電能計(jì)量裝置故障及異常分析方法的研究

摘 要：在電能計(jì)量過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)電能計(jì)量裝置難以準(zhǔn)確計(jì)量真實(shí)電量數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象多是由于計(jì)量裝置故障或者計(jì)量裝置接線錯(cuò)誤引起的。目前電能計(jì)量裝置的運(yùn)行狀態(tài)的診斷通常需要通過現(xiàn)場(chǎng)的校驗(yàn)和檢測(cè)來完成，這樣的診斷方式操作程序復(fù)雜、時(shí)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(jì)量裝置故障的類型，探討電能計(jì)量裝置的異常情況分析方法，對(duì)常見的電能計(jì)量裝置異常情況分析方法進(jìn)行了初步研究。

關(guān)鍵詞：電能計(jì)量裝置；故障；分析方法；異常

1 計(jì)量裝置故障

1.1 表計(jì)故障

電能表是計(jì)量電能的核心部分，沒有電能表就沒法實(shí)現(xiàn)電量的計(jì)量和直接只管判讀。表計(jì)故障在各種故障現(xiàn)象中較為常見，表計(jì)故障原因繁多，并且導(dǎo)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(jì)度器故障、硬件故障、電池故障、存儲(chǔ)設(shè)備故障、通訊模塊故障、應(yīng)用程序出錯(cuò)，以及因電子元件老化或者損壞導(dǎo)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(jì)量所必須使用的設(shè)備，它扮演整個(gè)計(jì)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(jì)量?；ジ衅鞯墓收显诟鞣N故障中出現(xiàn)比例相對(duì)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(chǎng)不均勻?qū)е碌漠惓，F(xiàn)象、鐵芯過飽和導(dǎo)致的異?，F(xiàn)象，以及因電壓互感器一次熔絲熔斷而感應(yīng)出的瞬間高壓引起互感器的內(nèi)部絕緣破壞等。相對(duì)來說，互感器的故障更為復(fù)雜和多樣，診斷和處理的程序也更為復(fù)雜。因此，對(duì)互感器故障的診斷和處理工作需要有一定的技術(shù)性要求。

1.3 接線盒故障

接線盒的存在是為了方便運(yùn)行中的表計(jì)故障后的更換以及周期校驗(yàn)。計(jì)量回路中任何設(shè)備、器件的故障都會(huì)引發(fā)錯(cuò)誤計(jì)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(nèi)部的接線端的螺絲發(fā)生松動(dòng)，或者短接片緊固螺絲松脫進(jìn)而導(dǎo)致接線盒的故障。另外，接線盒由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)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(dǎo)致故障的重要原因。如果一次負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間處于重負(fù)荷情況下工作時(shí)，互感器二次側(cè)的輸出電流也接近于額定輸出電流，這么大的電流長(zhǎng)時(shí)間通過接線盒時(shí)，由于電線和螺絲的接觸點(diǎn)處接觸電阻較大，就會(huì)造成嚴(yán)重的發(fā)熱。這些熱量不能及時(shí)的散發(fā)出去就會(huì)導(dǎo)致接線盒的金屬部件和塑料材料受熱變形，進(jìn)而使得接頭逐漸松動(dòng)，在后續(xù)的使用過程中產(chǎn)生火花，導(dǎo)致接線盒發(fā)生故障。另外，由于接線盒的使用時(shí)間過長(zhǎng)，接線盒長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，其部分元件逐漸被氧化，導(dǎo)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(dǎo)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(shí)、穩(wěn)固地連接，也會(huì)導(dǎo)致接線盒發(fā)生故障。

1.4 終端故障

終端的設(shè)置是為了提高我們的電網(wǎng)智能化，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化后臺(tái)抄表，減輕一線抄表員的工作壓力，同時(shí)可以方便我們隨時(shí)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(huì)導(dǎo)致電能計(jì)量的故障，終端故障可能會(huì)造成我們對(duì)實(shí)際計(jì)量準(zhǔn)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(duì)比較簡(jiǎn)單，但想要卻確認(rèn)原因仍舊需要實(shí)地的判定和分析，其分析方法和診斷的準(zhǔn)確性高度依賴于工作人員的知識(shí)儲(chǔ)備和工作經(jīng)驗(yàn)，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(jì)量裝置異常問題研究現(xiàn)狀

