多功能電能表四象限無(wú)功計(jì)量方式及功率因數(shù)的計(jì)算

1、多功能電能表四象限無(wú)功計(jì)量方式及功率因數(shù)的計(jì)算多功能電能表四象限無(wú)功計(jì)量方式及功率因數(shù)的計(jì)算 尹仕紅 摘要 :本文闡述了多功能電能表的含義及無(wú)功電能表計(jì)量理論,介紹了感應(yīng)式無(wú)功電能表的無(wú)功電能計(jì)量方法 ,并通過(guò)對(duì)四象限 無(wú)功的含義及應(yīng)用的介紹指出多功能電能表的四象限無(wú)功計(jì)量能真實(shí)地反映無(wú) 功電能狀態(tài) ,保證無(wú)功計(jì)量的合理性和平均功率因數(shù)的 真實(shí)性 ,以便在實(shí)際工作中正確的使用.關(guān)鍵詞:多功能電能表 ;無(wú)功電能;計(jì)量1 引言 電能作為一種商品已經(jīng)全面走向市場(chǎng)化.商業(yè)化運(yùn)營(yíng)對(duì)電能計(jì)量的準(zhǔn)確性和可靠性提出了更高的要求.隨著電能表技術(shù)的發(fā)展 ,目前已經(jīng)有大量的多功能電能表應(yīng)用于電力計(jì)量,根據(jù)電力行業(yè)標(biāo)

2、準(zhǔn) DL/T614 1997 對(duì)多功能電能表的定義 :凡是由 測(cè)量單元和數(shù)據(jù)處理單元等組成,除計(jì)量有功 （無(wú)功）電能外 ,還具有分時(shí) ,測(cè)量需量等兩種以上功能 ,并能顯示 ,儲(chǔ)存和輸出數(shù) 據(jù)的電能表 都可稱為多功能電能表 .定義中明確四點(diǎn) :由測(cè) 量單元和數(shù)據(jù)處理單元組成；能計(jì)量電能（有功或無(wú)功，或同 時(shí)計(jì)量有功與無(wú)功）;能計(jì)量需量，能分時(shí)，顯示，儲(chǔ)存和輸出 數(shù)據(jù);具有兩種以上功能因?yàn)樵试S有兩種以上功能，所以市 場(chǎng)上的多功能表千差萬(wàn)別,但似乎隨著多功能表用量的增加,隨著用戶對(duì)多功能表的了解越來(lái)越深,而功能越來(lái)越多必是多功能電能表的發(fā)展趨勢(shì) ,目前我局使用的多功能電能表均為全電 子式多功能電能表

3、 ,具有四象限無(wú)功計(jì)量功能 ,為了將四象限無(wú) 功計(jì)量應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際 ,真正體現(xiàn)無(wú)功考核的意義 ,本文分析了 各種用電情況下的無(wú)功計(jì)量 ,具體說(shuō)明在各種情況下應(yīng)采用的無(wú)功計(jì)量算法 .(:os 忙贏3 傳統(tǒng)的無(wú)功計(jì)量方式 傳統(tǒng)的無(wú)功計(jì)量采用機(jī)械感應(yīng)式無(wú)功表電能表進(jìn)行無(wú)功電 能計(jì)量 ,由于感應(yīng)式無(wú)功表只能夠計(jì)量單方向的無(wú)功潮流 ,一一般 感應(yīng)式無(wú)功設(shè)計(jì)有三種計(jì)度方式 :(1) 單向計(jì)度 ,帶止逆 ,只計(jì)量正向無(wú)功電量 ;(2) 雙向計(jì)度 ,不止逆,正反向無(wú)功電量累加或分別計(jì)度 ;(3) 單向計(jì)度 ,不止逆 ,正向電量減反向電量 . 當(dāng)在用電用戶使用傳統(tǒng)感應(yīng)式無(wú)功表時(shí) ,問(wèn)題不犬 ,但在發(fā) 電用戶 ,

