深讨电能计量装置故障在线诊断技术

深讨电能计量装置故障在线诊断技术

王卓侯俊宁

（国网辽宁省电力有限公司朝阳供电公司辽宁省朝阳市122000）

摘要：电能计量设备是发电企业、供电企业、用电客户之间的计量依据，但故障影响计量的准确性乃至公平公正性。传统的故障诊断建立在运行抽检、周期性检测和用户申校基础之上，存在检测滞后、带“病”运行的弊端，所以推广和应用故障在线诊断技术具有重要的意义，本文对这方面内容进行了分析。

1电能计量设备异常原因分析

造成计量装置异常的原因主要包括：计量装置故障；系统干扰（主要是谐波）；窃电。其中，窃电是造成电能计量设备异常的最重要和最经常的原因。

1.1计量装置故障分析

如果计量装置的生产质量较差和配置不合理，或者长期在恶劣工况下运行，就可能造成计量装置的故障，它包括电能表故障、互感器故障和计量回路故障等。计量装置故障最严重的后果就是造成装置本身完全无法工作，但是这种情况是比较少见的。通常情况下，计量装置的故障是逐渐形成的，因此它所造成的常见后果就是计量装置综合误差的增大。电能计量设备综合误差包括电能表误差、互感器误差、PT二次回路压降引起的误差等。计量装置综合误差的大小取决于它的设计和制造水平，以及运行环境和运行时间等。正常情况下，计量装置综合误差的值是一定的，它对于计量准确度的影响也是较小的。但如果有计量装置故障发生的话，其综合误差就可能变得很大，从而严重影响计量的准确性。

1.2系统干扰分析

系统的干扰也可能造成计量装置的误差增大，进而对电能的正确计量产生不利影响。这里所说的系统干扰主要是指电力系统谐波的干扰。电力系统内的谐波主要来自于网内大量的电力电子设备和非线性负荷。它的存在给电力系统造成了污染，同时能够引起电能计量设备（主要是感应式电能表）的计量误差。感应式电能表的设计是按基波情况考虑的，只能保证在工频附近很窄的频带范围内的工作性能，而当它在谐波状态下工作时，就会在谐波影响下产生较大误差。理论表明，感应式电能表的频率响应是下降性的，即负荷频率增高时，计量误差为负。

1.3窃电分析

所谓窃电，是指不法分子通过各种手段人为地造成电能计量设备的异常，导致计量装置对其用电量少计或不计，从而获取经济利益的行为。随着我国经济的快速发展和近几年来电费的提高，窃电犯罪不断增多，已经成为造成电能计量设备异常的最主要原因。窃电具有多种方式和手段，从原理上分析，主要包括欠压法窃电、欠流法窃电、移相法窃电、扩差法窃电、机械法窃电、无表法窃电等。

2电能计量设备故障在线监测方法

2.1在线监测原理

电能计量设备在线监测典型原理系统主要由现场监测与校验装置、通信网络和主站管理中心三大部分组成。现场监测与校验装置采用一块标准电能表，通过通道切换数据采集模块，选择多块被检电能表中的一块进行在线检测，即采集包括电压信号、电流信号和脉冲信号在内的数据。采用标准表是因为对于电能计量设备而言，测量超差同样是一种故障，而目前检测电能表超差最可靠的方法就是通过与标准表进行比对。本地计算机通过分析检测数据判断被检电能表、TV、TA及二次回路的工作状态，并存储检测数据。远程计算机通过通信网络下载检测数据或进行远程监控。

2.2通信方式

本地通信一般通过现场总线模式，例如，本地计算机与现场校验设备通过RS485总线进行通信。远程通信可通过GPRS无线网络或者有线光纤专网传输数据。虽然有线网络干扰小，更稳定，但投资大、维护量也大，所以无线通信网在实践中更受青睐。根据数据量大小也可采用3G/4G移动物联网[3]，而基于云计算的检测系统数据量超过常规系统很多，甚至只能采用4G通信网络。

3提高电能计量正确性的方法和方式

3.1电子式电能表是通过对用户供电电压和电流实时采样，采用专用的电能表集成电路，对采样电压和电流信号进行处理并相乘转换成与电能成正比的脉冲输出，通过计度器或数字显示器显示。电子式电能表与机械式电能表相比有明显优势。例如，防窃电能力强、计量精度高、负荷特性较好、误差曲线平直、功率因数补偿性能较强、自身功耗低，特别是其计量参数灵活性好、派生功能多。由于单片机的应用给电能表注入了新的活力，这些都是一般机械表难以做到的。但是早期的电子式电能表也有一些明显的不足，如工作寿命较短、易受外界干扰、工作可靠性不及机械式电能表等。因此，近来多采用电子式电能表提升电能计量数值的精确度。

3.2伴随着我国计算机技术的高速发展，采用的交流离散采样方法越来越成熟，特别是提升数字信号的处理技术方式，采用电子式电能表用来计量谐波数值，可以更好地符合人们对电能计量准确度越来越高的数值要求，这种电能计量装置会广泛地运用到各个行业中，逐渐的将传统的电能表取代。

3.3电子式互感器的变比过程可以使得电能计量装置的准确度，找出更符合实际变比的计算方式。

3.4中性点的绝缘系统中应该将三相三线的电子式电能表接入，电流互感器其中的两台二次绕组最好利用四线连线的方式，也就是不采用共用的非极性接电线；如果采用三相四线制的电子式电能计量装置，电流互感器中的3台二次绕组最好利用六线边线的方式，要是还采用传统的四线连接方式，其中的公共线路突然断开或者是其中的某一相电流互感器出现了反相极性，这就会造成严重计量误差，并且在现场进行检验过程中，实际的负荷电流数值会不同，使得整个工作过程中的测试数值困难加重，导致整个测量数值的误差加大。

3.5在高压计费电能计量装置侧加设失压计量器，将失压数值及时的记录读取，用来作为后期电量追讨时的数据依据。

3.6电流互感器应该合理选择变比数值，电流互感器中的二次负荷应该要严格的控制，正常负荷应该达到电流互感器中额定负荷值的60%左右，这样二次电流就可以不少于标准额定负荷的30%左右，保障电流互感器可以稳定运行，以最优状态减少误差，电能计量时提升准确度。

结语

目前，电能计量设备在线监测与故障诊断技术已经在一些场合中得到应用，但整体而言这项技术仍处于初级阶段，有些企业应用后收获比较好的效果，但也有些企业应用中出现了某些问题，鉴于电力系统的复杂性以及运行方式的多样性与故障类型多，要求电能计量设备故障在线诊断技术有更好的适应性，这样才便于全面推广和应用。

参考文献

[1]伍少成，刘涛，肖勇，等.基于测量仪器云的电子式电能表远程在线检测系统[J].电测与仪表，2017，54（4）：80-85.

[2]王广飞.高压电能计量故障检测电路与系统设计研究[D].开封：河南大学，2013.

[3]王鹏，傅子明，邱南阳，等.基于物联网的计量终端在线故障诊断系统[J].水电能源科学，2017，35（1）：196-199.

[4]王新刚，吴颖，张垠.基于数据挖掘的智能电能表在线监测方法[J].电测与仪表，2016，53（13）：65-69.