专利名称：一种电力计量中性点漂移试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种低压三相四线计量装置的试验演示装置，尤其涉及一种电力计量中性点漂移试验装置。
背景技术：
目前我们所用的有功电能表有机械式和电子式两种，机械式有功电能表是利用电流电压通过线圈形成磁场，使铝盘转动进行计量；电子式有功电能表是对流过的电流和电压进行采样，取得电压U和电流I等比信号，用专用电能芯片对电压U和电流I做乘法，并对时间进行积分取得动态功率，并将时间内的电度进行累加而计量。这两种计量方式的有功电能表计量时均与通过电能表的电流以及施加在电能表上的电压有关。目前这类低压三相四线计量装置广泛应用于工矿企业三相电计量中。从电能计量原理来讲，在不动计量装置封印的前提下，计量装置是准确计量的，但有的用户利用三相四线供电系统的中性点漂移技术使得加在三相四线有功电能表的三个电压线圈的电压不等和电压相位发生变化，对电能表电压线圈电压高的一相采取不用电或少用电，对电压低的一相或二相则大负荷用电，从而在不动计量装置封印的前提下使得计量装置不能准确计量，达到窃取电能的目的。供电企业职工在现场进行供用电检查时，虽然偶尔会发现用户三相四线电能表供电系统的零线不通，但由于不了解用户使用中性点漂移技术会造成电能表计量不准确，而往往会放弃对用户的供用电装置进一步检查和处理。
发明内容本实用新型的目的是通过简单的电路和仪表，直观显示出中性点漂移技术对电能表计量的影响。一种电力计量中性点漂移试验装置，包括三相四线电源通过总开关K与现场三相四线电线校验仪现场三相四线电能表校验仪尽、三相四线有功电能表尽、负载模块RL-RL依次相连，三相四线有功电能表&后接有一个中性点偏移模块ONO,中性点偏移模块ONO由两个可调阻值的感性阻抗乙和感性阻抗厶组成，可调阻值的感性阻抗乙和感性阻抗厶的各自一端通过两相开关尤分别与三相电中任意两相电接通，可调阻值的感性阻抗乙和感性阻抗厶的各自另一端连接在一起并通过单相开关&与中性线#相连或断开。为了达到更好的演示效果，上述的三相四线有功电能表&的电压线圈输入端与现场三相四线电能表校验仪尽的电压线圈输入端相连；还包括电压测量模块K-K，该电压测量模块v-v由三个交流电压表组成，这三个交流电压表各自一端分别与三相电相连，各自另一端连接在一起并通过转换开关A与中性线#或与中性点偏移模块相连；还包括电压相位角测量模块Φ-Φ，电压相位角测量模块Φ-Φ由相位伏安表、相位伏安表02和相位伏安表0 3组成，相位伏安表的电压输入端U1和U2与三相电U相相连、相位伏安表Φ 2的电压输入端U3和U4与三相电V相相连、相位伏安表Φ 3的电压输入端U5和U6与三相电W相相连；相位伏安表八的电压对比端N1、相位伏安表Φ2的电压对比端N2和相位伏安表03的电压对比端N3连接在一起并与中性线N相连；相位伏安表八的电压对比端O1、相位伏安表02的电压对比端O2和相位伏安表03的电压对比端O3连接在一起并与偏移中性线O相连；相位伏安表Φ 的电流输入输出端I1和I2与负载电路U相感应连接、相位伏安表的电流输入输出端I3和I4与负载电路V相感应连接、相位伏安表03的电流输入输出端I5和I6与负载电路W相感应连接。三相四线有功电能表的功率表达式如下式所示
P= P1 + P2 + P3 = UmX IuX COS^fr + UwXlr x cos卿 + Umx Iwx cos撕电能计量主要取决为加给电能表电压、电流、电压与电流间功率因数值的三要素，一般220伏单相电能表电压线圈的直流电阻约为O. 4 I. 2千欧，3 X 380/220有功电能表 的电压线圈直流电阻为O. 4 O. 8千欧。用户低压电网的零线(N线)在进全密封计量箱PH前的A点断开，又在第一用电屏M1的中性线N上的B点处设置开关A，并在第四用电屏馬的D点引入一接地线来替代低压电网的零线(N线)。当开关&断开，第一用电屏爲的开关尤合上时，中性点偏移模块例(9得电，由于 只接入二个可调阻值的感性阻抗乙和感性阻抗厶，当这二个阻抗与电能表电压线圈回
