四象限无功的定义及应用

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1、四象限无功的定义及其应用（颜庭乔编）（南京新联电子设备有限公司）1．国家标准定义：无功功率的方向是电能测量中非常重要的概念，其涉及到计量收费、力率奖惩、窃电等关键问题。在实际应用中，笔者发现很多单位和用户对此不是十分了解，有很多人的概念甚至是错误的，不利于工作的开展，因此本文对四象限无功的定义及其应用作一简单介绍。希望能起到抛砖引玉的效果。对于有功功率由于其定义明确，使用中接触较多，大家一般没有什么疑问。但无功功率由于概念本身尚有待商讨，加上又没有行业检定标准，用户的定义同国标也有所出入，目前疑义较多。根据电力部标准

2、《DL/T645-1997多功能电能表通信规约》对电能计量无功四象限的定义如下图：输入有功（＋A）U输出有功（-A）输入无功（＋R）输出无功（-R）Ⅰ（+RL）Ⅳ（-RC）Ⅲ（-RL）Ⅱ（RC）ii顺时针ΦΦ图中：A——有功电能；R——无功电能；RL——感性无功电能；RC——容性无功电能测量平面的竖轴表示电压向量Û（固定在竖轴），瞬时的电流向量用来表示当前电能的传送，并相对于电压向量Û具有相位角Φ，顺时针方向相角为正。把测量平面用竖轴和横轴划分为四个象限。右上角为Ⅰ象限，右下角为Ⅱ象限，依此按顺时针方向为Ⅲ、Ⅳ象限。

3、竖轴向上表示输入有功（+A），竖轴向下表示输出有功（-A），横轴向右表示输入无功（+R），横轴向左表示输出无功（-R）。Ⅰ象限输入有功功率（+A）输入无功功率（+RL）Ⅱ象限输出有功功率（-A）输入无功功率（+RC）Ⅲ象限输出有功功率（-A）输出无功功率（-RL）Ⅳ象限输入有功功率（+A）输出无功功率（-RC）大家知道数学上也有个象限定义，其用直角坐标系的水平轴的正向表示0°，以逆时针方向旋转，0－90°为第一象限，90°－180°为第二象限，180°－270°为第三象限，270°－360°为第四象限，可以发现同上图

4、刚好相反。实际上DL/T645定义的电能四象限矢量图本身也有待商讨之处，首先让我们看上图的第一象限，当电流在一象限时，由于其规定顺时针旋转为正，那么按常理“正”应是超前，一象限是电流超前电压0－90°，根据电工基本理论，容性负载电流超前电压，感性负载电流滞后电压，超前则应是容性，而上图中一象限无功标的是感性，二者相反，因此对于上图规定的瞬时针旋转为“正”的定义应理解为电流滞后电压，而不能按通常经验理解为电流超前电压。现在看来这种表示方法不太容易理解，主要原因是它的定义同人们日常生活的关于“正负”概念以及工程中普遍使用

5、的数学上的四象限表示方法不同，很容易混淆。2在实际中的应用：假定有一个小水电用户，丰水期向电网输电，枯水期从电网受电，安装了一台新联DTSD106-3X型计量正、反向有功和四象限无功的电子式多功能电能表。又假定该用户在用电时，使用自动无功补偿装置对无功进行补偿：在发电时对同步电机的励磁系统进行自动调节，调整无功输出。其运行曲线如图：在0到T4这段时间用户用电，有功为正，用P+表示，在T4到T7这段时间里用户发电，有功为负，用P-表示。根据四象限无功的定义，有功为正、无功也为正时，为第Ⅰ象限无功，如果把第一、二、三、四

6、象限无功用QI、QII、QIII、QIV表示，则根据图3有：QI=Q1+Q3，QII=Q5+Q7，QIII=Q6，QIV=Q2+Q4因为该用户安装的是DTSD106-3X型双方向四象限无功电子式多功能电能表，所以上述六个数据P+、P-、QI、QII、QIII、QIV都能从该电能表中读出。对于用电用户，电力公司的收费是于其力率指数挂钩的。一般执行力率高于0.95奖励，低于则要罚款的政策。对于图中所示用户的用电部分可能有三种计算力率的方法：第一种：第二种：第三种：第一种情况，相当于电表无功计量模式中感性无功等于感性无功加

7、容性无功的模式。为了降低力率，感性无功和容性无功都不能大，所以需使用无功补偿装置。这种计算方法与提高力率的目的是吻合的。第二种情况，相当于止逆无功表，只计正向无功。因为一般用户负载都是感性的，如果不加电容器进行无功补偿，没有容性无功，利用这个公式计算的结果与第一种情况一样。但是有些用户，用手动方法进行无功补偿电容器的投切，白天投上去，晚上不拉开，晚上负载很轻，倒送无功。这种情况下，计算出的力率大，接近于1，按照第二种情况计算应该受到奖励。但如果按第一种情况计算，该用户晚上倒送无功也加上，力率会变小，可能会受罚。因为不

8、管吸收无功，还是倒送无功都会增加线损，增高电压，对电网不利。所以第一种算法好些，反映了力率的本质。第三种情况相当于不止逆无功表，倒送无功，电表反转，计算出的力率更小，更达不到力率考核的目的。对于发电用户供电公司也要考核其力率指标，也与收费挂钩。但是与用电用户的相反，力率越接近1，不是奖而是罚。也就是说供电公司要求发电厂不能全发有功，也必须发无功