三相电能表接线错误分析

1、三相有功电度表计量误差分析题 目： 三相有功电度表计量误差分析姓 名：学 号： 所在学院： 电气与控制学院 所在专业： 电气工程及其自动化三相有功电度表计量误差分析三相有功电度表计量误差分析Three-phase watt-hour meter measuring error analysis【摘要】 电能计量装置的正确接线是保证正确计量的首要条件。因电能计量装置错误接 线造成计量差错非常常见。 因此， 对电能计量装置错误接线的分析显得尤为重要。本文针对目前广泛应用的三相三线和三相四线电能计量装置接线进行了详细分析。 对各种错误接线情 况进行了深入分析讨论，并找出其修正方法。【关键词】 三相三

2、线；电能计量装置；错误接线；功率因素【 Abstract 】 the correct connection of electric energy metering device is the first condition of guarantee correct measurement. Due to wrong electric energy metering device wiring measurement error is very common. Therefore, the analysis of the electric energy metering device wirin

3、g wrong seems particularly important. In this paper, based on the current widely used three-phase three-wire and three-phase four-wire power energy metering device wiring are analyzed in detail. To all sorts of wrong wiring is carried on the thorough analysis, and find out the correct way.【 key word

4、s 】 three-phase three-wire system ; Electrical energy metering device;Incorrect connection; Power factor.三相有功电度表计量误差分析 电力部门高压输电到用户时， 要对用户的用 电量进行采集计量， 要准确的计量用户用电 量除了采用高精度的电流和电压互感器外， 还要避免计量系统的接线错误， 否则会给用 电部门或用户造成巨大损失， 针对不同的几 种接线方法， 从理论上分析三相有功计量方 法原理并改正其错误接线。 工业常用的三相 三线有功电能表， 其接线并不复杂，可在实 际安装接线时往往由于疏忽，

5、容易产生错误 接线，特别是配有电流互感器和电压互感器 的电能表接线时， 接错机会更多， 导致电能 表有的正转，有的反转，有的不转，正转的电能表也不能保证计量结果与实际功率相 符。有些用电单位甚至通过改变电能表的接 线方式，使电表不转，或者转速减慢，从而 达到窃电的目的。 目前市场上存在的电能表 错接线判定系统全部采用采用硬件+软件的形式，即在电能表回路中串入或并入判定系 统硬件，采集数据，然后加以分析判定。这 种形式存在一个致使的弱点： 仍然存在错接 线的问题， 对判定系统有一定了解的用户仍 然可以通过改变接线方式达到窃电的目的。 因此我们希望能够通过电能表本身采集的 数据分析出接线的情况，即

6、接线是否正确， 及属于哪种接线错误。三相有功电度表计量误差分析1 三相三线电度表接线方式的分 析与判断1.1 三相三线电能表错接线时会产生许 多怪现象：有的不转，有的反转，有的随负 载功率因数角的变化有时正转，有时反转， 有的虽然正转， 但计量出的电量数与实际不 相符。由于电压互感器的电压相序可由相序 表判断，错误的可能性较小。 三相三线有 功电能表的错误接线有 23 种，分析其中一 种：为接入电能表的电压端子的电压相序 为： B C A，且 C相电流反接的错误 接线。 以下为三相三线有功电能表的错误接线图，图 2-1 有功电能表的正确接线图1.2 错误所在由于原来正确的相序为 a bc，而

7、本设计分析的所接入的电压相序为b C a，接入 a相的电压为 UBC，接入 c相的 电压为 UAC。而且 c 想电流反接。 导致电压、 电流都出现了错误。 所计算出的有功功率与 正确的相比出现了很大差距。1.3 分析错误时所测的实际功率 错误接线的实际功率和正确接线的实 际功率差别很大， 由于接入的电压相序和电 流接相都不正确， 所以导致实际的所测出现 了很大偏差： 以下是对错误接线实际功率的 详细分析。1.3.1 画出错误接线的向量图。II三相有功电度表计量误差分析UABI A，第二元件接入 UCBI C。相角差为 60的UbcUab UacUa无功电能表第一元件接入 UBCI A，第二元件