路阻抗的；、A、厶并联在电网的三相电源上，相当于在星型接法段的同时，给；增加了并联感性阻抗乙、给&增加了并联感性阻抗厶，使得三相的负载不同，造成星形接法的中性点电势不为零而发生漂移形成漂移中性点队就使得计量屏三相四线有功电能表的零线电位也发生漂移，即在三相四线有功电能表功率表达向量图中中性点O在三角形UNV内偏移，因而三相线的U、V、W相与漂移中性点O的电势差发生改变，从而人为造成电能表电压线圈两端的电压由U-N、V-N, FtV变为U_0、V_0、;同时由于偏移中性点O在三角形UNV内偏移，相应的U-0、V-0, W-O的相位角也发生改变，因此三相四线有功电能表的功率表达式中的功率因数值cos Φν、cos Φν, COS0#也要发生变化，通过使三相电中的其中一相集中使用纯电阻负载，另一相使用感性负载，第三相不使用负载，就可以达到减少计量电能的目的。当计量中性点O与接地点D连接开关&开关合上时，中性点O漂移到零线#处，计量屏的三相相电压V-Λ V-0、W-0\m%U-N、KHtV的正常电压，从而用户可以顺利通过供电部门的用电检查。

图I三相四线有功电能表功率表达向量图；图2中性点漂移现场示意图；图3中性点漂移试验电压回路电路图；图4中性点漂移向量图；图5中性点漂移后三相四线有功电能表功率表达向量图；图6中性点漂移试验装置电路图。
具体实施方式
[0020]
以下结合附图具体说明本实用新型装置的工作过程。实施例一一种电力计量中性点漂移试验装置，三相四线电源通过总开关I与现场三相四线电能表校验仪尽、三相四线有功电能表尽、负载模块RL-RL依次相连，三相四线有功电能表E2后接有一个中性点偏移模块ONO,中性点偏移模块ONO由两个并联的可调阻值的感性阻抗乙和感性阻抗厶组成，可调阻值的感性阻抗乙和感性阻抗厶的一端通过两相开关尤分别与三相电中V相电和K相电断开，可调阻值的感性阻抗乙和感性阻抗厶的另一端通过单相开关A与中性线#接通；还包括电压测量模块K-K，电压测量模块K-K由交流电压表K,、交流电压表^和交流电压表匕三个交流电压表组成，交流电压表K7、交流电压表匕和交流电压表V3的其中一端分别与三相电对应相线相连，另一端连接在一起并通过转换开关A与中性线N相连；还包括电压相位角测量模块Φ-Φ，电压相位角测量模块Φ-Φ由相位伏安表、相位伏安表02和相位伏安表03组成，相位伏安表八的电压输入端U1和U2与三
相电U相相连、相位伏安表02的电压输入端U3和U4与三相电V相相连、相位伏安表03的电压输入端U5和U6与三相电W相相连；相位伏安表Φ I的电压对比端N1、相位伏安表Φ 2的电压对比端N2和相位伏安表03的电压对比端N3连接在一起并与中性线N相连；相位伏安表Φ '的电压对比端O1、相位伏安表Φ 2的电压对比端O2和相位伏安表03的电压对比端O3连接与偏移中性线O相连；相位伏安表的电流输入输出端I1和I2与负载电路U相感应连接、相位伏安表的电流输入输出端I3和I4与负载电路V相感应连接、相位伏安表的电流输入输出端I5和I6与负载电路W相感应连接。此时为正常用电情况，中性线N和偏移中性线O通过开关A相连，三相四线有功电能表&和三相四线电线校验仪尽读数相同，表明现场三相四线电能表校验仪尽显示值与三相四线有功电能表Ε2计量负载消耗有功电能的测量值的计量差在规定范围内；交流电压表VI、交流电压表V2和交流电压表V3显示U-N、V-N、W-N的电压，相位伏安表Φ I、相位伏安表Φ 2和相位伏安表Φ 3均显示相同的电压漂移前后相位角=0与相同的各相电压和电流的相位角。实施例二实施例二装置与实施例一装置基本相同，不同之处在于两相开关A分别与三相电中V相电和K相电连通，可调阻值的感性阻抗乙和感性阻抗厶的另一端通过单相开关&与中性线#断开。此时为非正常用电情况，三相四线有功电能表&和现场三相四线电能表校验仪El读数不相同，表明现场三相四线电能表校验仪El显示出三相四线有功电能表E2计量负载消耗有功电能的计量差很大；当转换开关A与中性线N相连，交流电压表K7、交流电压表V2和交流电压表V3显示U-N、V-N, V-N的电压，当转换开关&与偏移中性线O相连时，在中性点偏移模块的作用下，交流电压表K7、交流电压表匕和交流电压表匕显示u-o、v-o, 的电压，并显示出v-o, 三相电压不相等；表明接入三相四线有功电能表&电压线圈两端的电压发生变化，而导致三相四线有功电能表&和现场三相四线电能表校验仪El读数不相同，表明三相四线有功电能表E2不能准确计量负载消耗的有功电能；相位伏安表八的I端、相位伏安表0 2的3端和相位伏安表0 3的5端分别显示U-N、V-N,V-N的相位角和电压-电流的相位角均与实施例一显不的值相同，相位伏安表0 I的2端、相位伏安表0 2的4端和相位伏安表0 3的6端显示的中性点漂移后的U-O、V-O, W-O的相位角和电压-电流的相位角均与实施例一显示的值不同，表明三相四线有功电能表&的电压线圈两端的电压v-ο, V-O的相位角发生变化，三相四线有功电能表&的电压线圈两端的电压与流经三相四线有功电能表&电流线圈的电流的相位角也发生变化。实施例三实施例三装置与实施例二装置基本相同，不同之处在于改变中性点偏移模块ONO的可调阻值的感性阻抗乙和感性阻抗厶大小，相位伏安表的I端、相位伏安表