針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中所遇到的問題來開發(fā)出一種實(shí)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(shè)備，可以幫助工作人員省時(shí)省力的快速解決部分問題。但電能量計(jì)異常量的診斷以及電量退補(bǔ)的運(yùn)算分析仍舊是以理論數(shù)據(jù)和研究較多，在設(shè)備和應(yīng)用程序上也仍舊處于仿真的階段，并且集中在以電能計(jì)量誤差和實(shí)際電量的計(jì)算以及電量的退補(bǔ)方面。僅有的專門針對(duì)電能計(jì)量異常接線的系統(tǒng)，也大多僅局限在供電體系內(nèi)幫助工作人員完成相關(guān)的運(yùn)算。真正能夠運(yùn)用于現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際分析和運(yùn)算的系統(tǒng)仍然極少。電能計(jì)量裝置異常問題的研究依然是漫長(zhǎng)的過程，需要專業(yè)人員持續(xù)地投入。

3 計(jì)量裝置異常情況分析方法研究

計(jì)量裝置的異常雖然類型多樣，但最終的診斷和處理都會(huì)涉及到電流量和電壓量。凡是處于運(yùn)行狀態(tài)的計(jì)量裝置，一旦出現(xiàn)故障或異常就一定會(huì)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(jìn)行算法的設(shè)計(jì)，先對(duì)電壓電流信息進(jìn)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(yùn)算就可以將計(jì)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(shù)主要有四個(gè)特征。一是收集用電客戶電能計(jì)量點(diǎn)及裝置的基本信息。二是依據(jù)實(shí)際要求，對(duì)檢測(cè)的時(shí)空范圍進(jìn)行適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)大或縮小變換并進(jìn)行全面分析。三是將數(shù)據(jù)分析的信息可進(jìn)行多層次的配置和累積，交叉引用和綜合評(píng)測(cè)。四是根據(jù)情況每個(gè)用戶的實(shí)際情況確定重要的閥值，建立關(guān)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(shè)計(jì)的技術(shù)方案中，對(duì)計(jì)量表計(jì)的電壓向量、電流向量的變化等進(jìn)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(shí)間的不正常數(shù)據(jù)與恢復(fù)到正常狀態(tài)后的數(shù)據(jù)對(duì)比，判定出相應(yīng)結(jié)論，并將此結(jié)論保存下來。隨后，在運(yùn)行過程中再次出現(xiàn)這類不正?，F(xiàn)象，通過與已經(jīng)保存的數(shù)據(jù)進(jìn)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(huì)出現(xiàn)規(guī)律性的變化。而非連續(xù)性是指，相關(guān)的數(shù)據(jù)在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)或某個(gè)較短的時(shí)間段內(nèi)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(shí)間。非連續(xù)性算法的工作過程大致如下：首先獲取計(jì)量點(diǎn)曲線的數(shù)據(jù)；然后對(duì)曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析和研究，發(fā)現(xiàn)其中的異常曲線同時(shí)將獲取的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中；最后，將計(jì)量點(diǎn)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(gè)部分。第一是對(duì)電壓量值進(jìn)行研究的部分，對(duì)表計(jì)電壓信息進(jìn)行分類。通常是指依據(jù)不同的參考對(duì)象，對(duì)不同的數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行分析和研究。差值是指在確定電壓分類的情況下對(duì)電壓數(shù)值的判斷，當(dāng)實(shí)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(shí)，認(rèn)為屬于異?，F(xiàn)象?；蛘唠m然獲取的信息值在電壓曲線上，但信息的異常連續(xù)點(diǎn)數(shù)超過了既定的閥值，也可將其判定為異?，F(xiàn)象。第二是技術(shù)方案的電流向量分析研究部分。當(dāng)采集到的電流數(shù)據(jù)在某個(gè)判定個(gè)條件下其電流的兩個(gè)最值超出了某個(gè)閥值范圍，甚至多個(gè)閥值范圍，則可判定為異?，F(xiàn)象?；蛘弋?dāng)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(diǎn)數(shù)超過閥值時(shí)，也將其判定為異常。另外，在非平衡電流的狀態(tài)下，想要準(zhǔn)確的判斷是否異常還需要借助用戶的生產(chǎn)性質(zhì)對(duì)及生產(chǎn)規(guī)律其進(jìn)行判定。

4 結(jié)束語(yǔ)

導(dǎo)致電能計(jì)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(duì)整個(gè)系統(tǒng)都有著重要的影響，甚至影響到人身安全和財(cái)產(chǎn)安全等。因此，對(duì)其診斷和分析方法進(jìn)行探討，強(qiáng)調(diào)其科學(xué)性和準(zhǔn)確性，促進(jìn)分析效率的提升，進(jìn)而獲得更為精準(zhǔn)的分析數(shù)據(jù)，以便于及時(shí)修復(fù)，保證電能計(jì)量裝置的正常使用。

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