快速發(fā)現(xiàn)電能計量裝置故障的方法分析

朱俏婷

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司中山供電局，廣東中山528400）

0 引言

近年來，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，電能計量裝置越來越多，電力企業(yè)對經(jīng)濟(jì)效益的考核越來越重視，各電網(wǎng)開發(fā)的計量自動化系統(tǒng)功能都還在完善中，不能直接檢測計量裝置異常。而實際上現(xiàn)場需運維的計量點越來越多，終端質(zhì)量差導(dǎo)致誤報警多且計量裝置管理人員有限。本文利用計量自動化系統(tǒng)的現(xiàn)有功能，在對計量裝置運行特性和故障種類進(jìn)行分析總結(jié)的基礎(chǔ)上，介紹了及時發(fā)現(xiàn)計量裝置故障的三種方法，可對提高現(xiàn)場計量裝置運維效率，推進(jìn)計量自動化系統(tǒng)功能完善起促進(jìn)作用。

1 利用計量自動化系統(tǒng)對應(yīng)母線電量不平衡率計算功能監(jiān)控變電站考核計量點的運行狀態(tài)

變電站母線電量不平衡率是衡量變電站電量供入、供出正常與否的技術(shù)指標(biāo)，是站內(nèi)電量損耗的直觀體現(xiàn)，也是監(jiān)視站內(nèi)計量裝置運行狀態(tài)的重要依據(jù)。在正常運行情況下，同一電壓等級變電站的輸入電量與輸出電量是一個動態(tài)平衡的過程，其母線電量不平衡率會在內(nèi)波動，是一個幾乎穩(wěn)定的數(shù)。所以對母線不平衡率異常進(jìn)行分析，查出異常原因，是及時排除故障，保證設(shè)備穩(wěn)定運行的必要條件。另外，當(dāng)母線不平衡率異常時，可結(jié)合主變變損率進(jìn)行分析，進(jìn)一步縮小設(shè)備故障范圍，從而找出計量裝置異常點。

計量自動化系統(tǒng)根據(jù)采集到的變電站對應(yīng)的電能表行度、互感器倍率等信息，按電壓等級進(jìn)行建模，計算得出每日、每周、每月母線電量不平衡率。按主變電量進(jìn)行建模，計算每臺變壓器對應(yīng)的主變變損率。

通過計量自動化系統(tǒng)變電站母線不平衡率的日報表、周報表、月報表數(shù)據(jù)可以判斷裝置是否存在運行故障。每日監(jiān)控母線不平衡率，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個變電站某電壓等級對應(yīng)的母線電量不平衡率超過±1%時，按以下3個步驟進(jìn)行異常排查：

1.1 核對基礎(chǔ)資料及模型

表碼、倍率、輸入計量點、輸出計量點是計算母線電量不平衡率的基本要素。由于新線路投運未及時在系統(tǒng)維護(hù)檔案更新，以致系統(tǒng)未更改模型；或因計量故障某個或某幾個計量點采集不回數(shù)據(jù)；變電站運行方式改變，均會影響母線電量不平衡率。

1.2 利用主變變損率，分時段、分母線、分線路核對縮小范圍

利用主變變損率進(jìn)行比對，在基礎(chǔ)資料、模型正確的前提下，如果主變變損率正常（正常負(fù)荷，每臺主變變損率在±1%內(nèi)），可以認(rèn)為其各側(cè)電量正常；如果變損率異常，可將主變變高、變中、變低的正、反向電量代入不平衡率異常側(cè)的分析計算，從而找出主變對應(yīng)的計量點計量裝置異常點。母線不平衡率按電壓等級進(jìn)行統(tǒng)計，在實際生產(chǎn)現(xiàn)場，同一電壓等級下可能有幾段母線在運行，比如一般變電站10 kV側(cè)母線都是分段運行的。對于分段運行的母線，根據(jù)下一分級計算各分段母線的電量不平衡率，可以進(jìn)一步縮小故障范圍。注意針對運行方式改變，分段母線并列運行情況，需從其他角度去查找分析。

如果母線不平衡率異常僅發(fā)生在當(dāng)月的某個時段，按周、按日計算母線不平衡率，鎖定異常時間，可以快速分析出異常點。對于整個變電站或單條母線，可按月份比對供入、輸出電量，判斷異常電量的計量點，但該方法受變電站運行方式影響。

