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【摘要】阐述了加强电压相序对电能测量影响研究的重大意义，分析了电源相序接入错误对计量的影响，并对常见电能表错误接线进行了分析，提出了减少电压相序对电能测量影响的解决对策。
【关键词】电压；电流；相序；电能；测量
1.引言
在电力系统中，发电量和用电量都是以电能作为计算标准的，因此电能的计量是电力系统重要的计量之一。电能计量是电力企业生产、经营效益的重要衡量指标，同时，电能计量也是电网安全的重要参数。电能计量的准确性、客观性事关电力企业形象，事关公平正义，事关人民群众切身利益[1]，因此，采取切实可行的措施，确保电能计量精准、可靠，意义十分重大。电力系统中电能表的接线与有功功率表的接线基本相同，不同之处仅是电能表所计量的是用电设备在一段时间内消耗的电能，而功率表则是测量相关用电设备在某一时刻的用电速率。三相电路的三相有功功率P等于各相有功功率之和，同样原则也适用于无功功率和视在功率[2]。有功功率的大小等于各相电压、电流与相位角余弦相乘积之和，即：P=UaIacosφa+UbIbcosφb+UcIccosφc，由此可见相位角φ对功率有关键性的影响，进而对电能计量产生重要影响。相序就是相位的顺序，是交流电的瞬时值从负值向正值变化经过零值的依次顺序，电能计量设备接线方式的不同，会导致相序的不同，而对电能计量产生一定的影响，比如电能计量表会因为接线错误，而出现计量过快、过慢，甚至会出现反向计数等问题，因此，必须要高度重视电压相序对电能测量的影响，防止出现因受电压相序的影响而产生电能计量错误。
2.电源相序接入错误对计量的影响
在实际工作实践中，笔者发现很多电工在给用户加装三相电度表的时候，不管是三相三线，还是三相四线，不论是直插式的，还是带互感器式的，就是接上线看一下电表的转动方向，只要符合电表转动方向，就算完成任务。而对于电源相序、互感器变比、导线颜色等情况都不进行认识核对查看，往往会导致电源相序接入错误，影响计量的准确度。本文以三相四线电能表为例，对电压电流相序对电能测量的影响进行研究。
2.1 对有功功率测量的影响
三相四线电能表对电压电流的极性及相位关系要求很严，其进行正确电能计量的首要条件是接入电能表的电压和电流相序为正相序，如果极性接反即电源侧和负载侧接反，则表反指。当表计的接线不变，电源侧的火线地线互换时，电压电流都旋转了180o，则合成力矩不变，表正常运转。对于用三只单相电能表或一只三相三元件表测量三相四线制的电能的情况分析与单相电能表一样。如果用三相二元件电能表测量三相四线制电路中的有功电能时，三相二元件电能表的接线是不接B相电压的，B相电流线圈分别绕在A、C相电流线圈的电磁铁上，但方向相反。则元件所测量的电能总加为三相有功电能。如果A、B、C被换成B、A、C即接线不变而通入的电量变了，则相当于B相和C相电流线圈的磁铁上加上了反方向的A相电流，此时电能表仍正常工作。如果是二元件电能表测量三相三线制电路中的有功电能，其接线原理与测量表计中的三相有功功率表相同，分析结论也与此相同。相序错误的原因是从电源侧过来的线路，把它的A、B、C相接入错误所导致的，如误把B相当做C相等。
由式8可知，这种错误接线方式，可以使无功电能表产生反转，其测量值也非三相电路内的无功电能。
综上所述，在进行电能表安装过程中，要确保电压、电流均按正相序接入电能表，方能确保电能的有效计量和准确性。
3.常见电能表错误接线分析
根据以上计算可知，不同的电能表接线方式，将会导致不同的计量结果，有必要对常见电能表错误接线进行认真分析，充分认清其危害，采取有效措施，加以纠正和避免。
3.1 常见电能表停转错误接线情况
