基于基建變無功過補償故障的計量數(shù)據(jù)異常分析

莊思源

摘 要：本文將以一處基建變作為案例，通過計量用電數(shù)據(jù)分析，通過該異常數(shù)據(jù)與常見故障數(shù)據(jù)的特點進行比對分析，進而有效得出該數(shù)據(jù)異常是由無功過補償引起的。

關(guān)鍵詞：用電信息采集系統(tǒng);基建變;無功功率補償裝置;過補償;故障分析

引言：

用電信息采集系統(tǒng)是供電公司計量口的重要用電數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺，可以對所管轄區(qū)域內(nèi)的用電信息講行實時掌握、跟進[1]，并對數(shù)據(jù)異常用戶進行報警，但由于目前平臺智能化和數(shù)據(jù)挖掘能力處于起步階段，對異常數(shù)據(jù)進行在線分析的功能不夠全面，而這就需要運維人員的現(xiàn)場配合，以有效分析異常數(shù)據(jù)。

一、電能表基本情況

由于基建變?yōu)楦邏?0kV供電，因此本文的數(shù)據(jù)異常分析僅考慮高供高計的三相三線制智能電能表。該智能電能表基本參數(shù)如下：電壓3×100V，電流3×1.5（6）A，準(zhǔn)確度：0.5S，有功脈沖20000imp/kWh，無功脈沖20000imp/kvarh。電能表制式標(biāo)準(zhǔn)滿足GB/T17215.322-2008，GB/T17215.323-2008，DL/T614-2007。電能表正常工作時其三相電壓分別為：A相100V，B相0V，C相100V;其電流隨負(fù)荷變化，A相與C相負(fù)荷一般相近，電流差值大時一般不超過20%;其相量圖則如圖1所示，Ua、Ub、Uc三相相角相差120°，U1為Ua、Ub合成電壓，U3為Uc、Ub合成電壓，I1為A相電流，I3為C相電流。

二、常見故障介紹

1、電流保險絲熔斷

由于實際用電場景中，存在用電負(fù)荷不完全平衡以及電流保險絲制作工藝上的相對誤差，因此，本文中僅介紹單相保險絲熔斷的情況，不考慮多相同時熔斷的情況。單相保險絲熔斷主要是兩種情況：A相或C相熔斷、B相熔斷。

當(dāng)A相或者C相保險絲熔斷后，該相電壓會發(fā)生失壓現(xiàn)象，其電壓幅值下降幅度取決于保險絲的實際折損情況。當(dāng)保險絲完全熔斷后，該相斷相，另外一相電壓幅值則保持不變。此時，其相量圖變化如圖2所示，該圖示為A相保險絲熔斷的情況，C相保險絲熔斷時的相量圖與該圖類同。

一旦連接至計量裝置的電壓保險絲出現(xiàn)熔斷現(xiàn)象，必然會導(dǎo)致電壓失壓，進而引起用電信息的數(shù)據(jù)異常，而該情況引起的數(shù)據(jù)異常主要體現(xiàn)為電壓失常。

2、互感器二次接線反向

如圖2所示，為A相、C相電流同時反向的相量圖，該情況即為電流的進出線反接的情況。I11為A相電流I1的反向電流，幅值大小相等，方向相反，I31為C相電流I3的反向電流，幅值大小相等，方向相反。

三、案例分析

1.數(shù)據(jù)召測

2020年6月某日，用電信息采集系統(tǒng)檢測到該基建變的用電數(shù)據(jù)異常，電能表數(shù)據(jù)和用電信息終端交采數(shù)據(jù)進行實時召測后發(fā)現(xiàn)：該基建變C相電流反向。

2.相量圖繪制

通過對電壓電流相位角的實時召測，可以得到該異常數(shù)據(jù)狀態(tài)時的電壓電流角度。由于該相量圖僅體現(xiàn)電壓合成后與電流的相角關(guān)系，因此，通過對相角的逆運算，可以推導(dǎo)得出該故障情況下完整的相量圖。

通過對比可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)故障情況為電流進出線反接時，此時C相電流反向，在相量圖中通過對C相電流進行反向延長，可以發(fā)現(xiàn)C相電流的反向電流相量圖是符合系統(tǒng)正常狀態(tài)時的相量圖，與正常情況下的相量圖是一致的，可以發(fā)現(xiàn)即使將C相電流進行反向延長，其相量圖依舊無法符合系統(tǒng)正常情況時的相量圖。通過對召測得到的相角數(shù)據(jù)所繪制推導(dǎo)的相量圖進行深入分析，可以發(fā)現(xiàn)將A相與C相兩相電流都進行反向延長，可以發(fā)現(xiàn)A相與C相電流分別超前A相、C相電壓相角90°，呈純感性相量圖，不符合實際用電情況。因此，通過召測得到的角度所畫出的相量圖可以將互感器二次線反接或者電流進出線反接的可能性排除。

但是，由于低壓配電裝置中因為功率補償以及清潔用電的需求，都裝設(shè)有無功功率補償裝置，一旦該裝置投切不當(dāng)，是會引起過補償現(xiàn)象，其相量圖便可能會是純?nèi)菪缘臓顟B(tài)。因此，該故障可以考慮過補償?shù)囊蛩厮拢唧w情況依舊需要現(xiàn)場調(diào)查，以確定分析判斷。

3.現(xiàn)場核對

現(xiàn)場電能表電流示值所示，該基建變電能表顯示確實存在電流數(shù)據(jù)反向的異常情況，且只存在于C相，且電壓數(shù)據(jù)正常，因此，可以印證數(shù)據(jù)分析的故障排查，確定是非保險絲熔斷引起的數(shù)據(jù)異常。

該基建變現(xiàn)場校驗圖及接線檢查與后臺相角召測所繪制的相量圖一致，可以印證相量圖分析的排查，確定是非互感器二次側(cè)接線錯誤引起的數(shù)據(jù)異常。

通過對該基建變的電容補償柜進行觀察，可以發(fā)現(xiàn)雖然該補償柜一直使用的是自動補償方式，但是其在低壓進線柜僅有0.1A電流的情況下，電容柜卻自動投切了大約180A的電流。由此可以得知，該基建變的無功功率補償裝置的自動投切功能已經(jīng)損壞，無法有效的及時進行無功功率補償，甚至因為投切過多，無法退出，而形成了過補償現(xiàn)場，導(dǎo)致電能表異常引起用電采集系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)異常。

當(dāng)把該基建變的無功功率補償裝置關(guān)掉，該基建變的電能表校驗圖符合正常狀態(tài)下的相量圖，因此，可以得知該基建變用電存在嚴(yán)重的無功功率過補償現(xiàn)象，而其用電數(shù)據(jù)異常確為該電容補償柜投切功能損壞引起的。

結(jié)語：

無功功率補償是重要的電力源，可以實現(xiàn)無功功率平衡，減少線路電能損耗的作用。但是由于基建變的用電環(huán)境較為復(fù)雜，容易導(dǎo)致相應(yīng)的無功功率補償設(shè)備出現(xiàn)故障，進而導(dǎo)致過補償這種現(xiàn)象的發(fā)生，因此，今后當(dāng)有類似的用電數(shù)據(jù)異常發(fā)生，可以通過采取本文的三步分析法進行判斷，從數(shù)據(jù)、相量圖進行推測，結(jié)合現(xiàn)場情況便可以有效判斷出該項故障是否由無功功率過補償引起的。

參考文獻：

[1]臧曄陽. 基于項目管理的N公司用電采集系統(tǒng)建設(shè)研究[D].天津大學(xué)，2014.