的3端和相位伏安表0 3的5端显示的U-N、V-N, V-N的相位角和电压-电流的相位角均与实施例二显不的值相同，相位伏安表的2端、相位伏安表Φ 2的4端和相位伏安表Φ 的6端显示的中性点漂移后的U-O、V-O, W-O的相位角和三相四线有功电能表尽的电压线圈两端的电压与流经三相四线有功电能表尽电流线圈的电流的相位角均与实施例二显示的值不同，表明随着可调阻值的感性阻抗乙和感性阻抗厶阻抗的改变，三相四线有功电能表&的电压线圈两端的电压V-Λ v-o, W-O的相位角发生变化，三相四线有功电能表&的电压线圈两端的电压与流经电流线圈的电流的相位角也发生了变化。·[0027]实施例四实施例四装置与实施例三装置基本相同，不同之处在于调节中性点偏移模块ONO的可调阻值的感性阻抗乙和感性阻抗厶，使感性阻抗乙和感性阻抗厶相等并且阻值逐渐减小，在三相电能表达向量图中中性点O从N点开始漂移最终可漂移到达OX点，当并联可调阻值的感性阻抗Z1和Z2远小于三相四线有功电能表E2的电压线圈回路阻抗的Zip Ζ￥,厶时，I,值为220V+110V=330V ;当并联可调阻值的感性阻抗乙和厶远大于三相四线有功电能表尽的电压线圈回路阻抗的4;、厶时，Um值为220V。将中性点O偏移后的电压向量画入中性点漂移后向量图有功电能表功率表达向量图中，可以发现电能表实际计量值与电压回路的输入电压、电流回路流经的电流、以及电压回路的输入电压和电流回路流经的电流的相位角有关。通过向量图和电压相位角测量模
块Φ-Φ的电压-电流的相位角变化，发现 和<)7，为漂移后的相角，前者超前U·，
后者滞后IV。实施例五实施例五装置与实施例四装置基本相同，不同之处在于调节中性点偏移模块ONO的可调阻值的感性阻抗乙和感性阻抗石，使可调阻值的感性阻抗乙和感性阻抗厶相等并且阻值逐渐增加或减少，使得漂移角
Φ汍.■ = 说* =25 °时，W相电压不发生漂移φδιν =0 ° ,中性点O漂移后，
nr^220V+( 11OV-16.67V)=313.33V,^190,532 +16.672 V=I 91.26￥。当三相负载相等，调节电阻负载R1' R2, R3和电动机负载爲、M2, M3使得负载功率因数为I. O时三相四线有功电能表&测量U相使用电能的Q1测量元件与现场三相四线电能表校验仪尽测量U相使用电能的巧测量元件和三相四线有功电能表尽测量V相使用电能的Q2测量元件与现场三相四线电能表校验仪尽测量V相使用电能的A测量元件相比各少计量电量为(220-191. 26Xcos25° ) X 100%+220=21· 20% ;[0035]三相四线有功电能表&测量W相使用电能的Q3测量元件与现场三相四线电能表校验仪尽测量W相使用电能的&测量元件相比多计量电量为(313. 33-220) XcosO。X 100%+220=42· 42% ;三相综合计量误差为42. 42%-2 X 21. 20% = +0. 02%。当三相负载相等，调节电阻负载R1' R2, R3和电动机负载爲、M2, M3使得负载功率因数感性为O. 866 (功率因数角为30° )时三相四线有功电能表&测量U相使用电能的Q1测量元件与现场三相四线电能表校验仪尽显示出测量U相使用电能的巧测量元件相比少计量电量为[220Xcos30° -191. 26Xcos (25° +30° ) ] X 100%+(220Xcos30° ) =42. 42% ；三相四线有功电能表&测量V相使用电能的Q2测量元件与现场三相四线电能表·校验仪尽测量V相使用电能的&测量元件相比多计量电量为[191. 26 X cos (30° -25° )_220Xcos30° ] X 100%+(220 X cos30° )=0.00%;三相四线有功电能表&测量W相使用电能的Q3测量元件与现场三相四线电能表校验仪尽测量W相使用电能的&测量元件相比多计量电量为[313. 33Xcos30° _220Xcos30° ] X 100%+(220Xcos30° ) =42. 