比较常见的错误的接线方式，导致电能表停转的，主要有以下几种比较常见的情况：单相电能表的相线与中性线接反的错误接线，中性线（零线）从电能表引出后，处在开路状态，而负载跨接在相线（火线）之间，用电照样正常，因电能表电流线圈无电流通过而不转。电能表电压连接片脱落的错误接线，导致其电压线圈的相线断开，没有电压，电能表不转[3]。中性线不通过单相电能表的接线方式，该接线方式，电流、电压回路接线完好，电能运行正常，但长时间运行，会使接头部分产生氧化，导致电路不通。在三相电压对称、三相负载基本平衡条件下，三相四线有功电能表电流回路按正相序接线而电压回路是负相序接线时，电能表会出现停转现象。当电流缺相时会导致电能表转慢，当出现开路时，会出现计量减少，全部开路时，会导致电能表停转。
3.2 常见电能表反转错误接线情况
对于单相电能表进出线接反或颠倒的错误接线，其电压线圈仍为正向接线，而电流线圈为反向接线，导致电能表反转，计量不准确[4]。单相电能表相零和进出线均颠倒的错误接线，该电流线圈虽为正向接线，而电压线圈成反向接线，导致电能表反转。三相四线电能表跨相接线，电能表电压正相序C、A、B接入，而电流相序是A、B、C接入，即电能表第一元件是A相电流、C相电压，第二元件是B相电流、A相电压，第三元件是C相电流、B相电压。当在0°～90°范围内（除=60°）时，三相四线有功电能表呈反转状态。当电流互感器二次引线三相或二相均接反时，电能表将出现反转，所计电量为一相电量的反向电量；当三相互感器者接反时，电能表反转，因此计量的电量为三相反向电量。
4.减少电压相序对电能测量影响的解决对策
经过以上分析可知，电压相序对电能测量的影响十分明显，导致电能计量误差，甚至会产生计量错误，因此，采取科学有效的措施，尽可能减少电压相序对电能测量的影响，对提高电能计量水平，促进电力事业可持续发展，具有十分重要的现实意义。
4.1 相序接入情况自动检测
传统的电网相序、缺相检测设备，主要依托简单的电容、电阻等硬件电路来实现，其反应速度慢、检测质量低，一定程度上影响了相序检测的效果。探索高效的相序自动检测方法，提高自动检测水平，对确保电网安全意义重大。 可以采用如图2所示的相序检测电路，实现对三相电源的相序检测。该相序检测电路基本工作原理是：当相序接入正确时，三相电源的A相和B相分别接至a和b两端时，晶体管VBG截止，所以电压继电器KV不产生任何动作；当三相电源相序接反时，即三相电源的A相接至a端，而C相接至b端，此时晶体管VBC导通，电压继电器KV吸合动作，从而实现对相序的检测。
4.2 相序接入错误自动报警
相序接入错误时自动进行报警，是避免发生电网事故的有效保证。可以采用如图3所示的相序检测报警电路，实现对相序接入错误时进行自动报警。相序检测报警电路的采样信号是完全脱离信号设备的，A、B、C分别接在三相电能表电源变压器的二次侧，三相电源经三组变压器后保持相序不变，线电压降为约20V交流电压。该电路的工作原理是：当A、B、C按正确的相序接入电源时，1、2节点之间的电压很小，不能点亮LED灯；当A、B、C与电源相序接错时，1、2节点之间的电压将增大至一定幅度，点亮LED报警。电路中发光二极管LED串联电阻RL构成逆相序指示电路，其作为逆相序检测部分的负载。
4.3 电压相序自动纠正
根据上述分析，相序检测为逆序时，系统发出报警信号，其相序自动矫正电路的工作原理是：首先合上刀开关OS，则控制变压器T1的初级回路通电，它将220VAC变成110VAC。提供电控部分各交流接触器线包工作所需电源，此时交流接触器KM吸合，其主触头KM闭合，负载启动运转。当三相电源的A、B相分别接至相序指示器的a和b两端、零线接至d端时，相序指示器中晶体管VBG截止，所以电压继电器KV不动作，其常闭触头k1和k3闭合将负载电源接通，使其正常工作；当三相电源相序接反时，即三相电源的A相接至a端。