和电流的接法及大小和功率因数角。电力互感器的二次侧电压值为100 V,电流为1 A(或5 A,本文采用的是5 A)。软件的右侧则显示在相应的接线方式情况下测量的结果及分析结果,包括相应测量点的电压、电流、相位关系、相量图、功率表达式、更正系数,接线原理图等。下面具体说每一部分的设计方法。

  2 电压相序选择和电流选择

  错误接线的基本关键设置总结为三个,即电压相序,电流接线和感性或容性功率角设置。电压相序的6种接法和电流的二次8种接线方法分别按接线方法命名,并分别赋值为1~6和1~8,以便于接下来编程可以用数字区别这48种接法。感性负载和容性负载是通过功率因数正负来选择的。在后台分别用casestructure进行编程。这两个case structure基本上决定了接下来编程的基本方法和框架。后面的所有分析和显示情况的编程都是从这里开始。

  3 测量数据仿真

  测量数据的界面是参考了相关考试和实际工作中的一些文件的模式。在实际工作中,如果正确接线的情况测量数据应该和图1所示相似,即电压U12、U23,U31基本相等。U1N约等于U3N,U2N等于0,I1约等于I2,在功率因数角为15度的情况下,相位关系如图1所示。如果不符合这些关系,那么接线就很有可能存在错误了。电压电流数据显示的编程很简单,不再赘述。相位关系上在编程中需要注意,因为数据记录都是以U12为参考点,而U12在不同接法时对应的具体电压是不同的,如abc接法中,U12为Uab,U32为Ucb(注意不是Ubc);相序为bca时,U12=Ubc,U32=Uac。U32在1相量图和功率计算中用的比较

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多。在错误接线的情况下,超前的角度经过计算可能会出现负值或大于360的情况。为了避免这种情况的发生,在电压电流设置的case structure程序里,统一设定以逆时针的方向并以Array的格式设置相量的角度数,如图4所示。在编程计算时依据相序设定U12和U32的初始值,如abc时分别设为120度和180度,在后续的相量图中会用到这些值。另一个Array中的120、120、240分别代表U12的相位角,U12超前U23\U31。I1和I2的相位角和功率因数角有关,在case structure里设置为Ia,Ic时,I1和I2的相位角即分别为90-φ和210-φ,如图5所示。接下来再用U12的相角分别减去I1和I2的角就可以得出所需要超前的角度。其他的相序情况下可能会出现负数的情况,则再加上360度即可。

  4 相序判断、相量图

  相量图是这部分比较重要和比较占系统内存的部分,调用了子VI Compass Plot,输入包括两种方法即Vector Input和Complex Input,因为整个软件要多次调用相角,所以设计中采用了Vector Input的方式。而且可以采用多级VI Compass,前一级的输出可以作为下一级的输入的一部分,并和新的元素合并在一起,这样就可以显示六角图并同时显示VA\VB\VC及V12\V32和I1\I2。因为在功率计算中U12和I1是第一元件计算功率,U32和I2是第二元件一起计算功率,所以在图标中采用相近的颜色。如图6所示。

  5 判断结果

  判断结果包括了第一和第二元件的电压电流及负荷性质和功率计算部分。当功率因数角大于0则为感性,否则为容性。功率计算部分包括的内容比较多,包括正确接线情况下的功率计算和在设定接线的情况下第一、二元件功率计算及修正系数。要显示的内容比较多,所以这部分的编程采用的是Pict Ring方式。前面提到过共48种接线,所以这里分别采用了48张图片,并依次编号0~47。前面电压相序有6种情况,电流有8种情况,通过编码就得到0~47的编号,就可以按情况调用这48张图片了。

  6 接线原理图

  基本接线包括48种,接线图就包括了48个,当然也可以采用类似功率计算的方法。不过本设计中采用的是调用属性节点的方法,主要采用的是classic color box.可以将其设定成与背景一样的颜色,以盖住不希望显示的部分,也可以将其改成黑色的线色形状,再调用其位置和长(宽)的属性节点使其在合适的地方显示出来。

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  7 结论

  本文所设计的培训软件是以培训师在授课的角度并参考了电网公司技能考试的一些资料,集成了培训和考试中最常用的48种接线方法,并分别指示出相应的接线方式,相量图、功率表达式、更正系数计算及接线原理图,方便学员自己学习和练习,也可以作为培训师的培训工具。在程序的系统结构上还有很多可以优化的地方,例如,以学员练习的角度,可以先给出相应的参数,由学员去分析,推导或选择其他相应的图或计算。

  在程序的编译方法上还有很多可以优化的地方,例如,注释还不够完善;调用了比较多的数字转数组的函数。

  参考文献

  [1] 梁永昌 贾宏伟 安全电压环境下电能计量培训装置系统设计[J].电子产品世界 2018 1

  [2] 电能计量培训装置简化硬件电路设计 贾宏伟1,2林子翔3

  [3] 电能计量错误接线检查培训系统的设计[D].硕士论文,华北电力大学

  [4] QIAO Xin-guo,ZHANG Tao,SONG Jia-yin.The Implementation of Training andAssessment System on the Real False Wiring Testing of the Electric Energy MeasurementDevice[J].Electrical Automation,2012,34(6):56-57.

  [5]乔新国,张涛,宋佳音. 电能计量装置全真错误接线检测培训考核系统的实现 [J]. 电气自动化,2012,34(6):56-57.

  [6]白冰. 三相三线有功电能表错误接线解析 [M]. 北京 :中国 电力出版社,2008 :1

  作者简介:

  樊璟(1986-), 女 硕士,讲师,主要研究方向:电力系统市场营销

  贾宏伟 (1979-), 男,硕士,讲师,主要研究方向:电力系统市场营销

  林子翔 (1989-), 男,硕士,讲师,工程师,主要研究方向:输配电线路施工与运行方向

  本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第6期第58页,欢迎您写论文时引用,并注明出处



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