高壓電力計(jì)量故障的分析與檢測(cè)

趙世華+桑大治

【摘 要】電力計(jì)量系統(tǒng)的安全可靠性和高效性是電力供電企業(yè)健康發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，是平衡電力市場(chǎng)電力緊張的重要途徑。但是電力計(jì)量系統(tǒng)故障種類(lèi)繁多，給故障分析和檢測(cè)帶來(lái)了困難，也成為了研究的熱點(diǎn)問(wèn)題?；诖?，本文先簡(jiǎn)單介紹了高壓電力計(jì)量系統(tǒng)的基本原理，接著分析了高壓電力計(jì)量故障，最后探究了高壓電能計(jì)量系統(tǒng)接線(xiàn)故障檢測(cè)方法。

【關(guān)鍵詞】高壓電力；計(jì)量故障；分析與檢測(cè)

引言

電力企業(yè)獲得經(jīng)濟(jì)效益是其運(yùn)行發(fā)展的核心，而電力計(jì)量系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的一個(gè)重要保障。但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，總是會(huì)有很多的因素影響著電力計(jì)量系統(tǒng)的應(yīng)用，使其產(chǎn)生故障或者隱患，所以，相關(guān)的電力部門(mén)要找尋出引起故障的主要因素，并對(duì)故障進(jìn)行細(xì)致的排除。只有這樣才能更好地減少高壓電能計(jì)量系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題的幾率，保證電能企業(yè)的正常收益，促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)進(jìn)步。

一、高壓電力計(jì)量系統(tǒng)基本原理

高壓電力計(jì)量系統(tǒng)主要分為高壓供給低壓計(jì)量、高壓供給高壓的高壓電力計(jì)量形式，在電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電和供電過(guò)程中，電力計(jì)量系統(tǒng)尤其是高壓電力計(jì)量系統(tǒng)是非常重要的環(huán)節(jié)，高壓電力計(jì)量系統(tǒng)的構(gòu)成主要包括由電流互感器（CT）、電壓互感器（PT）、計(jì)費(fèi)電能表以及二次連接導(dǎo)線(xiàn)四部分，其中這些構(gòu)成高壓電力計(jì)量系統(tǒng)的元部件一旦發(fā)生故障，就會(huì)造成整個(gè)高壓電力計(jì)量系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。高壓電力計(jì)量系統(tǒng)的基本原理是通過(guò)電能表的兩個(gè)或三個(gè)計(jì)量單元，以電流互感器、電壓互感器、電能表和連接他們的二次導(dǎo)線(xiàn)為電量計(jì)量裝置，將整個(gè)電力計(jì)量系統(tǒng)和用電系統(tǒng)連接在同一網(wǎng)絡(luò)上，當(dāng)高壓電力計(jì)量系統(tǒng)的各個(gè)元部件電力負(fù)荷發(fā)生變化或者出現(xiàn)故障時(shí)，主要是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)阻抗的變化情況來(lái)判斷高壓電力計(jì)量系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的變化，基于高壓電力計(jì)量系統(tǒng)的基本原理，我們可以看出電流、電壓互感器是電力計(jì)量系統(tǒng)中最為重要的元部件，且高壓電力計(jì)量系統(tǒng)的基本原理是在互感器的接表計(jì)量技術(shù)基礎(chǔ)上，開(kāi)展電力的計(jì)量和記錄工作，不斷提高電力供電企業(yè)的管理效率和質(zhì)量。

二、高壓電力計(jì)量故障的分析

電力計(jì)量工作說(shuō)得直接一點(diǎn)就是電力企業(yè)依托這個(gè)系統(tǒng)來(lái)監(jiān)控廣大用戶(hù)的總電量，然后根據(jù)檢測(cè)到的電力數(shù)據(jù)作為征收電費(fèi)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。一旦電子計(jì)量系統(tǒng)出現(xiàn)故障，那么就不會(huì)準(zhǔn)確的顯示出用戶(hù)的用電量，電力企業(yè)就必然造成經(jīng)濟(jì)損失。為了進(jìn)一步的了解電力計(jì)量系統(tǒng)，筆者結(jié)合多年的工作經(jīng)驗(yàn)，將幾種比較常見(jiàn)的電力計(jì)量故障進(jìn)行了歸納總結(jié)，現(xiàn)分析如下：

1.故障原因。

電能量是累計(jì)值來(lái)的，因此即使有微小的誤差日積月累后也會(huì)達(dá)到難以置信的程度，而對(duì)售電和用電雙方來(lái)說(shuō)，此累積值就是經(jīng)濟(jì)上的虧損，因此，有效的解決電力系統(tǒng)的故障是降低經(jīng)濟(jì)虧損的必要途徑。可是，導(dǎo)致高壓電力系統(tǒng)故障的因素有很多，從故障產(chǎn)生原因可來(lái)分則有：三相電能表錯(cuò)誤接線(xiàn)；電流互感器一、兩次短路或電流互感器兩次相間短路；電壓互感器或電流互感器接線(xiàn)斷開(kāi)。