4、由于用戶既發(fā)電 ,在停機(jī)時(shí)也用電 ,有下面四種情況存 在:用戶發(fā)電 ,同時(shí)向系統(tǒng)發(fā)送無(wú)功 ;用戶發(fā)電 ,同時(shí)向系統(tǒng)吸無(wú)功 ;用戶用電 ,同時(shí)向系統(tǒng)吸無(wú)功 ;用戶用電 ,同時(shí)向系統(tǒng)送無(wú)功 . 使用感應(yīng)無(wú)功表將無(wú)法區(qū)分上述四種無(wú)功計(jì)量 ,不能體現(xiàn) 功率因數(shù)的真正含義 ,無(wú)法考核用戶功率因數(shù)情況 .2 無(wú)功電能的計(jì)量原理 4 四象限無(wú)功的定義電力系統(tǒng)中 ,不僅要正確記錄有功電能 ,還要記錄無(wú)功電能 ,由此來(lái)求得某一段時(shí)間內(nèi)用戶的平均功率因數(shù) .當(dāng)負(fù)載功率 因數(shù)越低時(shí) ,輸電線路電流會(huì)增大 ,傳輸導(dǎo)線 ,變壓器和發(fā)電機(jī) 都將增加附加的電能損失 :由于電流的加大將造成輸電導(dǎo)線和 電氣設(shè)備導(dǎo)線截面積加大

5、,增加電力設(shè)備的總投資 ;而且線路電 壓損失增大而導(dǎo)致發(fā)電機(jī) ,變壓器和其他電器設(shè)備運(yùn)行電壓的 提高 .所以 ,提高負(fù)載功率因數(shù) ,正確計(jì)量無(wú)功電能有重要的意 義.電力系統(tǒng)中 ,一定容量的同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的視在功率 S 為個(gè)常數(shù)且s=V+O顯然，若無(wú)功功率增大，勢(shì)必相應(yīng)減少有功功率P的發(fā)送容量，而且，經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)距離的輸電線路傳輸大量 的無(wú)功功率 ,必將引起較大的有功 ,無(wú)功損耗和電壓損耗 . 當(dāng)無(wú)功功率不足時(shí) ,電網(wǎng)電壓將下降 ,當(dāng)無(wú)功功率過(guò)多時(shí) , 電網(wǎng)電壓將上升 ,電壓水平的高低會(huì)影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量 ,也會(huì) 影響各類用電設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 .由此看來(lái) ,無(wú)功電能的計(jì)量 對(duì)電力生產(chǎn) ,輸送,消耗過(guò)

6、程中的管理是必要的 .同時(shí),通過(guò)對(duì)用 戶消耗的有功電能w和無(wú)功電能Q的測(cè)量,可考核負(fù)載的平均 功率因數(shù) .即:不同國(guó)家對(duì)四象限無(wú)功的定義不一樣 .根據(jù)電力部行 ,標(biāo)準(zhǔn)DL/T645 1997多功能電能表通信規(guī)約對(duì)電能測(cè)量四象限的 定義如（圖1）.10U圖1電能量四象限測(cè)量示意圖 首先把測(cè)量平面用豎軸和橫軸劃分為四個(gè)象限.右上角為I象限，右下角為U象限,依此按順時(shí)針?lè)较驗(yàn)榇?用象限.豎軸 向上表示輸入有功（+P）,豎軸向下表示輸出有功（一 P）,橫軸向有 表示輸入無(wú)功（+Q），橫軸向左表示輸出無(wú)功（一 Q）. 電壓相量用 U 表示,固定在豎軸上 .電流相量用 I 表示,其 位置表示當(dāng)前電能的輸送

7、方向如（圖1）中,1位于第1象限,U 與I相位角為（順時(shí)針為正）,表示輸入有功（+P）和輸入無(wú) 技功（+Q）我們假設(shè)電能表安裝在用戶側(cè)，所謂輸入,輸出是 相對(duì)于電網(wǎng)的用戶邊而言的 .對(duì)于有功輸入 ,輸出的概念很清 楚.輸入有功功率的含義就是電網(wǎng)向用戶送電 ,這是一種用電用 戶 .輸出有功功率就是用戶向電網(wǎng)送電 ,這是一種發(fā)電用戶 . 無(wú)功概念比較復(fù)雜 :對(duì)于用電用戶來(lái)講 ,用戶是負(fù)載 ,分為 感性負(fù)載和容性負(fù)載兩種 根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn),1972年13A出版物 推薦,當(dāng)負(fù)荷是感性負(fù)荷時(shí),無(wú)功功率為正 .容性負(fù)荷無(wú)功為 負(fù)在四象限無(wú)功（圖1）上，上半圖（I, W象限）表示了這些情 況;對(duì)于發(fā)電用戶來(lái)講

