基于計量自動化系統(tǒng)的變電站計量裝置故障分析方法研究

摘 要：文章介紹了計量自動化系統(tǒng)的主要功能，比較分析了基于計量自動化系統(tǒng)的三種計量裝置故障分析方法：月電量報表分析法、日母線不平衡率分析法和故障報警信息平臺，并提出較為優(yōu)越的計量裝置故障分析方法。

關(guān)鍵詞：計量自動化系統(tǒng)；計量裝置；故障分析

在2001年中山供電局作為廣東電網(wǎng)公司5個試點單位開始投入建設(shè)電能遙測系統(tǒng)，經(jīng)過1年多的試運行和電能遙測系統(tǒng)2期改造工程，在2003年10月中山供電局電能遙測系統(tǒng)真正實現(xiàn)實用化，在2009年電能遙測系統(tǒng)合并至計量自動化系統(tǒng)，并于2010年7月通過廣東電網(wǎng)公司實用化驗收。目前，中山供電局計量自動化系統(tǒng)已實現(xiàn)變電站和發(fā)電廠數(shù)據(jù)自動遠(yuǎn)程采集全覆蓋，共有102座，其中，500kV變電站2座，220kV變電站18座，110kV變電站76座，中山地方發(fā)電廠6座，共有計量點3596個。

隨著線損分析工作的深入開展，各線損分析部門對計量自動化系統(tǒng)所采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時性要求不斷提高，而計量裝置的穩(wěn)定運行是保證計量自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時性的重要前提，及早發(fā)現(xiàn)和處理計量裝置故障是保障計量裝置穩(wěn)定運行有力措施，因此尋找較為優(yōu)越的計量裝置故障分析方法是急需的和必要的。

1 計量自動化系統(tǒng)的主要功能

計量自動化系統(tǒng)的建設(shè)是在原有大客戶負(fù)荷管理系統(tǒng)主站基礎(chǔ)上擴展，基于一體化平臺實現(xiàn)廠站、大客戶、配變以及集抄等計量點的電能、負(fù)荷、供電質(zhì)量監(jiān)測等數(shù)據(jù)以及設(shè)備運行管理數(shù)據(jù)的采集、存儲和自動遠(yuǎn)傳，建立全網(wǎng)一體化的計量平臺。其主要功能是把電能表存儲的有關(guān)數(shù)據(jù)，通過信號通道（如電話線）傳送到后臺主站，從而在工作站計算機上就可以看到電能表的運行數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)一方面能完全代替人工到現(xiàn)場抄表的工作，另一方面，還能對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、計算、分析。

主站系統(tǒng)通過RTU采集變電站電表電能量、瞬時量、需求量等電網(wǎng)數(shù)據(jù)，可自動、完整、準(zhǔn)確、可靠、靈活地采集、傳輸和存儲，數(shù)據(jù)不丟失，具體功能有：

（1）監(jiān)測電能量計量裝置運行情況，系統(tǒng)運行、計量缺陷等故障信息。

（2）電量統(tǒng)計。實現(xiàn)電能量的各類統(tǒng)計，完成線損及線損小指標(biāo)的統(tǒng)計、分析。電網(wǎng)線損實現(xiàn)分壓、分區(qū)、分線統(tǒng)計分析，變壓器損耗電量、母線不平衡電量的分析計算。

（3）告警信息。提供失壓斷相報警，電量越限報警，采集異常報警，母線不平衡報警，變壓器變損越限報警等。

（4）電壓合格率、功率因素統(tǒng)計分析。

（5）提供各種數(shù)據(jù)的Web瀏覽功能，并支持與企業(yè)內(nèi)其它系統(tǒng)的集成。

（6）分費率、分時段電能統(tǒng)計和結(jié)算。

（7）提供SCADA接口，完成旁路事件導(dǎo)入。

2 基于計量自動化系統(tǒng)的計量裝置故障分析方法

2.1 月電量報表分析法

計量自動化系統(tǒng)在每月月初會將系統(tǒng)內(nèi)每個計量點本月1號0時0分所采集的電能表有功和無功行度與上月1號0時0分所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行運算，計算出系統(tǒng)內(nèi)每個計量點上1月份的有功和無功電量，然后將同一變電站相同電壓等級的計量點統(tǒng)計在同一份月電量報表上，再根據(jù)輸入母線電量與輸出母線電量在理論上接近相等的原則，對同一份月電量報表上的計量點進(jìn)行分類統(tǒng)計和計算：

根據(jù)對計量自動化系統(tǒng)運行維護的經(jīng)驗，各變電站母線不平衡率比較穩(wěn)定，波動幅度一般在±0.2%。當(dāng)某月不平衡率波動超出一般范圍時，對每個計量點進(jìn)行排查，檢查其采集的電流、電壓數(shù)值是否正常，從而可以分析計量裝置故障。

