摘要：在电力系统中，三相不平衡现象普遍存在于低压配电网及工业用电场景中，尤其在单相负荷占比高的区域更为显著。由于三相电压或电流幅值、相位的不对称，传统电量计量方法可能产生较大偏差...
在电力系统中，三相不平衡现象普遍存在于低压配电网及工业用电场景中，尤其在单相负荷占比高的区域更为显著。由于三相电压或电流幅值、相位的不对称，传统电量计量方法可能产生较大偏差。准确计算三相不平衡条件下的电量，不仅涉及电能质量评估，更直接影响供用电双方的经济结算与设备安全运行。如何构建兼顾精确性与工程实用性的计算模型，成为电力计量领域的关键课题。
相序分解与量测值结合
国家标准GB/T15543-2008定义了基于负序分量与正序分量比值的三相不平衡度计算方法，该方法需测量三相向量幅值及相位信息。国际电工委员会（IEC）采用相似原理，通过旋转算子进行正序、负序分量计算，但需进行复数运算，对测量设备精度要求较高。实际工程中，相位信息的获取存在技术瓶颈，特别是老旧配电网络缺乏同步相量测量装置时，该方法适用性受限。
针对相位测量难题，部分国际组织提出简化算法。IEEE Std.112采用相电压与平均电压差值百分比法，NEMA则基于线电压有效值定义不平衡度。这类方法虽避免了复数运算，但计算误差可能超过5%，尤其在零序分量显著的三相四线制系统中误差更大。近年研究表明，引入零序分量修正系数，采用三相量测值的平方和比值模型，可将误差控制在2%以内，更贴近国标定义的物理本质。
三相四线制特殊模型
我国低压配电网普遍采用三相四线制结构，零序电流路径的存在使得传统三相三线制计算方法失效。T/CPSS1001-2018标准提出的零序分量补偿公式表明，零序电流与负序电流的协同效应会显著改变系统不平衡度。实验数据显示，当零序电流占比超过15%时，忽略其影响将导致电量计量偏差达8%-12%。
针对该特性，学者提出改进型不平衡度计算公式：ε=(I₂² + I₀²)/I₁²，其中I₁、I₂、I₀分别为正序、负序、零序分量有效值。该模型通过量测值平方和消去相位参数，在保留相序分解理论核心的降低对测量设备的要求。某市电网实测案例显示，采用该公式计算的三相不平衡度与国标法误差仅为0.7%，而传统量测值法误差达4.2%。
谐波与不平衡交互影响
非线性负载的普及导致电网谐波污染加剧，谐波分量与基波不平衡产生耦合效应。IEC 61000-4-30标准指出，5次、7次谐波会畸变电流波形，使传统有效值计量产生系统性偏差。某工业园区实测数据显示，谐波畸变率超过8%时，三相电量计量误差可达3%-5%，且随不平衡度增加呈非线性增长。
现代智能电表采用离散傅里叶变换（DFT）进行谐波分离，通过建立谐波-基波联合计算模型，可将计量精度提升至0.5级。实验表明，加入谐波补偿算法后，在THD=15%的工况下，三相电量计量误差从6.3%降至1.2%。但该算法对处理器运算能力要求较高，在低成本计量装置中的应用仍需突破技术瓶颈。
工程实践中的误差控制
配电自动化系统集成相量测量单元（PMU）后，可实现全网不平衡状态的实时监测。某省级电网部署的智能监测平台，通过5ms级数据采样与动态权重分配算法，将区域电量计量误差标准差从1.8kW·h降至0.6kW·h。但设备投资成本与运维复杂度仍是制约技术推广的主要因素。
现场校准规程要求，在负载电流低于标定电流10%或功率因数小于0.5时暂停计量。工程实践中，采用AZC系列智能电容器进行动态补偿，可扩展计量装置的有效工作范围。测试数据显示，补偿后计量装置在0.2Ib负载下的误差从5.6%降至1.8%，功率因数适用范围从0.5扩展至0.3。定期开展红外热成像检测与接线阻抗测试，可降低接触电阻变化引起的计量偏差，某配变台区实施后月均线损率下降2.3个百分点。