8、 ,用戶是一臺(tái)發(fā)電機(jī) ,吸收正無(wú)功相當(dāng)于 欠勵(lì)磁，輸出無(wú)功（一 Q）相當(dāng)于過(guò)勵(lì)磁.四象限無(wú)功含義是： I象限輸入有功功率P輸入無(wú)功功率Q,用戶為阻感性負(fù) 荷;U象限輸出有功功率P輸入無(wú)功功率Q,用戶負(fù)荷相當(dāng)于臺(tái)欠勵(lì)磁發(fā)電機(jī)；川象限輸出有功功率P輸出無(wú)功功率Q,用戶負(fù)荷相當(dāng)于臺(tái)過(guò)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)；W象限輸入有功功率，輸出無(wú)功功率,用戶為阻容性負(fù)荷 5四象限無(wú)功計(jì)量應(yīng)用無(wú)功計(jì)量的目的是考核力率 ,提高功率因數(shù) ,降低線路損 耗.對(duì)用電戶我們希望用戶就地進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償 ,不希望用戶吸無(wú) 功,也不希望用戶反送無(wú)功 ；對(duì)發(fā)電用戶 ,在發(fā)電時(shí)希望發(fā)送無(wú) 功,在停機(jī)用電時(shí) ,就地補(bǔ)償 .假定一個(gè)用戶既用電又發(fā)電 ,

9、一個(gè) 雙方向用戶 ,安裝了一臺(tái)能計(jì)量正 ,反相有功和四象限無(wú)功的電 子式多功能電能表 .又假定該用戶在用電時(shí) ,使用自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償 裝置對(duì)無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償 ；在發(fā)電時(shí)對(duì)同步電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行自 動(dòng)調(diào)節(jié),調(diào)整無(wú)功輸出 .其運(yùn)行情況如 （圖 2）.尸 f 廠,1, I/nU?】一 ,T/hP 一1（）,n.圖 2 四象限無(wú)功應(yīng)用示意圖 在直角坐標(biāo)系上 ,縱軸向上 ,代表正相有功和正相無(wú)功 ,橫 軸表示時(shí)間 .在0到T2這段時(shí)問(wèn)用戶用電,有功為正，用P+表示，在L到T7這段時(shí)間里用戶發(fā)電，有功為負(fù)，用P_表示 根據(jù)四象限無(wú)功的定義 ,有功為正 ,無(wú)功也為正時(shí) ,為第 1象限無(wú)功，如果把第一象限無(wú)功用 QI

10、表示，即Q=Q+Q3;第二象限無(wú)功如果QU表示,QH應(yīng)該等于有功為負(fù)時(shí)，正無(wú)功總和，即QH =Q+Q第三象限無(wú)功如果Qm表示,按定義Q等于有功為負(fù)時(shí)，負(fù) 無(wú)功的總和,QE =Q第四象限無(wú)功用QW表示,按定義Q等有功為正時(shí)，負(fù)功總和 ,Qiv=Q2+Q4如果安裝使用四象限電子式多功能電能表 ,所以上述六個(gè) 數(shù)據(jù)P+,p-,QI,QH ,Q川,QW都能從該電能表中讀出.計(jì)量無(wú)功主要目的之一是計(jì)算功率因數(shù) .功率因數(shù).小可 由下式求得 :cos(b: J_:/Q2+p2式中 :有功功率 :Q無(wú)功功率對(duì)于用電用戶供電公司要考核其功率因數(shù)指數(shù)并于收費(fèi)掛 鉤.如執(zhí)行功率因數(shù)高于 0.95獎(jiǎng)勵(lì),低于 0.9

11、5罰款的政策 .對(duì)于 (圖 2)所示用戶用電部分可有 3種計(jì)算功率因數(shù)的方法 : 第一種方式 COs: :一V(Q+fQ IV f)+(P)第-ee方式 cos,=,/(Q)+(P+)第三種方式 cos(b J 啊一,/(Q 一 IQn,1)+(P+)第一種方式 ,相當(dāng)于感性無(wú)功等于感性加容性無(wú)功的顯示 模式 .為了降低力率 ,感性無(wú)功和容性無(wú)功都不能大 ,所以需使 用自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置 .這種計(jì)算方法與提高利率的目的是相吻 合的.第二種方式 ,相當(dāng)于止逆無(wú)功表 ,只記正向無(wú)功 .因?yàn)橐话?用戶負(fù)載都是感性的 ,如果不加電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償 ,沒(méi)有容性 無(wú)功，利用這個(gè)公式計(jì)算的結(jié)果與第種情況一樣但

