電能計量裝置故障及異常分析方法的研究

摘 要：在電能計量過程中，有時會出現(xiàn)電能計量裝置難以準確計量真實電量數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象多是由于計量裝置故障或者計量裝置接線錯誤引起的。目前電能計量裝置的運行狀態(tài)的診斷通常需要通過現(xiàn)場的校驗和檢測來完成，這樣的診斷方式操作程序復雜、時效性不高，因此我們急需探索出一種快速高效的異常情況分析方法。文章主要闡述了計量裝置故障的類型，探討電能計量裝置的異常情況分析方法，對常見的電能計量裝置異常情況分析方法進行了初步研究。

關鍵詞：電能計量裝置；故障；分析方法；異常

1 計量裝置故障

1.1 表計故障

電能表是計量電能的核心部分，沒有電能表就沒法實現(xiàn)電量的計量和直接只管判讀。表計故障在各種故障現(xiàn)象中較為常見，表計故障原因繁多，并且導致故障的原因不同故障表現(xiàn)出來的現(xiàn)象也不同。電能表常見故障包括：屏幕故障、計度器故障、硬件故障、電池故障、存儲設備故障、通訊模塊故障、應用程序出錯，以及因電子元件老化或者損壞導致的故障等。

1.2 互感器故障

互感器是大容量用電客戶電能計量所必須使用的設備，它扮演整個計量二次回路電源的角色，沒有它便無法匹配到合適規(guī)格的電能表，以至于無法計量。互感器的故障在各種故障中出現(xiàn)比例相對較少，但是其故障原因卻呈顯出多樣性的特征。一般情況下，互感器比較容易發(fā)生的故障包括：電流互感器二次開路、互感器受到天氣影響局部放電現(xiàn)象、匝間短路、電壓互感器鐵磁諧振及串聯(lián)鐵磁諧振等。另外，由于磁場不均勻導致的異常現(xiàn)象、鐵芯過飽和導致的異常現(xiàn)象，以及因電壓互感器一次熔絲熔斷而感應出的瞬間高壓引起互感器的內部絕緣破壞等。相對來說，互感器的故障更為復雜和多樣，診斷和處理的程序也更為復雜。因此，對互感器故障的診斷和處理工作需要有一定的技術性要求。

1.3 接線盒故障

接線盒的存在是為了方便運行中的表計故障后的更換以及周期校驗。計量回路中任何設備、器件的故障都會引發(fā)錯誤計量，而接線盒故障更是占到所有故障的百分之四十左右。一般來說，接線盒故障的產(chǎn)生是由于接線盒內部的接線端的螺絲發(fā)生松動，或者短接片緊固螺絲松脫進而導致接線盒的故障。另外，接線盒由于長時間運用，使用壽命縮短，接線盒處于高粉塵、高濕度的環(huán)境等也是導致故障的重要原因。如果一次負荷長時間處于重負荷情況下工作時，互感器二次側的輸出電流也接近于額定輸出電流，這么大的電流長時間通過接線盒時，由于電線和螺絲的接觸點處接觸電阻較大，就會造成嚴重的發(fā)熱。這些熱量不能及時的散發(fā)出去就會導致接線盒的金屬部件和塑料材料受熱變形，進而使得接頭逐漸松動，在后續(xù)的使用過程中產(chǎn)生火花，導致接線盒發(fā)生故障。另外，由于接線盒的使用時間過長，接線盒長時間暴露在空氣中，其部分元件逐漸被氧化，導致基本形態(tài)發(fā)生變化，出現(xiàn)接觸不良等問題。最后，人為破壞也是導致接線盒故障的因素，由于工作人員在安裝過程中發(fā)生失誤，例如螺絲沒有被擰緊等，接線端子沒有真實、穩(wěn)固地連接，也會導致接線盒發(fā)生故障。

1.4 終端故障

終端的設置是為了提高我們的電網(wǎng)智能化，實現(xiàn)計算機自動化后臺抄表，減輕一線抄表員的工作壓力，同時可以方便我們隨時監(jiān)控用戶的用電情況方便我們發(fā)現(xiàn)異常情況。但是終端的電流回路是和電能表的電流回路串聯(lián)在一起的，因此終端的故障也可能會導致電能計量的故障，終端故障可能會造成我們對實際計量準確性的誤判。終端容易發(fā)生的故障包括電源故障、通訊故障以及抄表故障等。終端故障的判定相對比較簡單，但想要卻確認原因仍舊需要實地的判定和分析，其分析方法和診斷的準確性高度依賴于工作人員的知識儲備和工作經(jīng)驗，所以年輕的工作人員可能不能很好的解決終端故障問題。

