高壓電力計量系統故障分析與檢測

陳雪輝

（廣東電網有限責任公司河源供電局，廣東 河源517000）

0 引言

電力計量系統關系到電力企業的運營和效益，與國家經濟發展和人們生活方式也緊密相聯，如何減少和解決電力計量系統故障是一個值得探討的問題，因此，一套高效穩定的電力計量系統成為電力企業不斷探索的方向。

1 高壓電力計量系統的組成

1.1 電壓互感器

1.1.1 工作原理

電壓互感器的工作原理類似小型變壓器，其一次匝數較多，二次匝數相對較少，且二次負載的阻抗相對較大，以完成電壓變換，同時實現高電壓與低電壓的隔離。

1.1.2 注意事項

電壓互感器在使用過程中二次側不得短路，如果發生短路，將會損壞電壓互感器，甚至影響整個電路的安全運行。此外，二次繞組應該在鐵芯處可靠接地。為了保障測量的準確性，電壓互感器不可以接過多儀表。

1.2 電流互感器

1.2.1 工作原理

電流互感器的作用相當于電流變換器，其一次繞組匝數較少，二次繞組匝數較多，且副邊的導線較細，從而將一次側的大電流變換為二次側的小電流。

1.2.2 注意事項

電流互感器在使用過程中二次回路不得開路，如果發生開路，那么電流將會轉變為磁流，產生較高的電勢，對人身、儀表、裝置都會造成安全威脅。

1.3 電能表

1.3.1 工作原理

電能表包括感應式、電子式、智能式等類型，用來計算用戶所使用的電能，根據用途可以分為單相、三相和特殊用途電能表。單相電能表一般用于220V單相交流用戶，主要分為感應系三磁通型積算式和電子脈沖機械計度式，機械式應用較多，其特點是結構簡單、轉動力矩大、工作可靠。三相電能表分為三相有功電能表和三相無功電能表，三相有功電能表一般用于380V三相交流用戶，主要分為三相二元件和三相三元件兩種，由電流線圈及電磁鐵、電壓線圈及電磁鐵、轉動鋁盤、永久磁鐵、積數器等組成，其連接方式有三相三線制和三相四線制兩種。三相無功電能表是一種特殊用途電能表，分為正弦型、跨相90°／60°這3種，無功電能在電氣裝置本身中不消耗能量，但在電氣線路中會產生無功電流，這些電流會在線路中造成電能損耗，無功電能表可以記錄這一損耗，其一般用于用電量較大的單位。

1.3.2 注意事項

電能表對于電費征收有重要作用，由于運行環境復雜，在計量中也容易出現偏差。電能表常見的故障有電表潛動、電流線圈短路、電壓線圈失壓、電流互感器開路或短路這幾種。

2 高壓電力計量系統故障的主要類型

2.1 電壓互感器的常見故障

電壓互感器的常見故障包括極性接反、二次相間開路、波形畸變等。電壓互感器的故障會對電能計量造成巨大誤差，嚴重時傳變到二次側的電壓在幅值和相位上將嚴重失真，不僅影響計量系統的一次設備，也影響到繼電保護的動作性能。

2.2 電流互感器的常見故障

電流互感器的常見故障包括極性接反、二次相間短路、二次側兩點接地、二次側電流回路故障等。電流互感器的故障可能引起回路測量儀表值異常、元件接口處放電或打火、繼電保護裝置誤動作、繼電器燒毀等，引起計量誤差。

2.3 電能表的常見故障

電能表的常見故障包括表頭故障、計量回路故障、異常發熱和振動、零部件歪斜、觸點接觸不良、電能表卡盤卡字等。電能表是電力計量系統的基本單元，也是高壓電力計量系統中故障頻發的環節，其運行狀況與使用方法、環境因素等都有關系。造成電能表計量誤差的原因是多方面的，包括計量系統內部人為接線錯誤或使用不當、零部件機械損耗造成使用壽命縮短、受其他未知因素如磁場長期影響等。當電能表出現故障時，輕微故障可能導致電量計量不準、精度不高，嚴重時可能造成磁鐵永久退磁、電能表內線圈燒毀，出現整體不可逆的損壞。