8、接 入 UACI C，有功功率为，无功功率为 。下面分别列出在负 载对称时， 不同接线方式下的三相三线有功 电能表，和 60接线无功电能表的计量功率 表达式及更正系数。UcIbUb1.4.1 A、 C两相元件接错时图 2-2 有功电能表 的正确向量图由于原来正确的相序为 a bc，而本设 计分析的所接入的电压相序为b Ca，接入 a 相的电压为 UBC，接入 c 相的电压 为 UAC。而且 c 想电流反接。导致电压、电 流都出现了错误。 所计算出的有功功率与正 确的相比出现了很大差距。1.3.2 对实际功率的详细分析：P=P1+P2(1) 第一元件接入 I C，第二元件接入I A：根据向量图

9、1( a)得出：有功计量功率为： PI =UABI Ccos(90 - )P=UCBI Acos(90 + )P=P +P =UIcos(90oIa Ubc cos(90) UacIc cos(30 ) oo2UI cos60 cos(30 )oUI cos(30) )+UIcos(90 +)=0式中 P- 第一元件所计有功功率不论角度为多大，转盘转向为正传。P- 第二元件所计有功功率关系：(2) 第一元件接入 -I C，第二元件接入1.4 假设三相负载是平衡对称的，即有如下P- 表计计量总功率-I A时，根据向量图 1( b)得出有功计量功UA=UB=UC=U， I A=I B=I C=I

10、， a= b= c= ，正确的接法为有功电能表第一元件接入率为：III三相有功电度表计量误差分析P =UABI Ccos(90 + )P =UCBI Acos(90 - )P=P +P =UIcos(90 + )+UIcos(90 - )=0以上两种接法，计得有功功率为零， 有功电能表不走， 无法计量有功电量。 由此 也不考虑无功电能表的计量。(3) 第一元件接入 I C，第二元件接入 -I A，根据向量图分析，可知：有功计量功率为： PI=UAB Ccos(90 - )P =UcBI Acos(90 - )P=P +P =UIcos(90 -无功电能表中第一元件通入电压UBC、电流 I C；

11、第二元件通入电压 UAC、电流 -I A， 且由于电压线圈回路中电阻 R的作用， 使电 压磁通向量与电压向量由原来的90变为60，相当于各相元件相应电压相位超前 30角，所以无功功率计算可以写成：Q =UBCI Ccos(150 +30 + )=-UIcos Q =UACI acos(150 +30 + )=-UIcos Q=Q +Q=-2UIcos 式中 Q - 第一元件所计无功功率Q-第二元件所计无功功率Q- 表计计量总无功功率 无功表反转(4) 第一元件接入 -I C，第二元件接入 IA根据向量图分析有功计量功率为： P=UABI Ccos(90 + )P=UCBI Acos(90 +

12、)+UIcos(90 - )=2UIsin IV三相有功电度表计量误差分析P=P+P=2UIcos(90 + )=-2UIsinQ =UACI Acos(150-30)=UIcos(120 - )无功计量功率为：Q=UBCICcos(30-30)=UIcos 此时，无功表反转。Q=UACIAcos(30-30)=UIcos (2) 第一元件接入 I A，第二元件接入-I C 为：Q=Q +Q=2UIcos 这种情况下有功电能表反转，无功表根据向量图分析可知：正转。有功计量功率为：P =UABI Acos(30IC1.4.2 A、C 两相元件极性分别接反时(1) 第一元件接入 -I A，第二元件