2 電能計量裝置異常問題研究現(xiàn)狀

針對實際生產(chǎn)中所遇到的問題來開發(fā)出一種實用的接線分析系統(tǒng)就顯得很有必要，令人欣慰的是目前市面上出現(xiàn)了部分廠家開發(fā)的專用設備，可以幫助工作人員省時省力的快速解決部分問題。但電能量計異常量的診斷以及電量退補的運算分析仍舊是以理論數(shù)據(jù)和研究較多，在設備和應用程序上也仍舊處于仿真的階段，并且集中在以電能計量誤差和實際電量的計算以及電量的退補方面。僅有的專門針對電能計量異常接線的系統(tǒng)，也大多僅局限在供電體系內幫助工作人員完成相關的運算。真正能夠運用于現(xiàn)場的實際分析和運算的系統(tǒng)仍然極少。電能計量裝置異常問題的研究依然是漫長的過程，需要專業(yè)人員持續(xù)地投入。

3 計量裝置異常情況分析方法研究

計量裝置的異常雖然類型多樣，但最終的診斷和處理都會涉及到電流量和電壓量。凡是處于運行狀態(tài)的計量裝置，一旦出現(xiàn)故障或異常就一定會通過電壓或電流反映出來。因此，我們此次算法的研究也是主要依據(jù)電流和電壓的信息進行算法的設計，先對電壓電流信息進行采集，然后通過編程的手段將分析法方法固化成優(yōu)化的解算程序，經(jīng)過CPU單元的高頻運算就可以將計量裝置的故障和異常情況以圖形化的界面展現(xiàn)出來。

目前異常分析的技術主要有四個特征。一是收集用電客戶電能計量點及裝置的基本信息。二是依據(jù)實際要求，對檢測的時空范圍進行適當?shù)財U大或縮小變換并進行全面分析。三是將數(shù)據(jù)分析的信息可進行多層次的配置和累積，交叉引用和綜合評測。四是根據(jù)情況每個用戶的實際情況確定重要的閥值，建立關鍵的仿真分析系統(tǒng)。

3.1 規(guī)律性非連續(xù)算法

規(guī)律性非連續(xù)算法是指在設計的技術方案中，對計量表計的電壓向量、電流向量的變化等進行分析。規(guī)律性是指在分析信息的過程中，依據(jù)數(shù)據(jù)的密集程度，將保存下來的且持續(xù)一段時間的不正常數(shù)據(jù)與恢復到正常狀態(tài)后的數(shù)據(jù)對比，判定出相應結論，并將此結論保存下來。隨后，在運行過程中再次出現(xiàn)這類不正常現(xiàn)象，通過與已經(jīng)保存的數(shù)據(jù)進行相似性分析一般就可將這種情況確定為用電的異常。

在這種狀態(tài)持續(xù)的過程中，頻率和數(shù)據(jù)等會出現(xiàn)規(guī)律性的變化。而非連續(xù)性是指，相關的數(shù)據(jù)在某個時間點或某個較短的時間段內出現(xiàn)突然變化，與之前的規(guī)律性有明顯不同，并且這種狀態(tài)大多也能夠持續(xù)一段時間。非連續(xù)性算法的工作過程大致如下：首先獲取計量點曲線的數(shù)據(jù)；然后對曲線數(shù)據(jù)進行智能分析和研究，發(fā)現(xiàn)其中的異常曲線同時將獲取的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中；最后，將計量點的異常數(shù)據(jù)圖形化輸出。

3.2 分類連續(xù)差值算法

分類連續(xù)差值算法包括兩個部分。第一是對電壓量值進行研究的部分，對表計電壓信息進行分類。通常是指依據(jù)不同的參考對象，對不同的數(shù)據(jù)項進行分析和研究。差值是指在確定電壓分類的情況下對電壓數(shù)值的判斷，當實際采集到的數(shù)值與既定數(shù)值的差值超過規(guī)定的范圍時，認為屬于異常現(xiàn)象。或者雖然獲取的信息值在電壓曲線上，但信息的異常連續(xù)點數(shù)超過了既定的閥值，也可將其判定為異常現(xiàn)象。第二是技術方案的電流向量分析研究部分。當采集到的電流數(shù)據(jù)在某個判定個條件下其電流的兩個最值超出了某個閥值范圍，甚至多個閥值范圍，則可判定為異常現(xiàn)象。或者當某些我們追蹤的電流數(shù)據(jù)雖然依然落在電流曲線上，但數(shù)據(jù)持續(xù)異常的點數(shù)超過閥值時，也將其判定為異常。另外，在非平衡電流的狀態(tài)下，想要準確的判斷是否異常還需要借助用戶的生產(chǎn)性質對及生產(chǎn)規(guī)律其進行判定。

4 結束語

導致電能計量裝置接線出現(xiàn)異常的因素較多，出現(xiàn)的異常類型也比較多。但故障和異常的出現(xiàn)對整個系統(tǒng)都有著重要的影響，甚至影響到人身安全和財產(chǎn)安全等。因此，對其診斷和分析方法進行探討，強調其科學性和準確性，促進分析效率的提升，進而獲得更為精準的分析數(shù)據(jù)，以便于及時修復，保證電能計量裝置的正常使用。

參考文獻

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