專變?nèi)嗳€電能計(jì)量裝置在線監(jiān)測分析與應(yīng)用

朱俏婷，何敏生

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司中山供電局，廣東中山 528400）

0 引言

廣東電網(wǎng)公司已經(jīng)對3 300多座變電站、電廠，30多萬專變客戶、臺(tái)區(qū)，4 000多萬公變客戶實(shí)現(xiàn)計(jì)量自動(dòng)化終端100%覆蓋。廣東電網(wǎng)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)采集客戶的負(fù)荷數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行處理和實(shí)時(shí)監(jiān)控，每天產(chǎn)生大量的用戶數(shù)據(jù)和計(jì)量數(shù)據(jù)，且累計(jì)數(shù)據(jù)呈線性增長[1-2]。若靠人工篩選數(shù)據(jù)，人工監(jiān)控分析計(jì)量裝置故障，不僅耗時(shí)、耗人力，且效率低。隨著廣東電網(wǎng)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)功能模塊開發(fā)及應(yīng)用，計(jì)量運(yùn)維人員可以通過系統(tǒng)的異常告警功能，結(jié)合客戶的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控和分析，進(jìn)而鎖定客戶對應(yīng)的計(jì)量裝置異常[3-5]。但廣東電網(wǎng)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)是省集中系統(tǒng)，異常告警功能僅對簡單、日常的計(jì)量裝置異常進(jìn)行提醒，一些缺陷不能精準(zhǔn)定位，如10 kV專變計(jì)量PT故障等，且告警信息存在誤報(bào)、漏報(bào)情況，另外功能開發(fā)及現(xiàn)有功能優(yōu)化需協(xié)調(diào)很多資源，比較難實(shí)現(xiàn)。

本文的研究目標(biāo)、研究內(nèi)容及擬解決的問題如下。

（1）介紹三相三線專變客戶正確計(jì)量的電能計(jì)量原理。

（2）分析三相三線專變客戶電能計(jì)量裝置故障類型。

（3）根據(jù)客戶用電特點(diǎn)、電能計(jì)量裝置運(yùn)行特性，結(jié)合終端信息、客戶檔案等在已建立的計(jì)量系統(tǒng)回流平臺(tái)設(shè)計(jì)判斷規(guī)則。

（4）通過三相三線專變客戶計(jì)量裝置故障在計(jì)量系統(tǒng)回流平臺(tái)的數(shù)據(jù)表現(xiàn)，給出計(jì)量裝置故障判斷規(guī)則，并分析舉例驗(yàn)證其規(guī)則的準(zhǔn)確性。

1 三相三線專變客戶電能計(jì)量原理與故障類型

三相三線有功功率的計(jì)算公式如下：

當(dāng)三相電路完全對稱時(shí)，三相的功率為:

電能計(jì)量裝置為計(jì)量電能所必須的計(jì)量器具和輔助設(shè)備的總體，包括電能表、計(jì)量自動(dòng)化終端（負(fù)控終端）、電壓互感器、電流互感器、試驗(yàn)接線盒及其二次回路等部分組成[6]。從計(jì)量準(zhǔn)確性的角度出發(fā)，以上任一部分的運(yùn)行狀態(tài)都會(huì)可能影響計(jì)量裝置的整體性能。三相三線接法的專變客戶經(jīng)PT（電壓互感器）、CT（電流互感器）接入計(jì)量，其計(jì)量裝置異常包括保險(xiǎn)管熔斷、計(jì)量電壓互感器故障、（電流、電壓）二次回路故障、電能表故障、計(jì)量電流互感器故障等。本文分別對專變計(jì)量電壓互感器故障（全失壓）、（電流、電壓）二次回路故障、電能表故障等設(shè)計(jì)故障規(guī)則進(jìn)行研究。

2 計(jì)量裝置故障規(guī)則研究及應(yīng)用

雖然計(jì)量裝置故障的形式多種多樣，但最終都會(huì)反映到負(fù)荷數(shù)據(jù)（包括行度、電量、電流、電壓、功率因數(shù)、有功功率、無功功率等）、終端信息（終端心跳、終端報(bào)警、電能表報(bào)警等），同時(shí)省計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)記錄下這些數(shù)據(jù)[7-8]，因此可以根據(jù)負(fù)荷數(shù)據(jù)、關(guān)聯(lián)終端信息及客戶檔案建立相應(yīng)的分析模型，進(jìn)行智能分析。

2.1 專變計(jì)量電壓互感器故障（全失壓）判斷

10 kV專變大客戶在運(yùn)行中，受環(huán)境（高溫）等影響，較大頻率發(fā)生計(jì)量電壓互感器引起的全失壓故障。但該故障在實(shí)際生產(chǎn)中比較難發(fā)現(xiàn)，容易與終端離線、客戶停電、現(xiàn)場計(jì)量裝置更換混淆。傳統(tǒng)方法需計(jì)量運(yùn)維人員到現(xiàn)場巡檢才能發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)時(shí)間長，追補(bǔ)電量大，追補(bǔ)電量計(jì)算難，客戶面對大電量費(fèi)用的追補(bǔ)往往不愿意承擔(dān)，且長時(shí)間的持續(xù)故障給客戶用電設(shè)備帶來安全隱患。針對計(jì)量電壓互感器故障（全失壓）設(shè)計(jì)規(guī)則進(jìn)行診斷，需結(jié)合負(fù)荷數(shù)據(jù)、終端信息等進(jìn)行多維分析，判斷規(guī)則如下。具體流程如圖1所示。