42% ；三相综合计量误差为42. 42%-0. 00%-42. 42% = +0. 00%。当三相负载相等，调节电阻负载R1' R2, R3和电动机负载爲、M2, M3使得负载功率因数感性为0.5 (功率因数角为60° )时三相四线有功电能表&测量U相使用电能的Q1测量元件与现场三相四线电能表校验仪尽测量U相使用电能的Λ测量元件相比少计量电量为[220Xcos60° -191. 26Xcos (25° +60° ) ] X 100%+(220Xcos60° ) =84. 84% ；三相四线有功电能表&测量V相使用电能的Q2测量元件与现场三相四线电能表校验仪尽测量V相使用电能的&测量元件相比多计量电量为[191. 26 X cos (60° -25° )_220Xcos60° ] X 100%+(220 X cos60° ) =42. 43% ；三相四线有功电能表&测量W相使用电能的Q3测量元件与现场三相四线电能表校验仪尽测量W相使用电能的&测量元件相比多计量电量为[313. 33Xcos60° _220Xcos60° ] X 100%+(220Xcos60° ) =42. 42% ；三相综合计量误差为84. 84%-42. 43%_42· 42% = -O. 01%。当三相负载相等，通过调节中性点偏移模块ONO的可调阻值的感性阻抗乙和感性
阻抗厶,使感性阻抗乙和感性阻抗厶相等并且阻值逐渐减小,使漂移角Φ况· = Φ况.X'
断变化试验，结果如下
权利要求1.一种电力计量中性点漂移试验装置，包括三相四线电源通过总开关#与现场三相四线电能表校验仪尽、三相四线有功电能表尽、负载模块RL-RL，其特征在于三相四线有功电能表&后接有一个中性点偏移模块OM),中性点偏移模块ONO由两个可调阻值的感性阻抗Z1和感性阻抗厶组成，可调阻值的感性阻抗乙和感性阻抗厶的各自一端通过两相开关A分别与三相电中任意两相电接通，可调阻值的感性阻抗乙和感性阻抗厶的各自另一端连接在一起并通过单相开关A与中性线#相连或断开。
2.根据权利要求I所述的电力计量中性点漂移试验装置，其特征在于所述的三相四线有功电能表A的电压线圈输入端与现场三相四线电能表校验仪尽的电压线圈输入端相连。
3.根据权利要求I或2所述的电力计量中性点漂移试验装置，其特征在于还包括电压测量模块K-K，该电压测量模块K-K由三个交流电压表组成，这三个交流电压表各自一端分别与三相电相连，各自另一端连接在一起并通过转换开关A与中性线ΛΖ或与中性点偏移模块相连。
4.根据权利要求3所述的电力计量中性点漂移试验装置，其特征在于还包括电压相位角测量模块0-0，电压相位角测量模块Φ-Φ由相位伏安表、相位伏安表02和相位伏安表03组成，相位伏安表的电压输入端U1和U2与三相电U相相连、相位伏安表Φ 2的电压输入端U3和U4与三相电V相相连、相位伏安表03的电压输入端U5和U6与三相电W相相连；相位伏安表的电压对比端N1、相位伏安表的电压对比端N2和相位伏安表 的电压对比端N3连接在一起并与中性线N相连；相位伏安表的电压对比端O1、相位伏安表的电压对比端O2和相位伏安表的电压对比端O3连接在一起并与偏移中性线O相连；相位伏安表Φ 的电流输入输出端I1和I2与负载电路U相感应连接、相位伏安表的电流输入输出端I3和I4与负载电路V相感应连接、相位伏安表03的电流输入输出端I5和I6与负载电路W相感应连接。
专利摘要本实用新型提供一种电力计量中性点漂移试验装置，包括三相四线电源通过总开关K与现场三相四线电能表校验仪E1、三相四线有功电能表E2、负载模块RL-RL依次相连，三相四线有功电能表E2后接有一个中性点偏移模块ONO，中性点偏移模块ONO由两个并联的可调阻值的感性阻抗组成，可调阻值的感性阻抗的一端通过两相开关K1分别与三相电中任意两相电接通，可调阻值的感性阻抗的各自另一端连接在一起并通过单相开关K5与中性线N相连或断开。当K1接通、K5断开时，本实用新型能够通过现场三相四线电能表校验仪E1的计量值和三相四线有功电能表E2的计量值的互相比较，直观了解中性点漂移技术对电能表计量的影响。
文档编号G01R35/04GK202710742SQ20122032337
公开日2013年1月30日 申请日期2012年7月5日 优先权日2012年7月5日
发明者余龙辉, 吴丹军, 平莉, 张弦, 高社贤 申请人:江西电力职业技术学院