12、是就怕有 些用戶,用手動(dòng)方法進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償電容器的投切 ,白天投上去 , 晚上不拉開(kāi) ,晚上負(fù)載很輕 ,出現(xiàn)倒送無(wú)功 .這種情況下 ,計(jì)算出 的功率因數(shù)大，接近于1,按照cos的方法應(yīng)該受到獎(jiǎng)勵(lì).但如 果按cos（b的辦法計(jì)算，該用戶晚上倒送無(wú)功也加上，功率因數(shù) 會(huì)變小,可能會(huì)受罰 .因?yàn)椴还芪諢o(wú)功 ,還是倒送無(wú)功都會(huì)增 加線損,增高電壓 ,對(duì)電網(wǎng)不利 .所以第一種算法好些 ,反映了功 率因數(shù)的本質(zhì) .第三種方式 ,相當(dāng)于不止逆無(wú)功表 ,倒送無(wú)功 ,電表反轉(zhuǎn) ,計(jì) 算出的功率因數(shù)更小 ,更達(dá)不到考核功率因數(shù)的目的 .對(duì)于發(fā)電用戶供電單位也要考核其功率因數(shù)指標(biāo),也與收費(fèi)掛鉤.但是與用電用戶相反功

13、率因數(shù)越接近1,不是獎(jiǎng)而是罰.也就是說(shuō)供電單位要求發(fā)電廠必須發(fā)無(wú)功 .對(duì)于（圖 2）所示用戶 ,在 T4 1 _7這段時(shí)問(wèn)屬于發(fā)電運(yùn)行 ,計(jì) 算這段時(shí)間的功率因數(shù)也有三種方法 :第四種方式 COS= : ,/（Q+lQm）+（P 一） 第五種方式cos=一V（Q）+（P 一）一第六種方式 cos6-:,/（Q IQI）+（P ）第四種方式 ,相當(dāng)于發(fā)電時(shí)發(fā)送的無(wú)功和不發(fā)無(wú)功并吸無(wú) 功均累加 ,達(dá)不到要求發(fā)電廠多發(fā)無(wú)功的目的 .第五種方式 ,相當(dāng)于止逆無(wú)功表 ,只記發(fā)電時(shí)的發(fā)無(wú)功無(wú) 功 ,可以計(jì)量發(fā)電時(shí)發(fā)電廠向系統(tǒng)發(fā)送的無(wú)功 ,但無(wú)法計(jì)量發(fā)電 時(shí)發(fā)電廠吸收系統(tǒng)的無(wú)功 .第六種方式 ,相當(dāng)于不止逆

14、無(wú)功表 ,倒送無(wú)功 ,電表反轉(zhuǎn) ,發(fā) 電時(shí)如發(fā)電廠吸收系統(tǒng)無(wú)功 ,將與發(fā)送的無(wú)功抵消 ,這樣一來(lái)發(fā) 圓撞 對(duì) 35kV 變電運(yùn)行的問(wèn)題進(jìn)行分析 胡力芳摘要 :在電力系統(tǒng)運(yùn)行中 ,變電運(yùn)行是電網(wǎng)運(yùn)行管理 ,倒閘操作和事故處理的執(zhí)行 機(jī)構(gòu).本文主要對(duì)35kV變電運(yùn)行模式,安全管理 以及運(yùn)行中存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析 .關(guān)鍵詞:電力工程;變電運(yùn)行;管理 刖舌變電運(yùn)行是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的行業(yè) ,在這個(gè)行業(yè)中有技術(shù) 性很強(qiáng),很復(fù)雜的東西,也有技術(shù)性很弱 ,很瑣碎的事情.要把變 電運(yùn)行工作做好 ,不管技術(shù)性強(qiáng)的 ,還是很弱 ,很瑣碎的事情都 不能馬虎 .因?yàn)槊總€(gè)方面都是我們安全運(yùn)行的保障 .往往是一些 細(xì)小的東