13、接入根据向量图分析可知：有功计量功率为：P=UABI Acos(150 )P =UCBI Ccos(150P=P +P =UI-sin30+) (cos30sin )+(cos150-sin150 sin )=-UIsincoscos)无功计量功率为：P=UCBI Ccos(30 )Q =UBCI Acos(90-30P=P +P =UI(cos150cos)=UIcos(60 - )+sin150sin )+(cos30cosQ =UACI Ccos(30+30+sin150 sin )=UIsin )=UIcos(60 + )无功计量功率为：此时，有功表反转，无功表正转。Q =UBCI C

14、cos(90+30)=UIcos(120 )(3) 第一元件接入 -I A，第二元件接入三相有功电度表计量误差分析-I C 为：2 三相四线电度表接线方式的分析与判断根据向量图分析可知：有 功计 量 功 率 为： P=P2.1、三相四线电度表标准接线方式P=P1+P2+P3=UABI Acos(150 -)=U AI Acos A+ UBIBcosB+ U CI Ccos C=3 UI cos P=UCBI Ccos(150 +)无功计量功率为：Q =UBCI Acos(90 +30 +)=UIcos(120 +)Q =UACI Ccos(30 +30 +)=UIcos(60 +)(a)UAA

15、120oIAICUC120oC 120o BIB(b)UB这种情况下有功表和无功表皆反转。根据以上分析，可以归纳出如下结果， 见表 1。表 1 三相三线电能表误接线对应的功率查对表2.2、三相四线电度表电压正相序A、B、 C而电流正相序是 B、 C、A 的接线方式P=P1+P2+P3=UAIBcos（120+B）+ UBICcos（120+C）+ U CIA cos（ 120 + A ）=3 UI cos （120+）=-3 UI cos （60-）故当在 060内，呈反转状态。电流相序有功功率无功功率I C， I A0不考虑-I C， -I A0不考虑I C， -I A2UIsin -2UI

16、cos -I C， I A-2UIsin 2UIcos -I A， I CUIsin VII A， -I C-UIsin -I A， -I C三相有功电度表计量误差分析2.3、三相四线电度表电压正相序A 、B、C而电流正相序是 C、 A、B 的接线方式P=P1+P2+P3=U AICcos（ 120 - C）+ UBIAcos（120-A）+ UCIBcos（ 120 - B）=3 UI cos（120- ）=-3 UI cos （60+）故当 在 02.4、三相四线电度表电压正相序B、 C、A而电流正相序是 A、B、C 的接线方式P=P1+P2+P3=UBIAcos（120-A）+ UCIB

17、cos（120- B）+ U A ICcos（ 120 - C）=3 UI cos（120- ）=-3 UI cos （60+ ）故当 在 030内，呈反转状态。或正或反2.5、三相四线电度表电压正相序B、 C、A30内，呈反转状态。(b)IB负载而电流正相序是 B、 C、A 的接线方式P=P1+P2+P3=U BI Bcos B+ U CI Ccos C+ U AIA cosA=3 UI cos VII三相有功电度表计量误差分析负载2.6、三相四线电度表电压正相序B 、 C、 A而电流正相序是 C、 A、B 的接线方式P=P1+P2+P3=UBICcos（120+C）+ UCIAcos（12

18、0+A）+ UAIBcos（120+B）=3 UI cos （120+C）2.7、三相四线电度表电压正相序C、 A 、 B而电流正相序是 A、B、C 的接线方式P=P1+P2+P3=UCIAcos（120+A）+ U A IB co（s 120+B）+ U BICcos（120+C）=3 UI cos （120+）=-3 UI cos （60-）故当在 060内，呈反转状态。或正或反=-3 UI cos (60- C)故当 在 0 30内，呈反转状态。或正或反2.8、三相四线电度表电压正相序C、 A 、 B负载(a)IA120o而电流正相序是 B、 C、A 的接线方式P=P1+P2+P3 =U