3 高壓電力計量系統故障原因分析

3.1 自然原因

電力計量是對用戶用電量的科學合理統計，該工作的核心儀器是電能表。一方面，由于電能表存在生產質量不達標或在長期使用過程中敏感性降低等現象，使其精密度下降，甚至停止工作，從而會導致高壓電力計量系統出現故障；另一方面，如果電能表資料信息不完整，也可能引起計量誤差，如：目前電力計量工作大多采用抄表這一形式完成對用戶用電量的統計，但實際上當電流互感器或電壓互感器出現失靈、接觸不良等情況時，也會影響電力計量的準確度。

3.2 人為原因

接線錯誤會導致電能表電流、電壓故障。此外，接線端子數量增加后極易出現松動或銹蝕，這些情況都會造成電流無法正常流入電力計量系統，從而嚴重影響電能表計量的準確度。另外，計量系統或裝置設計不夠科學、接線沒有通過編號或顏色來進行區別等原因，也很容易造成接線錯誤或不到位，影響電力計量系統的準確性，而且這種誤差也無法及時進行修正。

4 高壓電力計量系統故障的檢測

4.1 電壓回路故障檢測

4.1.1 失壓記錄檢測法

失壓記錄檢測法一般用于采用遠程抄表方式的計量系統。采集器自動檢測三相電壓值，如果存在某相電壓低于額定電壓的30%，這種情況下，可以認為出現了失壓，系統將記錄失壓的次數和時間。

4.1.2 電壓閾值檢測法

測試電能表的相電壓、相電流和功率因數等，根據數據判斷是否有故障發生，并根據故障的不同形式采取不同的檢測方法。當電能表的某相電壓低于額定電壓的60%時，即可認為出現了故障。采用電壓閾值檢測法時，不要讓負荷降為零，以有效避免將停電誤判為竊電的情況，還可以通過電壓線圈是否有電流來判斷計量系統是欠壓故障還是停電事故。

4.2 電流互感器檢測

電流互感器檢測的思路是：通過相位關系來判斷故障，當系統正常時，相位差是較穩定的。一旦電流互感器極性連接出錯，相位差會發生改變。綜合分析，這種方法較為簡單，測量的參數也不多，在回路之間連入電阻，通過測量電阻兩端的電壓就可以判斷系統是否存在故障以及故障的類型。

4.3 六角圖檢測

六角圖檢測是一種比較簡化的檢測方法，先畫出一個標準的六角圖，然后根據相應的測試值與標準六角圖上的值進行對照，從而確定故障。這種方法較為簡單，但是需要測試7個參數。

4.4 接線識別檢測

接線識別檢測是基于電壓信號相位、電流信號相位以及虛擬電壓和虛擬電流相位，實現所有48種接線方式的識別。這種檢測方法的基本思想是通過測量相位之間的關系來確定接線模式的問題，其缺點是過程較為繁瑣。

4.5 電能表檢測

電能表檢測分為兩個步驟，先判斷是否接錯線，再判斷接線方式是否合適。通過短期負荷預測法來判斷是否存在接線錯誤，根據電力系統的歷史負荷情況在一定精度下預測未來某特定時刻的負荷值，通過建立矢量模型將電能表的數據轉換為矢量數據，從而判斷接線方式是否存在問題。

5 結語

高壓電力計量系統由電壓互感器、電流互感器、電能表等構件組成，這些構件任何一個部位出現問題都將導致計量系統出錯。因此，電力計量系統故障種類繁多，給故障分析和檢測帶來了困難，也成為了研究的熱點問題。本文通過對高壓電力計量系統常見故障進行分析，提出了相應的檢測方法。

［1］賀勇.淺談電力計量系統的故障與檢測［J］.中國高新技術企業，2013（25）

［2］鄭燕.淺談電力計量系統的故障與檢測［J］.科技創業家，2013（24）

［3］王昊.電能計量裝置狀態檢查技術的研究［D］：［碩士學位論文］.保定：華北電力大學，2013