15、西沒(méi)有做好 ,便潛伏了隱患 ,最終釀成事故近年來(lái)國(guó)民 經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛 ,電能供需矛盾日趨突出 ,變電所數(shù)量增長(zhǎng)迅速 , 變電運(yùn)行人員日趨緊張 ,為解決運(yùn)行人員不足的矛盾 ,該文主要 分析探討了 35kV 變電運(yùn)行中的一些問(wèn)題 .1 運(yùn)行模式 無(wú)人值班變電所是變電所一種先進(jìn)的運(yùn)行管理模式,以提高變電所設(shè)備可靠性和基礎(chǔ)自動(dòng)化為前提 ,借助微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù) ,由 遠(yuǎn)方值班員取代變電所現(xiàn)場(chǎng)值班員 ,實(shí)施對(duì)變電所設(shè)備運(yùn)行的有 效控制和管理目前隨著高科技的發(fā)展 ,無(wú)人值班變電所已成為趨 勢(shì).但要真正做到安全運(yùn)行 ,無(wú)人值班管理已成為關(guān)鍵問(wèn)題 . 1.1正確理解無(wú)人值班變電所 (1) 無(wú)人值班變電所是一種先進(jìn)的運(yùn)

16、行管理模式.并不是不 需要任何技術(shù)措施的無(wú)人管理 ,相反而是更需要充實(shí)訓(xùn)練有素 的高素質(zhì)人員 ,利用先進(jìn)的設(shè)備 ,互相協(xié)調(diào)共同搞好管理工作 , 以達(dá)到減人增效的目的 .(2) 就現(xiàn)實(shí)來(lái)說(shuō) ,有些改造后的變電所 ,從安全角度看 ,一些 具體操作必須有人員到現(xiàn)場(chǎng) ,再說(shuō)有些設(shè)備隱患并不能通過(guò)自 動(dòng)化系統(tǒng)完全顯示出來(lái) ,為此必須配備人員在場(chǎng) .我公司對(duì)無(wú)人 值班變電所配備兩名人員 ,隸屬供電所 .1.2 明確運(yùn)行管理的職責(zé)分工 責(zé)任不明確就易形成無(wú)人負(fù)責(zé)的局面 ,我們真正做到了職 電廠發(fā)電時(shí)不能吸收無(wú)功 ,必須發(fā)送無(wú)功 ,與要求發(fā)電廠發(fā)電時(shí) 多發(fā)無(wú)功的要求相吻合 .分析四，五，六三種情況后認(rèn)為，按c

17、osb考核發(fā)電用戶比較合理.對(duì)于(圖2)的用戶，在0這段時(shí)間里又用電又發(fā)電,怎樣 考核其功率因數(shù)更合理呢 ?根據(jù)上面的分析我 tl3n 道,作為用電 用戶是我們要求其功率因數(shù)大些 ,作為發(fā)電用戶我們要求其功 率因數(shù)小些 ,互相矛盾 ,因此一定要把用電 ,發(fā)電分開(kāi) .雙方向四 象限電子式多功能電能表能把用電有功數(shù)據(jù)和發(fā)電有功數(shù)據(jù)分 開(kāi).P是用電數(shù)據(jù).P一是發(fā)電數(shù)據(jù).雙方向四象限電子式多功能 電能表也能把該用戶用電時(shí)的無(wú)功和發(fā)電時(shí)的無(wú)功分開(kāi) .Q 和 QW是用電時(shí)的無(wú)功如果令cos(1)1月自表示用電時(shí)功率因數(shù)，cosb 自表示該用戶發(fā)電時(shí)功率因數(shù)，那么利用cos(b月獎(jiǎng)罰該用戶 用電時(shí)的完成功率

18、因數(shù)的情況，用cos61&獎(jiǎng)罰發(fā)電功率因數(shù) 完成情況 .lPcos巾.1 一U麗現(xiàn)在我們?cè)僬f(shuō)明一下 ,如果雙方向電能表不是計(jì)量四象限 無(wú)功 ,而是計(jì)量正向無(wú)功和反無(wú)功 ,就沒(méi)有辦法把該用戶的用電 功率因數(shù)與發(fā)電功率因數(shù)分開(kāi)例如令Q+為正向無(wú)功,Q為反向 無(wú)功,參照(圖 2).Q:QI+Q n筮國(guó)翻 2031年 6 月Q=Q E +Q WQ 包括用電時(shí)吸收的無(wú)功 ,也包括發(fā)電時(shí)吸收所的無(wú)功 ,Q 包括用電時(shí)送出的無(wú)功 ,也包括發(fā)電時(shí)送出的無(wú)功 .沒(méi)辦法求 LH cosb1月和cosbl&來(lái).只能求出總的平均功率數(shù) cOs: ,/(Q+lQI)+(P+1PI) 顯然,這種公式無(wú)法評(píng)估功率因數(shù)的優(yōu)劣 .6 結(jié)束語(yǔ) 綜上所述 ,在既發(fā)電又用電的發(fā)電廠用戶中必須安裝使用 四象限無(wú)