而C相接至b端，此时晶体管VBG导通，电压继电器KV吸合动作，其常闭触头k1和k3断开，常开触头k2和k4闭合，使负载的三相电源相序保持不变。两个相序保护继电器按正、反相序接在L1、L2、L3上。利用检测正、反相序的相序继电器来分别控制两个按倒相方式接线的接触器，实现了自动相序识别，即当输入端的交流电相序错相时，其输出端能够将交流电的相序自动予以纠正。当L1、L2、L3为正相序ABC、BCA、CAB时，XJ1的⑤、⑥导通，⑦、⑧断开，XJ2的⑤、⑥保持常开，⑦、⑧保持闭合。此时按下启动按钮SB1，KM1得电。同理，当L1、L2、L3输入为逆相序CBA、ACB、BAC时，XJ2的⑤、⑥导通，⑦、⑧断开，XJ1的⑤、⑥保持常开，⑦、⑧保持闭合。此时按下启动按钮SB1，KM2得电。实现电能计量始终处于正常相序之中，确保了电网计量安全与准确。
5.结束语
电能计量接线错误是很容易发生的问题，一旦出现问题就会对计量准确性和电网及其附属设施的安全造成一定威胁，因此，必须要高度重视接线错误问题。在日常工作中，一方面要加强对相关现场作业人员的培训，提高其业务技能，尽可能减少误接线的机率；另一方面要强化各级，特别是现场作业人员的责任心，牢固树立责任意识，提高接线准确度，减少电能损失。本文首先阐述了加强电压相序对电能测量影响研究的重大意义，分析了电源相序接入错误对计量的影响，并对常见电能表错误接线进行了分析，提出了减少电压相序对电能测量影响的解决对策，经过实践检验，这些相序自动纠正电路具有良好的可靠性，有较好的推广应用价值。
参考文献
[1]张锦萍.浅析电压相序对三相三线电能表计量的影响[J].四川水力发电，2011（03）.
[2]韩帅，朱振军.三相三线计量装置接线故障简化分析[J].山东电力技术，2011（03）.
[3]刘祎.浅析电能计量装置错误接线[J].科技与企业，2012 （18）.
[4]刘祎.浅谈安装电能计量装置时应注意的技术问题[J].科技与企业，2012（18）.
作者简介：何宏华（1962—），男，广西河池人，讲师，高级技师，广西电力职业技术学院副院长，研究方向：电气自动化及继电保护技术。
【关键词】电压；电流；相序；电能；测量
1.引言
在电力系统中，发电量和用电量都是以电能作为计算标准的，因此电能的计量是电力系统重要的计量之一。电能计量是电力企业生产、经营效益的重要衡量指标，同时，电能计量也是电网安全的重要参数。电能计量的准确性、客观性事关电力企业形象，事关公平正义，事关人民群众切身利益[1]，因此，采取切实可行的措施，确保电能计量精准、可靠，意义十分重大。电力系统中电能表的接线与有功功率表的接线基本相同，不同之处仅是电能表所计量的是用电设备在一段时间内消耗的电能，而功率表则是测量相关用电设备在某一时刻的用电速率。三相电路的三相有功功率P等于各相有功功率之和，同样原则也适用于无功功率和视在功率[2]。有功功率的大小等于各相电压、电流与相位角余弦相乘积之和，即：P=UaIacosφa+UbIbcosφb+UcIccosφc，由此可见相位角φ对功率有关键性的影响，进而对电能计量产生重要影响。相序就是相位的顺序，是交流电的瞬时值从负值向正值变化经过零值的依次顺序，电能计量设备接线方式的不同，会导致相序的不同，而对电能计量产生一定的影响，比如电能计量表会因为接线错误，而出现计量过快、过慢，甚至会出现反向计数等问题，因此，必须要高度重视电压相序对电能测量的影响，防止出现因受电压相序的影响而产生电能计量错误。
2.电源相序接入错误对计量的影响
在实际工作实践中，笔者发现很多电工在给用户加装三相电度表的时候，不管是三相三线，还是三相四线，不论是直插式的，还是带互感器式的，就是接上线看一下电表的转动方向，只要符合电表转动方向，就算完成任务。而对于电源相序、互感器变比、导线颜色等情况都不进行认识核对查看，往往会导致电源相序接入错误，影响计量的准确度。本文以三相四线电能表为例，对电压电流相序对电能测量的影响进行研究。