19、CIBcos（120-B）+ UAICcos（120- C）+ U B IA cos（ 120 - A）=3 UI cos（120- ）=-3 UI cos （60+ ）故当 在 030内，呈反转状态。或正或反A120oC 12o0 BICoUBUC(b)IBVIII三相有功电度表计量误差分析负载A120o120oICC 120o BUC(b)UBIB2.9、三相四线电度表电压正相序C、A 、B而电流正相序是 C、 A、B 的接线方式 P=P1+P2+P3=UCICcosC+ UAIAcosA+ U BI BcosB =3 UI cos UIcos + UI(cos120 cos-sin120

20、sin) 13= UI(- cos +sin )+ UIcos +2213UI(- cos -sin )22=0负载(a)UAIA120oA120oICC 120o BUC(b)IBUB负载(a)A2.11、三相四线电度表电压正相序 A 、B、C 而电流反相序是 B、A、C 的接线方式P=P1+P2+P3=UAIBcos（120+B）+ UBIAcos（120 -A）+ UCICcosC=0120o120oICC 12o0 BUBUC(b)IB2.10、三相四线电度表电压正相序A 、B、C而电流反相序是 C、 B、A 的接线方式 P=P1+P2+P3=UAICcos(120- C)+ UBIB

21、cosB+UCIAcos(120+A)=UI(cos120 cos +sin120 sin )+IX三相有功电度表计量误差分析UCUB(b)IB=UBICcos(120+C)+ UCIBcos(120- B)+ U A IA cos A负载=02.12、三相四线电度表电压正相序A 、B 、而电流反相序是 A、 C、B 的接线方式负载P=P1+P2+P3=UAIAcosA+ UBICcos(120+ C)2.14、三相四线电度表电压正相序B、C、AUCIBcos(120- B)UAICcos(120- C)IBUC(b)而电流反相序是 B、A、C 的接线方式P=P1+P2+P3=UBIBcosB

22、+ U CIA cos( 120 + A )+=0负载IAA120o120o2.13、三相四线电度表电压正相序B、C、AC 120o BUBIB而电流反相序是 C、 B、A 的接线方式(b)P=P1+P2+P3三相有功电度表计量误差分析2.15、三相四线电度表电压正相序 B 、C、A 而电流反相序是 A、 C、B 的接线方式P=P1+P2+P3=UBIAcosA+ UCICcos（120+C）+UAIBcos（120- B）=0AICUC2.16、三相四线电度表电压正相序 C、A 、B而电流反相序是 C、 B、A 的接线方式P=P1+P2+P3=UCICcosC+ UAI Bcos（ 120

23、+B）+UBIAcos（120- A）=0XI120oC 120o B120o（b）IBUB2.17、三相四线电度表电压正相序 C、A 、B 而电流反相序是 B、A、C 的接线方式P=P1+P2+P3=U CI Bcos ( 120 - B) + UAIA A+U BI Ccos( 120 +C)=02.18、三相四线电度表电压正相序C、A 、B而电流反相序是 A、C、B 的接线方式P=P1+P2+P3三相有功电度表计量误差分析=0UC(b)UBIB负载IA=UCIAcosA+ UAICcos(120+ C)+UBIBcos(120- B)2.20、三相四线电度表电压反相序 C、B、A 而电流

24、正相序是 B、 C、A 的接线方式P=P1+P2+P3=U CI Bco(s 120- B)+ UBICco(s 120 +C)+ U A IA cos A=0A120oIC120oC 120o B2.19、三相四线电度表电压反相序 C、B 、A 而电流正相序是 A、 B、C 的接线方式UC(b)UBIBP=P1+P2+P3=UCIAcos(120+A) + UBIBcos B+UAICcos(120- C)=02.21、三相四线电度表电压反相序 C、B、A 而电流正相序是 C、A、B 的接线方式P=P1+P2+P3=U CI Ccos C+ UBIAcos（120- A）+UAIBcos（1

