电能计量故障处理的问题分析及改进方法

电能计量故障处理的问题分析及改进方法

李飞洪 李雨晴 张银旭 景晓婷 司武超

国网安徽省电力有限公司来安县供电公司

摘要：在电力系统中，用于贸易结算的电能计量装置计量客户的用电量，其组成部分包括电能表、电压互感器、电流互感器、二次回路，其中二次回路包括接线盒、电压互感器熔丝、二次导线等。用于贸易结算的电能计量装置计量的电量是客户缴纳电费的依据，其计量电能的准确程度会直接关系到供电企业及客户的经济利益。电能计量装置由供电企业负责计量器具强制检定的部门（计量中心）检定、检验。电能计量装置运行时发生故障，使计量装置不能正确计量电量，这时需要供电企业计量检定部门人员在最短时间内对故障原因进行排查，并及时处理计量故障，以免电能计量故障带来的不良影响扩大。本文对如何准确、高效地处理计量故障的方法进行了分析，对故障处理方法进行了优化，提出了故障处理的一套新方法，以便在实践中得到客户的认可，及时回收相应的电量电费。

关键词：电能计量装置故障;故障点排除顺序;故障处理方法

引言

电能计量装置中的互感器和二次回路是引起计量误差变化的重要因素，尤其是二次回路负荷变化导致的计量误差需深入研究。因此，本文在研究互感器等效电路模型，建立二次回路负荷对电能计量装置误差影响的基础上，结合部分关口计量装置实际与额定二次负载数据，定量分析了二次回路负荷偏低导致的计量误差变化情况，分析结果表明：受电压互感器二次回路负荷导纳的影响，电压互感器比差随二次实际伏安数的增大而反向增加；电流互感器的误差随着二次负荷的增大而变大。基于分析结论提出采用现场调节负荷装置的方式以降低二次负荷未达到额定值而对计量装置产生的影响。

1电能计量故障处理

1.1计量故障的常见表现

电力计量装置出现不同类型的故障，故障异常判断方法及检测方法也会存在差异。就本文来说，主要通过失压、失流、电流不平衡3种故障类型展开分析。计量用户电流、电压互感器在运行过程中，由于长时间超负荷、保险丝熔断、线路老化、线路短路、互感器极性接触不良、电压电流线接触不良、接线端子接触不良或锈化、用户用电不平衡等问题，将导致装置出现失压、失流、电流不平衡的情况。为此，可通过计量自动化系统对此故障类型实时数据进行采集、深度分析。

1.2感应式电能表

感应型电能表测量功率，主要是以电流、电压在表计线圈中的正弦交变磁场为依据，转动的铝盘可感应不同相位空间涡流，并由此带动计数器走度。传统感应型电能表是基于工频正弦波条件下进行准确度检验，在计量中并未考虑直流、谐波等因素。然而在实际运行中，电能表所处电力系统不可能只有工频正弦波，支流分量可能导致电能表内电磁线圈铁芯饱和，线圈磁场产生畸变造成铝盘转动力矩受到制动，计数失准；铁芯中，高次谐波会产生高频磁通，直接干扰基波产生的工作磁通，以致于铝盘高频微颤，计量误差增大。感应式电能仪表整体结构简单、性能稳定、安全性高、成本低，同时其使用便捷、使用年限较长，性价比较高，是电力公司中较为普遍的电能计度仪表类型。该设备在频率略窄的频带中应用效果最佳，但随着电力系统运行环境的日益复杂，外部的负面影响因素增多，供电网内波形畸变出现频率提高，造成电能仪表的测量精度降低，因电能计量误差大造成了电力公司巨大的经济损失，甚至损害了用户的利益。

1.3专家库构建

针对不同故障类型，运用数据挖掘分析算法、充足的故障条件模拟及反复的对比验证、专家分析评价参数以及计算公式得出最优的模型，并写入专家库中。专家库涵盖了专家诊断的经验及层层筛选后的不同类型故障模型，可以对模型数据进行一系列分类，能够以专家的推理方法、思考模式站在专业的角度准确识别计量故障，有助于计量智能诊断功能的完善，确保诊断结果的可靠性。