（1）回流平臺(tái)服務(wù)器每天00:00讀取大客戶的基礎(chǔ)資料，跳到（2）；

（2）在離線清單中，提取負(fù)控終端15 min心跳信息，篩選前一天00:00—24:00期間失去15 min心跳信息的終端，且在24:00仍處于離線狀態(tài)的終端對應(yīng)的大客戶，跳到（3）或（4）；

（3）提取前一天00:00—24:00期間終端告警，篩選存在終端停電告警信息、（A相、C相）電壓斷相、（A相、C相）電壓失壓等任一告警對應(yīng)的大客戶，跳到（5）；

（4）提取在前一天00:00—24:00期間大客戶對應(yīng)的負(fù)荷數(shù)據(jù)，篩選存在數(shù)據(jù)點(diǎn)A相、C相電壓低于93 V的大客戶，跳到（5）；

（5）關(guān)聯(lián)營銷系統(tǒng)業(yè)擴(kuò)工單，剔除營銷系統(tǒng)在前一天00:00—24:00期間有電能計(jì)量裝置裝拆流程的大客戶。

回流數(shù)據(jù)平臺(tái)每天根據(jù)以上條件進(jìn)行邏輯篩選，如符合以上條件給與報(bào)警提示，判斷為計(jì)量電壓互感器故障（全失壓）。

案例一：X客戶在2020年3月18日8:00回流平臺(tái)給與C相失壓停電告警提示。查核省計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)，終端在3月17日6:20無心跳信息，且3月17日6:15收到C相電壓失壓的終端告警，營銷系統(tǒng)業(yè)擴(kuò)工單無電能計(jì)量裝置裝拆流程。3月18日10:00經(jīng)現(xiàn)場停電檢查發(fā)現(xiàn)，CB相PT爆裂漏漿，B、C相計(jì)量保險(xiǎn)管熔斷，更換后電壓恢復(fù)正常，帶負(fù)荷測試相位正確。

案例二：Y客戶在2020年3月20日8:00回流平臺(tái)給與離線停電告警。查核省計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)，終端在3月20日5:30無心跳信息，且3月20日5:15省計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)收到終端停電告警，營銷系統(tǒng)無電能計(jì)量裝置裝拆流程，且該客戶對應(yīng)的饋線其他終端正常在線。3月20日11:00經(jīng)現(xiàn)場停電檢查發(fā)現(xiàn)，CB相PT爆裂，更換后電壓恢復(fù)正常，帶負(fù)荷測試相位正確。

案例三：C客戶在2020年6月6日8:00回流平臺(tái)給與離線停電告警和A相斷相離線告警，查核省計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)，終端在6月5日5:45無心跳信息，且6月5日5:25省計(jì)量自動(dòng)化收到終端停電和A相電壓斷相告警，營銷系統(tǒng)無電能計(jì)量裝置裝拆流程。6月6日9:45經(jīng)現(xiàn)場停電發(fā)現(xiàn)，計(jì)量柜有老鼠導(dǎo)致A、B相保險(xiǎn)熔斷，更換PT和保險(xiǎn)管后帶負(fù)荷測試正常。

2.2 電流、電壓二次回路故障判斷

2.2.1 電壓二次回路故障

電壓二次回路故障包括A/B/C任一相或及以上保險(xiǎn)管熔斷，接線盒端子松動(dòng)、電壓互感器匝間短路等引起電壓欠壓或者失壓[9]，是較常見、簡單的電能計(jì)量裝置故障，其判斷規(guī)則如下。具體流程如圖2所示。

圖1 專變計(jì)量電壓互感器故障（全失壓）判斷流程

（1）回流平臺(tái)服務(wù)器每天在0:00讀取大客戶的基礎(chǔ)檔案，跳到（2）。

（2）讀取前一天00:00—24:00大客戶的電能表、負(fù)控終端電壓，篩選AB/CB兩相電壓絕對值相差3 V及以上的大客戶，給與報(bào)警提示。

（3）篩選AB、CB元件的其中一相或者兩相電壓低于97 V的大客戶，給與報(bào)警提示。同時(shí)剔除同一條饋線存在兩塊及以上的電能表、負(fù)控終端同時(shí)電壓在93～97 V期間的大客戶。

圖2 電壓二次回路故障流程

案例四：D客戶在2020年5月10日8:00回流平臺(tái)給與失壓告警，查核計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)5月9日9:15負(fù)控終端、電能表同時(shí)開始A相電壓異常，A相電壓為65 V、C相為100 V，其額定電壓為100 V。5月10日10:15現(xiàn)場檢查確認(rèn)A相保險(xiǎn)管故障，更換后計(jì)量裝置恢復(fù)正常。

