冲击负荷对电能计量的影响

冲击负荷对电能计量的影响

孙明斐  姬向珂

国网河南省电力公司汝阳县供电公司

摘要：电力企业通过电能计量设备，可针对用户的线损电量、厂用电量、供电量与发电量进行计量，计量时容易受到外部影响，本文主要结合某轧钢厂的实际用电情况，分析冲击负荷给电能计量活动带去的影响，进而了解如何应对冲击负荷问题，以此实现精准计量电能的目标，提升电能计量的可靠性。

关键词：冲击负荷；电能计量；影响

计量电能时，需要明确冲击负荷给计量工作带去的影响，电能计量是电力企业的重点工作，如果因内部或者外部的影响导致计量不精准，会给供电以及用电双方造成不良影响，因此要做好计量控制工作。现研究电能计量受到冲击负荷的具体影响。

1明确冲击负荷带来的问题

以某轧钢厂的用电情况为例，其主要运用可控型整流供电技术，虽然占有节能优势，但是在进行轧钢加工时，电流会出现较大的变化，甚至产生冲击性电流，通过机组来供电，虽然能够使负荷保持平稳，但是产生的能耗较高，效率极低，因此大部分轧钢厂都不再使用这种供电方式，采用可控硅进行供电时，如果开展轧钢工作，电流负荷存在幅度较大的变化，同时校验仪无法正常工作，难以获得有参考价值的测量结果；停止轧钢后，电流负荷相对平稳，获得与机组供电条件下基本一致的结果。

冲击负荷属于非周期性或者周期性变化较大的负荷，大多出现在使用次数较多或者额定容量较大的用电设备中，比如本文所提到的轧钢厂，其他的还有电弧炉等。相比其他的冲击负荷，虽然出现的时间不长，但在极短的时间内就可超过正常均值的几十倍，导致电力系统产生频率连续振荡的情况，同时电压也会因为受到影响，产生幅度较大的波动，直接威胁电网的正常运行。当过多的冲击负荷产生到电力系统中之后，电力元件将随之形成老化的问题，绝缘性随之降低。电能计量设备受到冲击负荷的影响后，设备容易形成故障，同时计量失准，难以提供可靠的计量结果。如果长期不处理冲击负荷问题，实际用电情况与计量结果不一致。

如果供电系统中存在过多的冲击负荷，电力元件需要面对更为恶劣复杂的运行环境，同时在冲击负荷的持续影响下，系统难以维持原本的可靠性，当处于关键位置上的元件遭受冲击载荷的危害时，设备运行也会随之受到影响，因此无论是为了保障计量精准性还是强化电网的可靠性，都要关注冲击负荷，考虑到电力设备元件因冲击负荷可能出现意外停运或者老化速度加快的情况。另外冲击负荷的生成具有一定的随机性，很难通过直接分析的方式预测其强度大小，因此可以通过概率模型来对冲击负荷的强度与时间进行模拟，以此来明确冲击负荷给电力系统造成的直接影响，了解冲击负荷形成规律，掌握应对方法，减少外部因素给电能计量工作带去的不利影响，正常落实电能计量任务。

2冲击负荷带给电能计量的具体影响

2.1采用比较法进行检测

对供电现场的负荷波形进行记录，使用可控硅供电设备时，电流在主轧钢加工周期中产生速度最快的变化，电流在较短的时间内可从空载值直接变为最大值，约为70A，持续时间为1s，同时电流有效值同样在发生变化，随后电流值境地，空载值约为10A，持续时间是2.5s到3s，进入到后续的轧钢周期，其余周期负荷变动情况与前期的主轧钢周期一致，负荷变化的幅度呈现出逐步减少的趋势。首先可用比较法来确定电能计量受到冲击负荷的影响。