25、20+B）=0XII三相有功电度表计量误差分析=U BI Bcos B+ U AICcos(120-C)+UCIAcos(120+A)ICUCUB(b)IB=0负载(a)IA120oIC120ooC 120o B2.22、三相四线电度表电压反相序B、A 、CUC(b)UBIB而电流正相序是 A、 B、C 的接线方式P=P1+P2+P3=UBIAcos(120-A)+ UAIBcos(1202.24、三相四线电度表电压反相序B、A、C+B)+ UCICcos C而电流正相序是 C、A、B 的接线方式P=P1+P2+P3=0U CIBcos( 120 - B)ICUCUB(b)IB=UBICcos

26、(120+ C)+ UAIAcosA+=0负载IAA负载2.23、三相四线电度表电压反相序B、A 、CIC120o120oC 120o B而电流正相序是 B、 C、A 的接线方式UC(b)UBIBP=P1+P2+P3XIII三相有功电度表计量误差分析IA负载A2.27、三相四线电度表电压反相序A、C、B12o0IC 120o B120o而电流正相序是 C、A、B 的接线方式UC（b）IBUBP=P1+P2+P3=UAICcos（120-C）+ UCIAcos（120+A）+ UBIBcosB2.26、三相四线电度表电压反相序A 、C 、B=0而电流正相序是 B、 C、A 的接线方式 P=P1+

27、P2+P3=U A IBcos （120+B）+ UCICcosC+UBIAcos（120- A）=02.28、三相四线电度表电压正相序A 、B、C 而电流正相序是 A、 B、C 且第一相的电流XIV反接的接线方式P=P1+P2+P3三相有功电度表计量误差分析=UAIAcos(180- A)+ UBIBcosB+UCICcosC=- U AIAcos A+ UBIBcosB+ U CI Ccos= UIcos 负载2.30、三相四线电度表电压正相序A、B、C而电流正相序是 A、 B、C 且第三相的电流反接的接线方式P=P1+P2+P3=UAI Acos A+ UBIBcos B+ U CI C

28、cos180- C)2.29、三相四线电度表电压正相序A 、B、C而电流正相序是 A 、B、C 且第二相的电流反接的接线方式P=P1+P2+P3= UIcos (a)=UAIAcosA+ UBI Bcos( 180 - B)+UAUCICcosC= UIcos ICUC (b)2.31、三相四线电度表电压正相序XVIAA120o-IC120o 120oC 120o BA、IUBIBB、C负载三相有功电度表计量误差分析而电流正相序是 A 、B、C 且第二、三相的(a)IA120oUBIB电流反接的接线方式 (反转)P=P1+P2+P3=UAIAcosA+ UBI Bcos( 180 - B)+U

29、CICcos( 180- C)= U A IA cosA - UBIBcosB- U CI Ccos C= -UIcos A-IC120oC 120o BICUC (b)-IA负载负载2.33、三相四线电度表电压正相序 A 、B、C 而电流正相序是 A、 B、C 且第一、二相的 电流反接的接线方式 （反转）P=P1+P2+P3=UAIAcos（180-A）+ UBIBco（s 180- B）+ U CICcosC= -U AIAcosA- UBIBcosB+ U CICcos2.32、三相四线电度表电压正相序 A 、B、C= -UIcos 而电流正相序是 A 、B、C 且第一、三相的电流反接的

30、接线方式 (反转)P=P1+P2+P3=UAIAcos(180- A)+ UBIBcosB+UCICcos( 180- C)= -U AI A cos A+ UBIBcos B- U CI CcosC= -UIcos 负载(a)A120oUA120o120o B-I BICCUC(b)-IA (b)IBUB2.34、三相四线电度表电压正相序A 、B、CXVI三相有功电度表计量误差分析而电流正相序是 A 、B、C 且第相的电流均反接的接线方式 (反转)P=P1+P2+P3=UAIAco(s 180-A)+ UBIBcos(180-B)+ UCICcos(180-C)= -U AIAcos A-