1.3 核對異常計量點對應(yīng)的行度、電壓、電流數(shù)據(jù)，進(jìn)一步鎖定故障點

通過系統(tǒng)采集到的行度、電流、電壓、功率等數(shù)據(jù)可以判斷異常發(fā)生的具體原因，從而方便現(xiàn)場快速處理故障。

通過計量自動化系統(tǒng)變電站母線不平衡率的報表數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)異常是相對成熟的變電站計量裝置維護(hù)方式，其相對于傳統(tǒng)的年檢、設(shè)備巡視方法而言，可以快速發(fā)現(xiàn)計量裝置缺陷，減少設(shè)備維護(hù)人員的工作量，重點是利用計量自動化系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，挖掘潛力大。但其對系統(tǒng)維護(hù)人員素質(zhì)要求較高，有些缺陷可能不能及時發(fā)現(xiàn)，例如CT短暫開路、回路接觸不良，且只針對變電站計量裝置故障，無法發(fā)現(xiàn)專變、公變、低壓集抄對應(yīng)的計量裝置設(shè)備缺陷，所以及時發(fā)現(xiàn)電能計量裝置缺陷的方法有待進(jìn)一步研究。

2 設(shè)定閾值由服務(wù)器分析數(shù)據(jù)并提示故障

現(xiàn)場故障多種多樣，但計量裝置的電壓、電流回路，CT、PT及其二次回路一般都按A、B、C三相各自獨立。從概率來講，除極個別案例或人為因素外，故障大部分都發(fā)生在某一相，如某開關(guān)A相CT本體匝間擊穿、某開關(guān)某相PT保險熔斷等。所以，可以利用計量自動化系統(tǒng)主站對采集的各計量點的分相電壓、電流進(jìn)行判斷，通過設(shè)置電流、電壓閾值，從而得出故障點并給予報警提示，可大大減少維護(hù)人員的工作量，縮短故障發(fā)現(xiàn)的周期。自定義報警可以分為遙測電壓報警、遙測電流報警、高供高計電壓報警、高供低計電壓報警、終端全失壓報警等，以下針對各報警類型設(shè)置閾值進(jìn)行討論。

2.1 電流數(shù)據(jù)分析

（1）三相三線V/V接法的高壓計量裝置，當(dāng)A或C相電流長期為0或間斷為0時，系統(tǒng)主站給予報警提示。

（2）三相四線Y/Y接法的低壓計量裝置，當(dāng)A、B或C相電流長期為0或間斷為0時，系統(tǒng)主站給予報警提示。

現(xiàn)場運維人員根據(jù)報警提示到現(xiàn)場處理，檢測計量電流二次回路的各接點接觸是否良好、有否開路或電能表本體有否故障。另外，系統(tǒng)主站報警提示可根據(jù)電能表A～C相電流嚴(yán)重不平衡建立模型，即：電流在0～0.3 A時，不平衡率＞95%；電流在0.3～0.5 A時，不平衡率＞75%；電流在0.5～1.0 A時，不平衡率＞50%；電流值大于1 A時，不平衡率＞25%。

當(dāng)系統(tǒng)提示有報警時，到現(xiàn)場檢查計量裝置本體及計量二次回路，比對高低壓兩側(cè)的電流值，確定其是實際用電不平衡或是故障造成電流不平衡。對由實際用電造成電流不平衡的，及時提示客戶調(diào)整用電設(shè)備的負(fù)荷分布。

當(dāng)系統(tǒng)提示計量裝置電流長期過高（超過表計額定電流值）或接近額定電流，運維人員根據(jù)提示到現(xiàn)場檢查計量裝置，了解用電情況，如有需要提示客戶及時辦理用電增容手續(xù)。

當(dāng)系統(tǒng)提示讀取計量裝置電流值長期處于低負(fù)荷區(qū)域（小于計量裝置標(biāo)定電流10%），運維人員根據(jù)提示到現(xiàn)場檢查計量裝置，并提示客戶辦理用電減量手續(xù)。

2.2 電壓數(shù)據(jù)分析

三相三線V/V接法的高壓計量裝置，在同一時間點，當(dāng)出現(xiàn)AB、CB兩相電壓絕對值相差3 V及以上，或AB、CB元件的其中一相或兩相電壓值低于97 V時，系統(tǒng)給予報警提示，運維人員根據(jù)系統(tǒng)提示分析歷史數(shù)據(jù)，鎖定故障發(fā)生時間。查詢該客戶所在10 kV線路上就近其他同類客戶的電壓數(shù)值情況，變電站其他線路的電壓數(shù)值情況，對該計量點電壓瞬時值進(jìn)行實時召測，初步判斷故障具體情況，到現(xiàn)場處理。

