| 标题 | 基于接线编码的电能计量装置接线分析仪 |
| 范文 | 权学红 吴耀华 黄雅雯 摘要：设计了微机式电能计量装置接线判别的检测方案、接线编码生成规则、硬件系统及软件流程图。该判别装置能提高接线检测方法的效率，显示并更正电能计量装置的错误接线。 关键词：电能计量装置；接线编码；三相三线制；两瓦表法 电能计量装置是电能表、互感器以及互感器到电能表之间连接线的总体。电能计量装置是供电企业计收电费，搞好经济核算的依据。电能计量装置在投运前必须检查其接线是否正确。尽管一切修校好的电能表其基本误差很小，但若错误接线所造成的计量误差可能很大，有时甚至造成电能表停转或反转。对运行中的电能表、经过更换的电能表或互感器以及经过停电检查后的电能表，均须带电检查计量装置接线的正确性。在三相三线制系统中，最简单的情况下也有48种接线可能，其中只有一种接线是正确的，而在其不带电检查接线和带电检查接线过程中所需设备较多，同时对运行人员要求也较高，希望能够减小接线检查过程中的工作量。 一般情况下，在三相三线制电能表测量中，由于电流电压的多种组合，使得三相三线制电能表的接线方式达到48种之多。传统的检测方法是人工利用相量图来分析其接线方式，该方法耗费时间长、效率不高，计量装置分析仪就是针对这种情况而设计的[1]。它是通过设计一个单片机应用系统来实现电能计量装置的接线自动检测、接线正确性判别、错接线显示及更正[2]。 1电能计量装置接线分析仪的基本原理 1.1接线分析仪总体方案 在判定电能计量装置接线是否正确时，人工检测方法是利用两只单相电能表在其电流端保持不动而只改变电压输入端后进行两次测量，然后通过相量图法来确定其接线，最后连接成其正确的接线方式。在不考虑跨线和绕接时，三相三线制电能表有48种接线方式，但其中只有一种接线方式是正确的。当利用单片微机来实现电能计量装置接线检测时，技术核心是如何利用单片机来描述和区分这48种接线方式。48种接线方式至少需要6位二进制代码表示。 1.2接线编码的生成 借鉴人工检测方法的思想，利用两个功率元件在其电流端保持不动而改变电压输入端后进行多次测量来获得接线编码，以表征48种接线方式。接线编码是每个功率元件功率值的状态表示，当功率元件功率值为正值时，编码为“1”；当功率元件功率值为负值时，编码为“0”。以正确接线方式组合为例，其接线编码为： 1）正确接线两元件电压电流接线为[UAB，IA]、[UCB，IC]，两个功率元件功率均为正值，编码为“11”。 2）将电流、电压组合互换，得到[UCB，IA]、[UAB，IC]，两个功率元件编码为“01”。 3）将B相断开，两元件电压电流接线为[UAC，IA]、[UCA，IC]，两个功率元件编码为“11”。综上正确接线的六位编码为“110111”。 2系统设计 2.1系统硬件设计 硬件部分主要包括：微控制器模块、检测模块、电压测量变换电路、电压测量变换电路、功率角测量变换电路、相序测量、互感器接线检测等模块。单片机作为控制器，接受检测部分、电压电流变送电路、功率角测量变换电路和相序测量等信号，进行分析计算，以判斷接线是否正确并给出相应接线方式。接线判断仪硬件原理接线图如图1所示。 系统软件主要包含下列功能模块： （1）初始化程序：包括初值设定、中断初始化、接口芯片初始化设置、通讯方式设置、互感器及相序表指示灯的初始状态等； （2）数据采集和处理程序：线电压的采集、相电流采集、功率角采集等，对于采样得到的数据，计算出电压、电流、功率因数、功率元件有功功率等参数； （3）接线编码生成子程序：利用计算出电压、电流、功率角、功率元件有功功率等参数，形成不同接线方式的具体接线编码； （4）其他功能子程序：包括互感器接线判别、电压相序判别、电压电流换相检测控制子程序等。各子程序协调配合，达到接线判别的目的。主程序流程图及接线编码子程序如图2、图3所示，其他程序流程图从略； （5）键盘与显示程序：根据键盘的扫描情况决定显示相应的系统参数、具体接线方式。 3结语 本文基于接线编码原理设计了电能计量装置接线分析仪，该装置能判断电能表接线是否正确并给出错接线的具体接线方式，实现了接线分析仪的具体功能和控制要求。应当指出，本文限于篇幅仅分析了6位最简编码，实际的接线编码应是综合考虑互感器接线、低功率因数角、电压相序、电表跨线及绕接等的更多位复杂编码，以提高接线分析仪的实用性[6]。 参考文献： [1]李音.三相三线电能计量装置错误接线的简化分析[J].电测与仪表，2006（3）：2426. [2]李建忠.单片微机原理及应用（第二版）[M].西安：西安电子科技大学出版社，2008. [3]宋文军.电能计量装置接线检查与电能表现场校验[M].北京：中国电力出版社，2013. [4]郭芸享.电能表现场校验问题探讨[J].机电信息，2013（33）. [5]谭青，张军，贾海菠.关口电能表现场校验方法分析[J].内蒙古电力技术，2013（04）. [6]王月志.电能计量技术[M].北京：中国电力出版社，2007. 基金项目：国家级大学生创新创业训练计划项目201710720003 作者简介：权学红，女，江苏徐州人，陕西理工大学电气学院2014级在校学生；吴耀华（1970），男，陕西安康人，副教授，研究方向为电力系统保护与控制。 |
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