2.1 对有功功率测量的影响
三相四线电能表对电压电流的极性及相位关系要求很严，其进行正确电能计量的首要条件是接入电能表的电压和电流相序为正相序，如果极性接反即电源侧和负载侧接反，则表反指。当表计的接线不变，电源侧的火线地线互换时，电压电流都旋转了180o，则合成力矩不变，表正常运转。对于用三只单相电能表或一只三相三元件表测量三相四线制的电能的情况分析与单相电能表一样。如果用三相二元件电能表测量三相四线制电路中的有功电能时，三相二元件电能表的接线是不接B相电压的，B相电流线圈分别绕在A、C相电流线圈的电磁铁上，但方向相反。则元件所测量的电能总加为三相有功电能。如果A、B、C被换成B、A、C即接线不变而通入的电量变了，则相当于B相和C相电流线圈的磁铁上加上了反方向的A相电流，此时电能表仍正常工作。如果是二元件电能表测量三相三线制电路中的有功电能，其接线原理与测量表计中的三相有功功率表相同，分析结论也与此相同。相序错误的原因是从电源侧过来的线路，把它的A、B、C相接入错误所导致的，如误把B相当做C相等。
由式8可知，这种错误接线方式，可以使无功电能表产生反转，其测量值也非三相电路内的无功电能。
综上所述，在进行电能表安装过程中，要确保电压、电流均按正相序接入电能表，方能确保电能的有效计量和准确性。
3.常见电能表错误接线分析
根据以上计算可知，不同的电能表接线方式，将会导致不同的计量结果，有必要对常见电能表错误接线进行认真分析，充分认清其危害，采取有效措施，加以纠正和避免。
3.1 常见电能表停转错误接线情况
比较常见的错误的接线方式，导致电能表停转的，主要有以下几种比较常见的情况：单相电能表的相线与中性线接反的错误接线，中性线（零线）从电能表引出后，处在开路状态，而负载跨接在相线（火线）之间，用电照样正常，因电能表电流线圈无电流通过而不转。电能表电压连接片脱落的错误接线，导致其电压线圈的相线断开，没有电压，电能表不转[3]。中性线不通过单相电能表的接线方式，该接线方式，电流、电压回路接线完好，电能运行正常，但长时间运行，会使接头部分产生氧化，导致电路不通。在三相电压对称、三相负载基本平衡条件下，三相四线有功电能表电流回路按正相序接线而电压回路是负相序接线时，电能表会出现停转现象。当电流缺相时会导致电能表转慢，当出现开路时，会出现计量减少，全部开路时，会导致电能表停转。
3.2 常见电能表反转错误接线情况
对于单相电能表进出线接反或颠倒的错误接线，其电压线圈仍为正向接线，而电流线圈为反向接线，导致电能表反转，计量不准确[4]。单相电能表相零和进出线均颠倒的错误接线，该电流线圈虽为正向接线，而电压线圈成反向接线，导致电能表反转。三相四线电能表跨相接线，电能表电压正相序C、A、B接入，而电流相序是A、B、C接入，即电能表第一元件是A相电流、C相电压，第二元件是B相电流、A相电压，第三元件是C相电流、B相电压。当在0°～90°范围内（除=60°）时，三相四线有功电能表呈反转状态。当电流互感器二次引线三相或二相均接反时，电能表将出现反转，所计电量为一相电量的反向电量；当三相互感器者接反时，电能表反转，因此计量的电量为三相反向电量。
4.减少电压相序对电能测量影响的解决对策
经过以上分析可知，电压相序对电能测量的影响十分明显，导致电能计量误差，甚至会产生计量错误，因此，采取科学有效的措施，尽可能减少电压相序对电能测量的影响，对提高电能计量水平，促进电力事业可持续发展，具有十分重要的现实意义。
4.1 相序接入情况自动检测