模拟冲击负荷时主要使用继电器与功率源，选择标准功率型电能表，按照虚功率法展开测试，形成电流回路。借助单片机来控制继电器，对其通断进行精准操控，周期动作为先断开1s，再通3s，实现对4s周期的模拟，产生的冲击负荷的持续时间为1s。测试时通过电能表来获得精准结果，测试时间分别设置为300s、100s和10s。测试结果反映电能表本身就无法保持正常的工作状态，形成的误差过大，难以显示误差数值，同时测量的重复性比较差，更换其他型号的电能表后，获得基本一致的测量结果。

2.2采用瓦秒法进行检测

在这一方法中，同样采用单片机来实现对继电器的控制，对现场的冲击负荷情况进行模拟，选择1s的冲击时间，4s的波形周期，实验中使用的控制器还可满足脉冲记录仪的控制需求，形成同步化的脉冲记录。测试时间设置为5分钟时，标准表的实测值为36.492，WS表为9，X表为18.58，WS表的误差为-1.3%，X表的误差为104%；电流数值不变，测试时间延长到60分钟时，标准表的实测值是434.83，WS表的实测值是106.4，X表的实测值为230.8，LG表的实测值105.2，WS表的误差为-2.1%，X表的误差为96.7%，LG表的误差为-3.2%。对比数据发现，X表误差最大，且属于正误差，处于此种负荷条件下，不能正常地对其进行计量。WS表比X表少计量69%的电量，与实际情况之间存在冲突，因此可以确定X表本身就存在设计方面的问题，对比实际使用的表，表型一致，但是出厂时间不同，间隔1年，出厂时间较晚的表可能在原有基础上进行优化调整，因此误差产生变化，X表的实际误差可能是随机的，在一些情况下显示为负误差，在另一些情况下显示为负误差。更换X表后，继续进行测试，将WS表当作标准，发现在这一负荷条件下，电能值的计量结果之间相差36%，因此确定问题出在X表上。

2.3分析检测结果

负荷变化速度相对过快时，电能计量表也应当形成与之对应的响应速度，如果响应速度慢，很难跟上负荷的变动。WS表以数字化采样技术为基本原理，相比同类型的其他设备，具有的采样速度比较快，因此能够对冲击负荷下的电流值进行精准计量，X表采用与WS表一样的技术原理，同样是数字化采样技术，但是采样速度较慢，在实时性方面存在缺陷，同时还有设计错误，因此在形成冲击负荷时，无法将正确的电能值计算出来。LG表通过Hall元件，发挥乘法器的作用，使电流与电压的模拟量作乘法，以此实现快速响应，可以在冲击负荷条件下，完成计量电能值的目标。在对电能值进行计量时还可运用感应式电能表。

选择电能计量设备时，可以调节环流设备的原有相数，将换流装置的脉动数适当增加，以此实现对低频相的控制，使电能计量设备提供更符合真实用电情况的准确数据。对无源滤波法和有源滤波法进行综合应用，做好电气装置的保护工作，避免谐波大量出现，以此将谐波电压有效降低。本文研究的轧钢厂使用两种电能表进行电能计量工作，经过检测发现，WS表在计量电能时有良好的表现，提供更为精准的电能值，X表受到冲击负荷的影响后，无法准确计量，相比之下，WS表更适合被应用到电能计量中，即使出现冲击负荷，也能够满足计量应用与功能需求。冲击负荷的影响范围较大，采用不同原理的多种电能计量表都会因冲击负荷而受到影响，但是具体的影响程度不同，如果负荷变化速度比较快，在选择电能计量表时需要考虑到这方面的影响，分析电能表是否能够达到计量应用标准时，可以将响应速度设置成一个参考指标，根据其响应速度的快慢来进行选择。

3结论

电力企业应结合电力用户的具体情况，为电能计量工作作好技术准备，有效隔绝外部不良影响，对各种用电数据展开精确度较高的计量。本文从冲击负荷的角度，结合轧钢厂的情况，探讨电能计量受到的实际影响，工作人员需要加强对电力系统的管控，及时发现供电问题，选择合适的设备完成计量工作，使计量设备能够在电能计量工作中正常发挥作用，同时依靠技术改造与升级，提升计量水平。

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