2改进方法

2.1停电检查及处理故障

如果在带电检查中没有发现问题，则需要停电检查，停电检查主要针对互感器和一次侧熔丝。计量人员需要在停电后打开互感器柜的柜门，验电后检查一次熔丝、二次回路接线接头、互感器等是否有损坏。通常，供电设备受到雷击或操作不当会引起过电压，会导致一次侧熔丝熔断，或熔断器因长期运行自然老化也会熔断，此时用万用表测量熔丝会发现熔丝内部开路。当电力系统发生单相间歇性电弧接地，会引起电压互感器的铁磁谐振，或电压互感器本体内部出现单相接地或相间短路故障，都会引起电压互感器内部产生高温，导致内部金属熔化流出，造成互感器损坏，此时通过观察电压互感器外观就能发现损坏的部分。电流互感器则会因过电流等原因损坏。如果互感器和熔丝均无损坏，需要对互感器进行现场检验。在进行互感器检验时，要保证试验电源频率稳定，停止现场其他可能造成干扰的作业，查看互感器误差是否在规程规定的误差限范围内。如需更换电流互感器、电压互感器、一次侧熔丝等设备，需要停电进行。

2.2智能检测

计量装置出现故障会使计量数据发生异常，计量装置故障智能诊断技术就是通过一系列的计量故障诊断规则模型构建专家库，基于专家库对每日的计量数据进行检测，实现对故障的智能化诊断及计量装置的动态监测。其最大的特点是计量装置设备与计量主站设备在空间上处于分隔的状态，利用信息化提前实现了远程故障检测。基于专家库的智能检测技术，通过计量自动化系统采集表码、电压、电流、功率等数据，经过初步预处理后完成数据的提取、数据库数据格式向专家库所需数据格式转换的工作，然后从专家库中提取计量智能诊断模型，按照不同的模型传入其所需的数据，根据专家库已有模型完成计量装置的异常检测，最后利用计量故障在线诊断完成诊断结果的可视化。

2.3电子式电能表

常见的为模拟乘法器和数字乘法器两种，数字乘法器可继续分为：硬件乘法器。由移位寄存器、加法器组成，通过时序控制，根据乘法（0或者1）决定累加和右移，运算速度较快，需要额外的硬件电路；软件乘法器。通过A/D转换器转换电流、电压数据，利用乘法指令实现数字量相乘，运算速度相对较慢，可使用CPU自带的乘法器、加法器，有利于节约硬件成本。目前技术条件下电子式电能表得到了普遍运用，电压、电流分别施加于采样元件上，两大参数同步采样并同时输入乘法器。在实际运行中，负载电压、电流均在滤波处理后方输入采样元件，乘法器计算的是工频正弦电压、电流信号。由此，传统电子式电能表未考虑谐波分量所致的误差。现阶段我国电能计量中主要采用电子式电能表，与传统的感应式电能表相比，由于电能表内未设置转盘，以微电子电路为基础，电能计量更加精确、可靠。下文主要围绕电子式电能表对误差自动检测与修正展开分析，谐波未消除的情况下电能计量无法达理想状态。基于此，改善谐波对于表计精确度的影响具有必要性：其一，这是供电企业遵循市场经济规律的必要措施；其二，实现电力费用的科学管理，合理保护客户利益。

结语

总的来说，计量自动化系统建设的不断加快及改造，大大提高了电网的运行效率及信息化应用水平。但计量设备故障在线诊断技术目前未在海南电网加以应用，整体而言这项技术属于初级阶段，鉴于电力系统的复杂性以及运行方式的多样性及故障类型的不确定性，在应用计量设备故障在线诊断技术的基础上，能够不断加强计量装置设备管理，并根据自身实际情况及需求进行合理应用，从而能够更好地实现远程设备在线检测及设备故障诊断，减轻工作人员的工作量，提高工作人员工作效率及电力企业管理水平，加速电力企业发展。

参考文献

[1]刘常.电能计量装置故障诊断与状态评估建模研究[D].湖北：华中科技大学,2019.

[2]尹东阳,黄红桥,李恺,谈丛.基于云端的电能计量装置故障排查系统设计与实现[J].湖南电力,2020,40(04):77-80+86.