传统的电网相序、缺相检测设备，主要依托简单的电容、电阻等硬件电路来实现，其反应速度慢、检测质量低，一定程度上影响了相序检测的效果。探索高效的相序自动检测方法，提高自动检测水平，对确保电网安全意义重大。 可以采用如图2所示的相序检测电路，实现对三相电源的相序检测。该相序检测电路基本工作原理是：当相序接入正确时，三相电源的A相和B相分别接至a和b两端时，晶体管VBG截止，所以电压继电器KV不产生任何动作；当三相电源相序接反时，即三相电源的A相接至a端，而C相接至b端，此时晶体管VBC导通，电压继电器KV吸合动作，从而实现对相序的检测。
4.2 相序接入错误自动报警
相序接入错误时自动进行报警，是避免发生电网事故的有效保证。可以采用如图3所示的相序检测报警电路，实现对相序接入错误时进行自动报警。相序检测报警电路的采样信号是完全脱离信号设备的，A、B、C分别接在三相电能表电源变压器的二次侧，三相电源经三组变压器后保持相序不变，线电压降为约20V交流电压。该电路的工作原理是：当A、B、C按正确的相序接入电源时，1、2节点之间的电压很小，不能点亮LED灯；当A、B、C与电源相序接错时，1、2节点之间的电压将增大至一定幅度，点亮LED报警。电路中发光二极管LED串联电阻RL构成逆相序指示电路，其作为逆相序检测部分的负载。
4.3 电压相序自动纠正
根据上述分析，相序检测为逆序时，系统发出报警信号，其相序自动矫正电路的工作原理是：首先合上刀开关OS，则控制变压器T1的初级回路通电，它将220VAC变成110VAC。提供电控部分各交流接触器线包工作所需电源，此时交流接触器KM吸合，其主触头KM闭合，负载启动运转。当三相电源的A、B相分别接至相序指示器的a和b两端、零线接至d端时，相序指示器中晶体管VBG截止，所以电压继电器KV不动作，其常闭触头k1和k3闭合将负载电源接通，使其正常工作；当三相电源相序接反时，即三相电源的A相接至a端。而C相接至b端，此时晶体管VBG导通，电压继电器KV吸合动作，其常闭触头k1和k3断开，常开触头k2和k4闭合，使负载的三相电源相序保持不变。两个相序保护继电器按正、反相序接在L1、L2、L3上。利用检测正、反相序的相序继电器来分别控制两个按倒相方式接线的接触器，实现了自动相序识别，即当输入端的交流电相序错相时，其输出端能够将交流电的相序自动予以纠正。当L1、L2、L3为正相序ABC、BCA、CAB时，XJ1的⑤、⑥导通，⑦、⑧断开，XJ2的⑤、⑥保持常开，⑦、⑧保持闭合。此时按下启动按钮SB1，KM1得电。同理，当L1、L2、L3输入为逆相序CBA、ACB、BAC时，XJ2的⑤、⑥导通，⑦、⑧断开，XJ1的⑤、⑥保持常开，⑦、⑧保持闭合。此时按下启动按钮SB1，KM2得电。实现电能计量始终处于正常相序之中，确保了电网计量安全与准确。
5.结束语
电能计量接线错误是很容易发生的问题，一旦出现问题就会对计量准确性和电网及其附属设施的安全造成一定威胁，因此，必须要高度重视接线错误问题。在日常工作中，一方面要加强对相关现场作业人员的培训，提高其业务技能，尽可能减少误接线的机率；另一方面要强化各级，特别是现场作业人员的责任心，牢固树立责任意识，提高接线准确度，减少电能损失。本文首先阐述了加强电压相序对电能测量影响研究的重大意义，分析了电源相序接入错误对计量的影响，并对常见电能表错误接线进行了分析，提出了减少电压相序对电能测量影响的解决对策，经过实践检验，这些相序自动纠正电路具有良好的可靠性，有较好的推广应用价值。
参考文献
[1]张锦萍.浅析电压相序对三相三线电能表计量的影响[J].四川水力发电，2011（03）.
[2]韩帅，朱振军.三相三线计量装置接线故障简化分析[J].山东电力技术，2011（03）.
[3]刘祎.浅析电能计量装置错误接线[J].科技与企业，2012 （18）.
[4]刘祎.浅谈安装电能计量装置时应注意的技术问题[J].科技与企业，2012（18）.
作者简介：何宏华（1962—），男，广西河池人，讲师，高级技师，广西电力职业技术学院副院长，研究方向：电气自动化及继电保护技术。