31、UBIBcosB- UCICcosC= -3UIcos 负载(a)ICUC负IAUA IB-UAUB-IA2.36、三相四线电度表电压正相序 A 、B、C 而电流反相序是 C、 B 、A 且第二相的电流2.35、三相四线电度表电压正相序 A 、B、C 而电流反相序是 C、B、 A 且第一相的电流 反接的接线方式 (正转但少计量)P=P1+P2+P3=UAICcos(120- C)+ UBIBcosB+UCIAcos(60 - A)= UAIC(cos120cosC+sin120 sinC)+ UBIBcos B+U CIA (cos60 cos 反接的接线方式 (反转)P=P1+P2+P3=U

32、AICcos(120-C)+ UBIBcos(180- B)+ U CIA cos( 120 + A )13= UI (- cos+sin )+ UI ( -cos2213+0) +UI (- cos -sin )22=- UI Icos - UI Icos =-2 UI Icos C+sin60sin C)= UIUIcos 13(- cos +sin )+2213+UI ( cos+sin )22=3UI sin + UIcos = UI( 3 sin +cos )XVII三相有功电度表计量误差分析载2.37、三相四线电度表电压正相序A 、B、C而电流反相序是 C、B、 A 且第三相的电流

33、2.38、三相四线电度表电压正相序A 、B、C反接的接线方式 （正转少计量）P=P1+P2+P3=U A ICcos( 60 + C) + UBIBcos B+UCIAcos(120+A)1= UI ( cos23sin )+ UIcos + UI2而电流反相序是 C、 B 、A 且第一、三相的 电流反接的接线方式 （正转少计量）P=P1+P2+P3 =UAICcos（60+C）+ UBIBcos B+U CIAcos（ 60 - A ）=2 UIcos - 1 cos -2sin)3 UI sin + UI cos 负载XVIII三相有功电度表计量误差分析2.39、三相四线电度表电压正相序A

34、 、B 、C而电流反相序是 C、B、 A 且第一、二相的3=- UIcos -UI sin2电流反接的接线方式反转）P=P1+P2+P3=UAICcos(120- C)+ UBIBcos( 180-B)+ U CIA cos( 120 + A )-UCUA负载13= UI (- cos +sin )-UIcos +22(a)13UI( - cos-sin)22=- 2UIcos IA-IB-UB60oUC(b)A-IC -IC120oUBIBUAIA(a)-IB2.41、三相四线电度表电压正相序负载而电流反相序是 C、 B 、A 且第一、相的电流反接的接线方式 （ 0）P=P1+P2+P3-U

35、BA120oIC120oC 120o B60oUBUC(b)-IAIBA、B、C=UAICcos(60+C)+ U BIBcos( 180- B)+ U CIA cos( 60 - A)13= UI ( cos-sin )-UIcos + UI2213cos+sin )222.40、三相四线电度表电压正相序A 、B 、C=0而电流反相序是 C、B、 A 且第二、三相的电流反接的接线方式 （反转）P=P1+P2+P3=UAICcos（60+C）+ UBIBcos（180-B)+ U CIA cos( 120 + A )1= UI ( cos23sin )-UIcos + UI213- cos-s

36、in )22XIX三相有功电度表计量误差分析反接的接线方式 （反转）UBIBUC- 负载-IA (b)P=P1+P2+P3=UCIAcos(120+A)+ UBIBcos(180B)+ U A ICcos( 120 - C)=-2 UI cos 负载IA(a)-IB2.42、三相四线电度表电压反相序C、B、-UB而电流正相序是 A 、B、C 且第一相的电流A反接的接线方式 （正转少计量）P=P1+P2+P3120oIC 120o BIC60o120o=UCIAcos(60- A)+ UBIBcos B+UC(b)UBIBUAICcos(120- C)2.44、三相四线电度表电压反相序C、B、A-IA= UI( 3 sin +cos )负载而电流正相序是 A、 B、C 且第三相的电流反接的接线方式 （反转）P=P1+P2+P3=UCIAcos(120+A)+ UBIBcos(180-B)+ UAICcos(60+C)=-UI cos - 3 UI sin 2.43、三相四线电度表电压反相序 C、B 、A 而电流正相