快速發現電能計量裝置故障的方法分析

朱俏婷

（廣東電網有限責任公司中山供電局，廣東中山528400）

0 引言

近年來，電網規模不斷擴大，電能計量裝置越來越多，電力企業對經濟效益的考核越來越重視，各電網開發的計量自動化系統功能都還在完善中，不能直接檢測計量裝置異常。而實際上現場需運維的計量點越來越多，終端質量差導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的現有功能，在對計量裝置運行特性和故障種類進行分析總結的基礎上，介紹了及時發現計量裝置故障的三種方法，可對提高現場計量裝置運維效率，推進計量自動化系統功能完善起促進作用。

1 利用計量自動化系統對應母線電量不平衡率計算功能監控變電站考核計量點的運行狀態

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指標，是站內電量損耗的直觀體現，也是監視站內計量裝置運行狀態的重要依據。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平衡的過程，其母線電量不平衡率會在內波動，是一個幾乎穩定的數。所以對母線不平衡率異常進行分析，查出異常原因，是及時排除故障，保證設備穩定運行的必要條件。另外，當母線不平衡率異常時，可結合主變變損率進行分析，進一步縮小設備故障范圍，從而找出計量裝置異常點。

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

通過計量自動化系統變電站母線不平衡率的日報表、周報表、月報表數據可以判斷裝置是否存在運行故障。每日監控母線不平衡率，當發現某個變電站某電壓等級對應的母線電量不平衡率超過±1%時，按以下3個步驟進行異常排查：

1.1 核對基礎資料及模型

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維護檔案更新，以致系統未更改模型；或因計量故障某個或某幾個計量點采集不回數據；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

利用主變變損率進行比對，在基礎資料、模型正確的前提下，如果主變變損率正常（正常負荷，每臺主變變損率在±1%內），可以認為其各側電量正常；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的分析計算，從而找出主變對應的計量點計量裝置異常點。母線不平衡率按電壓等級進行統計，在實際生產現場，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側母線都是分段運行的。對于分段運行的母線，根據下一分級計算各分段母線的電量不平衡率，可以進一步縮小故障范圍。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生在當月的某個時段，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的行度、電壓、電流數據，進一步鎖定故障點

通過系統采集到的行度、電流、電壓、功率等數據可以判斷異常發生的具體原因，從而方便現場快速處理故障。

通過計量自動化系統變電站母線不平衡率的報表數據發現異常是相對成熟的變電站計量裝置維護方式，其相對于傳統的年檢、設備巡視方法而言，可以快速發現計量裝置缺陷，減少設備維護人員的工作量，重點是利用計量自動化系統采集數據，挖掘潛力大。但其對系統維護人員素質要求較高，有些缺陷可能不能及時發現，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，無法發現專變、公變、低壓集抄對應的計量裝置設備缺陷，所以及時發現電能計量裝置缺陷的方法有待進一步研究。

2 設定閾值由服務器分析數據并提示故障

現場故障多種多樣，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，故障大部分都發生在某一相，如某開關A相CT本體匝間擊穿、某開關某相PT保險熔斷等。所以，可以利用計量自動化系統主站對采集的各計量點的分相電壓、電流進行判斷，通過設置電流、電壓閾值，從而得出故障點并給予報警提示，可大大減少維護人員的工作量，縮短故障發現的周期。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置閾值進行討論。

2.1 電流數據分析

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

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

現場運維人員根據報警提示到現場處理，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，系統主站報警提示可根據電能表A～C相電流嚴重不平衡建立模型，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%。

當系統提示有報警時，到現場檢查計量裝置本體及計量二次回路，比對高低壓兩側的電流值，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，及時提示客戶調整用電設備的負荷分布。

當系統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，運維人員根據提示到現場檢查計量裝置，了解用電情況，如有需要提示客戶及時辦理用電增容手續。

當系統提示讀取計量裝置電流值長期處于低負荷區域（小于計量裝置標定電流10%），運維人員根據提示到現場檢查計量裝置，并提示客戶辦理用電減量手續。

2.2 電壓數據分析

三相三線V/V接法的高壓計量裝置，在同一時間點，當出現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，系統給予報警提示，運維人員根據系統提示分析歷史數據，鎖定故障發生時間。查詢該客戶所在10 kV線路上就近其他同類客戶的電壓數值情況，變電站其他線路的電壓數值情況，對該計量點電壓瞬時值進行實時召測，初步判斷故障具體情況，到現場處理。

由系統主站服務器分析電能表電流、電壓數值并報警可發現大部分類型的電能計量裝置故障，且大大減少了系統維護人員工作量，最主要的是利用計量自動化系統分析電流、電壓等原始數據，計算量較小，可縮短故障發現周期。但如果計量裝置發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專變用戶建立專項數據分析機制，篩選電量異常的客戶。

3 建立專項數據分析機制

主要有負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、分時計費用戶對應的電能表時鐘超差專項分析、竊電專項分析等。

3.1 負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，以負控管理終端為副表作為判斷基準，分析電能表、負控管理終端電量的異常原因。比對電能表與負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行分析，初步判斷后到現場進行檢查處理。

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%，進行初步判斷后到現場進行檢查處理。

3.3 專變用戶電表時鐘超差

目前計量自動化系統對電能表超差5 min無法遠程廣播對時，暫未開發中繼對時功能。分時計費用戶如果對應的電能表時鐘超差會引起峰平谷計量差錯，從而導致退補電量電費的產生。為避免這種情況發生，根據主站定時召測電能表時間，篩選電能表與負控終端時間差大于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，供電企業常蒙受巨大的經濟損失。如何快速發現竊電情況？可以結合配網線損分析，比對同期電量，計量點對應的電流、電壓、功率因數進行分析。建立專項數據分析機制，篩選電量異常、電能表時鐘超差的大工業用戶，可以及時發現電能計量裝置失流、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，縮短故障發現時間，保證計量裝置的準確可靠。

利用計量自動化系統對計量裝置的實時監控，對數據進行二次分析，可以及時發現計量差錯，減少追補電量產生；縮短故障消缺時間，及時查處竊電行為；提高工作效率，節約人員成本；及時準確地發現運行中的故障，避免設備故障升級、事故范圍擴大，節約設備成本、維護成本。

電能計量裝置的安全、穩定、準確運行，是主配網設備安全的主要影響因素之一，是千家萬戶準確計費的依據。一些電能計量裝置小缺陷、小隱患可能會影響整個電網安全運行，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備的安全。故障發現的延緩，將導致設備故障升級及電費結算異常。所以有效監測計量裝置電能計量設備的運行狀態，可為電網主配網線損分析工作提供準確而穩定的數據，更可為千家萬戶安全用電、放心用電提供保證。

4 結語

根據現場實際經驗，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，可為現場異常排查工作快速準確地進行提供技術保障，并節省大量的人力、物力。