2.2.2 電流二次回路故障

電流二次回路故障包括電流互感器二次接線磨損破皮等原因引起的欠流、失流、電流互感器極性反接、電流電壓不同相故障等故障[10-11]，但其故障相對于電壓二次回路故障復(fù)雜一些，需結(jié)合客戶用電特性和歷史數(shù)據(jù)、同期日線損、周線損、月線損[12]等進(jìn)行多維分析，其判斷規(guī)則如下，具體流程如圖3所示。

（1）回流平臺(tái)服務(wù)器每天在0:00讀取大客戶基礎(chǔ)檔案，跳到（2）或（3）；

（2）讀取前一天00:00—24:00電能表、負(fù)控終端的電流，篩選A相或C相電流間歇為0或長期為0的大客戶，跳到（6）；

（3）讀取前一天00:00—24:00電能表、負(fù)控終端有功功率，篩選總有功功率不等于A相、C相有功功率之和的大客戶，跳到（6）；

（4）讀取前一天00:00—24:00電能表、負(fù)控終端電流，若電流為負(fù)值的大客戶，跳到（6）；

（5）篩選電流大于1 A時(shí)，不平衡率大于25%或電流在0.5～1 A時(shí)不平衡率大于50%的大客戶，跳到（6）；

（6）讀取大客戶所屬同期饋線日線損，篩選該饋線線損值大于理論值的1.5倍，回流平臺(tái)給予告警提示。

圖3 電流二次回路故障流程

案例五：E客戶在2019年8月3日8:00回流平臺(tái)給與失流告警。查核計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)，8月2日17:30負(fù)控終端、電能表開始A相失流，A相電流為0，C相電流為1.03 A。8月5日15:30經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)A相電流回路終端接線盒的電流連接片有14 V開路電壓，電能表A相電流回路卻沒有開路電壓，確定是終端電流連接片接觸不良所引起的，重新緊固連接片及螺絲后恢復(fù)正常。

2.3 電能表故障

電能表故障包括電能表飛走、倒走、不走、電壓及電流元件故障等，導(dǎo)致電能表計(jì)量不準(zhǔn)，以負(fù)控終端為副表作為判斷基準(zhǔn)，分析電能表、負(fù)控終端同一時(shí)段的電量增量，其判斷規(guī)則如下。具體流程如圖4所示。

圖4 電能表故障流程

（1）回流平臺(tái)服務(wù)器每天00:00讀取大客戶的基礎(chǔ)資料，跳到（2）；

（2）讀取前一天00:00—24:00大客戶的電能表、負(fù)控終端的行度，并計(jì)算電能表電量，終端電量，篩選電能表電量比終端偏差大于10%電量的大客戶；跳到（3）或（4）；

（3）讀取大客戶所屬同期饋線日線損，若該饋線線損值大于理論值的1.5倍，回流平臺(tái)給予告警提示。

（4）同時(shí)比對前一天00:00—24:00大客戶電能表、負(fù)控終端每相電壓、電流，篩選電壓絕對值相差3 V及以上、電流不平衡大于25%的大客戶，回流平臺(tái)給予告警提示。

案例六：F客戶在2019年11月28日8:00回流平臺(tái)給與電能表表碼跳變告警和電壓異常告警，查核計(jì)量自動(dòng)化數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)電能表電壓為97.8 V，終端為101.8 V。經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)電能表存在電壓跳變現(xiàn)象，更換電能表后，恢復(fù)正常。

3 結(jié)束語

省計(jì)量自動(dòng)化數(shù)據(jù)回流平臺(tái)對計(jì)量裝置進(jìn)行監(jiān)控，利用故障判斷規(guī)則可以不到現(xiàn)場就快速發(fā)現(xiàn)計(jì)量裝置異常情況，有效提高工作效率，本文重點(diǎn)分析了專變?nèi)嗳€計(jì)量裝置故障，并分別以實(shí)際案例驗(yàn)證了計(jì)量規(guī)則判斷的正確性。隨著電力市場改革的加速，電能計(jì)量裝置故障診斷規(guī)則的研究類工作將成為一個(gè)熱點(diǎn)，應(yīng)該繼續(xù)加強(qiáng)相關(guān)研究，進(jìn)一步完善計(jì)量裝置故障判斷的規(guī)則，并將研究其他計(jì)量裝置故障判斷規(guī)則，從而更好地滿足企業(yè)的需要。本文不足之處是沒有將判斷規(guī)則寫進(jìn)省計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用模塊，后續(xù)將該研究規(guī)則交給省計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)廠家，可以在省計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)增加計(jì)量裝置故障模塊告警，實(shí)時(shí)監(jiān)控計(jì)量裝置運(yùn)行工況，縮短故障發(fā)現(xiàn)的時(shí)間，減少供電局的損失，提高計(jì)量裝置運(yùn)維效率。