由系統(tǒng)主站服務(wù)器分析電能表電流、電壓數(shù)值并報警可發(fā)現(xiàn)大部分類型的電能計量裝置故障，且大大減少了系統(tǒng)維護(hù)人員工作量，最主要的是利用計量自動化系統(tǒng)分析電流、電壓等原始數(shù)據(jù)，計算量較小，可縮短故障發(fā)現(xiàn)周期。但如果計量裝置發(fā)生全失壓或人為誤操作引起的電量計量異常、竊電，計量自動化的自定義報警無法及時給出提示，可針對以上情況特意根據(jù)專變用戶建立專項數(shù)據(jù)分析機(jī)制，篩選電量異常的客戶。

3 建立專項數(shù)據(jù)分析機(jī)制

主要有負(fù)控管理終端與電能表電量比對專項分析、雙月電量比對專項分析、分時計費用戶對應(yīng)的電能表時鐘超差專項分析、竊電專項分析等。

3.1 負(fù)控管理終端與電能表電量比對

該專項分析主要針對專變用戶，以負(fù)控管理終端為副表作為判斷基準(zhǔn)，分析電能表、負(fù)控管理終端電量的異常原因。比對電能表與負(fù)控管理終端同一時間段的電量增量，如遞增差值大于±10%，對電能表與終端的運行誤差情況進(jìn)行分析，初步判斷后到現(xiàn)場進(jìn)行檢查處理。

3.2 雙月電量比對

該專項分析主要針對故障更換計量裝置、計量裝置批量輪換的用戶，比對更換前后一段時間的遞增電量，如果遞增差值大于±10%，進(jìn)行初步判斷后到現(xiàn)場進(jìn)行檢查處理。

3.3 專變用戶電表時鐘超差

目前計量自動化系統(tǒng)對電能表超差5 min無法遠(yuǎn)程廣播對時，暫未開發(fā)中繼對時功能。分時計費用戶如果對應(yīng)的電能表時鐘超差會引起峰平谷計量差錯，從而導(dǎo)致退補電量電費的產(chǎn)生。為避免這種情況發(fā)生，根據(jù)主站定時召測電能表時間，篩選電能表與負(fù)控終端時間差大于30 min的；如果無法讀取電能表時鐘，用電表峰平谷行度對應(yīng)費率時段判斷是否正確。按用戶計量方式與分時方式、電表時鐘超差程度決定現(xiàn)場處理先后順序。

3.4 竊電分析

在生活中，由于竊電、漏電等行為的存在，供電企業(yè)常蒙受巨大的經(jīng)濟(jì)損失。如何快速發(fā)現(xiàn)竊電情況？可以結(jié)合配網(wǎng)線損分析，比對同期電量，計量點對應(yīng)的電流、電壓、功率因數(shù)進(jìn)行分析。建立專項數(shù)據(jù)分析機(jī)制，篩選電量異常、電能表時鐘超差的大工業(yè)用戶，可以及時發(fā)現(xiàn)電能計量裝置失流、全失壓、人為誤操作引起的電量計量異常、竊電等比較隱蔽的故障，縮短故障發(fā)現(xiàn)時間，保證計量裝置的準(zhǔn)確可靠。

利用計量自動化系統(tǒng)對計量裝置的實時監(jiān)控，對數(shù)據(jù)進(jìn)行二次分析，可以及時發(fā)現(xiàn)計量差錯，減少追補電量產(chǎn)生；縮短故障消缺時間，及時查處竊電行為；提高工作效率，節(jié)約人員成本；及時準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)運行中的故障，避免設(shè)備故障升級、事故范圍擴(kuò)大，節(jié)約設(shè)備成本、維護(hù)成本。

電能計量裝置的安全、穩(wěn)定、準(zhǔn)確運行，是主配網(wǎng)設(shè)備安全的主要影響因素之一，是千家萬戶準(zhǔn)確計費的依據(jù)。一些電能計量裝置小缺陷、小隱患可能會影響整個電網(wǎng)安全運行，例如電能表電壓回路擊穿可能會引起電能表燃燒，如果沒有得到妥善處理，將影響整個變電站設(shè)備的安全。故障發(fā)現(xiàn)的延緩，將導(dǎo)致設(shè)備故障升級及電費結(jié)算異常。所以有效監(jiān)測計量裝置電能計量設(shè)備的運行狀態(tài)，可為電網(wǎng)主配網(wǎng)線損分析工作提供準(zhǔn)確而穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，更可為千家萬戶安全用電、放心用電提供保證。

4 結(jié)語

根據(jù)現(xiàn)場實際經(jīng)驗，筆者圍繞電能計量裝置運行精益管理講解了三種不同的方法。其能高效可靠準(zhǔn)確地鑒別出運行異常的計量裝置和用電異常的客戶，可為現(xiàn)場異常排查工作快速準(zhǔn)確地進(jìn)行提供技術(shù)保障，并節(jié)省大量的人力、物力。