四象无功

对于用电用户供电公司要考核其力率指数并于收费挂钩。如执行力率高于
0.95 奖励，低于 0.95 罚款的政策。对于（图 1-16b）所示用户用电部分可有 3
种计算力率的方法：
第一种情况 第二种情况 第三种情况
( ) cosϕ1 =
P+ Q1 + Q2 + Q3 + Q4 2 + (P + )2
cosϕ 2 =
输入有功（+P）
U
输出无功（-Q）
ⅣⅠ
ϕ
ⅢⅡ
I
输入无功（+Q）
图 1-16a 电能量 四象限测量示意图
PQ
输出有功（-P）
P+
Q5
Q6
Q7
T2
T1
T3
T4 T5
P-
T7 T6
Q1
Q2
Q3
Q4
多功能电能表通信规约对电能测量四象限的定义如（图 1-16）。
图 1-16b 四象限无功应用示意图
首先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。竖轴向上表示输入有功（+P）， 竖轴向下表示输出有功（-P），横轴向右表示输入无功（+Q），横轴向左表示输 出无功（-Q）。
电表可以计量总及 6 个费率的输入/输出有功、输入/输出无功、正向/反向无功及 四象限无功电能，四象限定义详见图 3 所示。 其中： 输入无功电能＝Ⅰ象限无功电能＋Ⅱ象限无功电能； 输出无功电能＝Ⅲ象限无功电能＋Ⅳ象限无功电能； 正向无功电能＝Ⅰ象限无功电能＋Ⅳ象限无功电能； 反向无功电能＝Ⅱ象限无功电能＋Ⅲ象限无功电能。 有功准确度等级为 0.2S、 0.5S 级，无功准确度等级为 1、2 级。无功 1 级是参 照 GB/T17215-1998《1 级和 2 级静止式交流有功电能表》标准中有关 1 级有功 的相关标准进行检定而得到的。 年时区是指在一年当中有若干个日期段，在每个不同的日期段中，对应有不同 的日时段表；而不同的日时段表，对应有不同的费率划分。在普通的年时区之 外还另外划有两类特殊的日期：周休日及公共节假日，它们可以选择对应的日 时段表。日时段是指将一天分为若干个时段，每个时段对应一种费率。
QI=Q1+Q3 第二象限无功如果 QII 表示，QII 应该等于有功为负时，正无功总和，即
QII=Q5+Q7 第三象限无功如果 QIII 表示，按定义 QIII 等于有功为负时，负无功的总和，
即 QIII=Q6
第四象限无功用 QIV 表示，按定义 QIV 等有功为正时，负功总和，则 QIV=Q2+Q4
P+
(Q1 + Q3 )2 + (P + )2
cosϕ =
P+
( ) Q1 − Q2 + Q3 − Q4 2 + (P + )2
第一种情况，相当于威胜公司感性无功等于感性加容性无功的显示模式。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
计算方法与提高利率的目的是吻合的。
第二种情况，相当于止逆无功表，只记正相无功。因为一般用户负载都是感
注： 1.如果取垂直向上作为电压矢量并画出代表单相或三相平衡系统的电流矢量
线，则该电流矢量将指明其它量的状态； 2.本图的参考矢量是电压矢量（取向上为正方向）； 3.电流矢量 I 随相角Φ改变方向；
2.4 三相多功能表四象限无功的定义及各种使用场合： 定义
不同国家对四象限无功的定义不一样。根据电力部行业标准 DL/T645-1997，
I 象限 输入有功功率 P （阻感性负荷）
输入无功功率 Q
II 象限 输出有功功率 P （负荷相当于一台欠励磁发电机）
输入无功功率 Q
III 象限 输出有功功率 P （负荷相当于一台过励磁发电机）
输出无功功率 Q
IV 象限 输入有功功率 （阻容性负荷）
输出无功功率 应用
假定一个用户既用电又发电，是一个双方向用户，安装了一台威胜 DTSD341-IIITH 型能计量正、反相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。其运行情况如（图 1-16b）。
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
在直角坐标系上，纵轴向上，代表正相有功和正相无功，横轴表示时间。 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 把第一象限无功用 QI 表示，从（图 1-16b）看
无功概念比较复杂：对于用电用户来讲，用户是负载，分为感性负载和容 性负载两种，根据 IEC 标准、1972 年 13A 出版物推荐，当负荷是“感性负荷” 时，无功功率为正。容性负荷无功为负。在四象限无功（图 1-16a）上，上半图 （I 、Ⅳ象限）表示了这些情况；对于发电用户来讲，用户是一台发电机，吸 收正无功相当于欠励磁，输出无功（-Q）相当于过励磁。四象限无功含义是；
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。但是就怕有些用户，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 cosϕ2 的方法应该受到奖励。但如果按 cosϕ1 的 办法计算，该用户晚上倒送无功也加上，力率会变小，可能会受罚。因为不管
因为该用户安装的是威胜 DTSD341-IIITH 双方向四相限电子式多功能电能 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。
计量无功主要目的之一是计算 + P2
式中： P----有功功率
Q----无功功率
电压向量用 U 表示，固定在竖轴上。瞬时电流用 I 表示，其位置表示当前
电能的输送方向。如（图 1-16a）中，I 位于第 I 象限，I 与 U 相位角为ϕ（ϕ顺 时针为正），表示输入有功（+P）和输入无功（+Q）。所谓“输入”“输出”是 相对于电网的用户边而言的。对于有功输入，输出的概念很清楚。输入有功功 率的含义就是电网向用户送电，这是一种用电用户。输出有功功率就是用户向 电网送电，这是一种发电用户。