2.2 日母線不平衡分析法

日母線不平衡分析法與月電量報表分析法從原理上來說，基本上是相同的，只是將時間段從一個月縮短為一天，而且在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)運算上也有不同。計量自動化系統(tǒng)中變電站端裝置每30分鐘對該站各計量點進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，主站每天定時將站端裝置所采集的數(shù)據(jù)傳輸回系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，而且系統(tǒng)每天定時會對那些數(shù)據(jù)進(jìn)行運算，計算出每個計量點每30分鐘的電量值。日母線不平衡分析法就是將各計量點每天24小時共48個電量值進(jìn)行累加，再計算出各變電站母線不平衡率進(jìn)行分析。

日母線不平衡率相對沒有月報表的不平衡率穩(wěn)定，但是當(dāng)其數(shù)值超過±1%時，則可以判定該電壓等級計量點存在計量裝置故障。

2.3 故障報警信息平臺

故障報警信息平臺是依據(jù)計量自動化系統(tǒng)所采集回來的每個計量點的電流、電壓值，與設(shè)定值進(jìn)行比較分析，從而得出故障報警信息。如果要對系統(tǒng)中每個計量點的所有時刻電流、電壓值進(jìn)行比較分析的話，系統(tǒng)運算量過于龐大，會導(dǎo)致計量自動化系統(tǒng)運行速度嚴(yán)重減低，甚至出現(xiàn)系統(tǒng)死機。因此，根據(jù)用電負(fù)荷曲線特征情況，只選取了負(fù)荷低谷點（0點）和負(fù)荷高峰點（10點）兩個特征時間點的電流、電壓值進(jìn)行檢測比較。

故障報警信息平臺主要實現(xiàn)以下六類報警功能：

2.3.1 三相三線電壓報警

由于在三相三線計量方式中，電壓Uab=Ucb=100V，因此，把三相三線電壓報警基準(zhǔn)值設(shè)定為100V，將檢測時間點的電壓值與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，當(dāng)差值所占比例大于20%時，則判斷為失壓并發(fā)出三相三線電壓報警信息。

2.3.2 三相四線（高計）電壓報警

由于在三相四線（高計）計量方式中，電壓Ua=Ub=Uc=57.7V，因此，把三相四線（高計）電壓報警基準(zhǔn)值設(shè)定為57.7V，將檢測時間點的電壓值與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，當(dāng)差值所占比例大于20%時，則判斷為失壓并發(fā)出三相四線（高計）電壓報警信息。

2.3.3 三相四線（低計）電壓報警

由于在三相四線（低計）計量方式中，電壓Ua=Ub=Uc=220V，因此，把三相四線（低計）電壓報警基準(zhǔn)值設(shè)定為220V，將檢測時間點的電壓值與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，當(dāng)差值所占比例大于20%時，則判斷為失壓并發(fā)出三相四線（低計）電壓報警信息。

2.3.4 三相三線電流不平衡報警

由于計量自動化系統(tǒng)中的計量點用電負(fù)荷三相平衡，而在三相三線計量方式中只有A、C兩相電流，因此，把Ia與Ic進(jìn)行比較，當(dāng)差值所占比例大于50%時，則判斷為電流不平衡并發(fā)出三相三線電流不平衡報警信息。

2.3.5 三相四線電流不平衡報警

同樣因為電能遙測系統(tǒng)中的計量點用電負(fù)荷三相平衡，但在三相四線計量方式中計量A、B、C三相電流，只是取兩相電流進(jìn)行比較是不適合的，因此，把Ia分別與Ib、Ic進(jìn)行比較，當(dāng)任一差值所占比例大于50%時，則判斷為電流不平衡并發(fā)出三相四線電流不平衡報警信息。

2.3.6 電能表掉電報警

由于電能表的運行電源來自于PT電壓，當(dāng)電能表掉電時，將導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法被站端采集裝置所采集，因此，當(dāng)某一計量點所采集的數(shù)據(jù)為空時，則判斷為電能表掉電并發(fā)出警報信息。

3 結(jié)論

3.1 月電量報表分析法對計量自動化系統(tǒng)運行要求較低，但發(fā)現(xiàn)和分析計量裝置故障周期較長，與當(dāng)前對計量裝置的安全穩(wěn)定運行要求所不相符，不適合作為對計量裝置進(jìn)行故障分析的主要方法。

3.2 日母線不平衡分析法雖然對計量自動化系統(tǒng)運行要求較高，但是發(fā)現(xiàn)和分析計量裝置故障周期較短，只是對系統(tǒng)維護人員能力要求較高并且需要一定的數(shù)據(jù)分析時間，可以作為對計量裝置進(jìn)行故障分析的補充手段。

3.3 故障報警信息平臺同樣對計量自動化系統(tǒng)運行要求比較高，發(fā)現(xiàn)和分析計量裝置故障周期比較短，而且系統(tǒng)協(xié)助分析，對系統(tǒng)維護人員能力要求不高，是作為對計量裝置進(jìn)行故障分析的主要依靠手段。

4 結(jié)束語

2013年南方電網(wǎng)公司已在全公司范圍內(nèi)推廣使用計量自動化系統(tǒng)，中山供電局雖然已經(jīng)實現(xiàn)系統(tǒng)實用化，但是研究開發(fā)、不斷擴展計量自動化系統(tǒng)的功能，更好地為我們服務(wù)，仍將是今后努力的重點。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：林旭照（1978-），男，廣東中山人，工程師，主要從事計量管理工作。