2.故障類(lèi)型。

電能表的常見(jiàn)故障：電能表的常見(jiàn)故障包括表頭故障、計(jì)量回路故障、異常發(fā)熱和振動(dòng)、零部件歪斜、觸點(diǎn)接觸不良、電能表卡盤(pán)卡字等。電能表是電力計(jì)量系統(tǒng)的基本單元，也是高壓電力計(jì)量系統(tǒng)中故障頻發(fā)的環(huán)節(jié)，其運(yùn)行狀況與使用方法、環(huán)境因素等都有關(guān)系。造成電能表計(jì)量誤差的原因是多方面的，包括計(jì)量系統(tǒng)內(nèi)部人為接線(xiàn)錯(cuò)誤或使用不當(dāng)、零部件機(jī)械損耗造成使用壽命縮短、受其他未知因素如磁場(chǎng)長(zhǎng)期影響等。當(dāng)電能表出現(xiàn)故障時(shí)，輕微故障可能導(dǎo)致電量計(jì)量不準(zhǔn)、精度不高，嚴(yán)重時(shí)可能造成磁鐵永久退磁、電能表內(nèi)線(xiàn)圈燒毀，出現(xiàn)整體不可逆的損壞。

電壓類(lèi)型故障：電壓引起的高壓電力計(jì)量系統(tǒng)故障，主要是由于電壓在接線(xiàn)是發(fā)生錯(cuò)誤引起的。某相斷開(kāi)就可能造成失壓，進(jìn)而引起電力計(jì)量錯(cuò)誤；某相電壓短鏈接不緊，也可能造成欠壓現(xiàn)象，引起計(jì)量失誤。

電流類(lèi)型的故障：電流類(lèi)型的故障是電流回路接線(xiàn)發(fā)生錯(cuò)誤造成的計(jì)量故障。如短路，電流不能順利流進(jìn)電能表；虛接電流端導(dǎo)致流進(jìn)電能表的電流變少。

擴(kuò)差類(lèi)型的故障：擴(kuò)差是電力計(jì)量系統(tǒng)的誤差變大導(dǎo)致的故障，可是這種故障一般都是人為原因，因?yàn)檫@是竊電的一種手段。比如私自拆電表，改變電表的內(nèi)部機(jī)械的結(jié)構(gòu)與性能；外力損壞電表；發(fā)揮磁場(chǎng)作用等各種手段增大電力計(jì)量系統(tǒng)的誤差。

人為故障：人為因素也是導(dǎo)致高壓電力計(jì)量系統(tǒng)故障的主要原因之一。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提高，社會(huì)用電量呈逐年增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，一些企業(yè)或者個(gè)人為了節(jié)省用電成本，采取各種人為干擾因素來(lái)影響高壓電力計(jì)量系統(tǒng)正行運(yùn)轉(zhuǎn)，或者私自接線(xiàn)、改線(xiàn)偷電等，以降低實(shí)際用電度數(shù)來(lái)達(dá)到少繳電費(fèi)的目的。高壓電力計(jì)量系統(tǒng)人為故障具有突發(fā)性和隱蔽性特點(diǎn)，需要利用自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)和人工巡查相結(jié)合的方法來(lái)應(yīng)對(duì)。

三、高壓電能計(jì)量系統(tǒng)接線(xiàn)故障檢測(cè)方法

1.電壓互感器的檢測(cè)。

電力計(jì)量裝置的內(nèi)部構(gòu)造是故障檢測(cè)中的重點(diǎn)，其一旦出現(xiàn)結(jié)構(gòu)問(wèn)題，就會(huì)對(duì)其他的環(huán)節(jié)也產(chǎn)生連鎖影響，所以，要加大對(duì)電壓回路的檢測(cè)力度，在對(duì)計(jì)量裝置的導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行檢查時(shí)，主要檢查其是否有導(dǎo)線(xiàn)連接錯(cuò)誤的現(xiàn)象，要利用負(fù)荷檢測(cè)的方式來(lái)對(duì)相電流、相電壓之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，然后結(jié)合之前的檢測(cè)記錄來(lái)對(duì)其額定的電流、電壓進(jìn)行檢查，以此來(lái)判斷計(jì)量系統(tǒng)的電壓互感器是否出現(xiàn)的故障。

2.重視功率因數(shù)的變動(dòng)檢測(cè)。

電力計(jì)量系統(tǒng)的最終目的是反映出真實(shí)可靠的用電數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)使用和支付的權(quán)利義務(wù)以及保證供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，所以電力計(jì)量最終數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度是衡量計(jì)量系統(tǒng)質(zhì)量的唯一標(biāo)準(zhǔn)。由于異常的功率因素會(huì)使測(cè)量的負(fù)荷功率產(chǎn)生變動(dòng)，所以，要基于以下原則對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行檢測(cè)：功率因數(shù)的變動(dòng)情況已經(jīng)比裝置限定數(shù)值還要高且持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間；未發(fā)出檢修信號(hào)并且斷路器正常運(yùn)行但是功率因素出現(xiàn)不正常變動(dòng)，以上兩點(diǎn)情況出現(xiàn)時(shí)，就可以得出功率因數(shù)出現(xiàn)異常的結(jié)論。

3.遠(yuǎn)程接線(xiàn)診斷。

主要操作流程如下：首先，分析電能表接線(xiàn)方案是否存在錯(cuò)誤。如果存在錯(cuò)接問(wèn)題，再檢測(cè)接線(xiàn)錯(cuò)誤位置。這其中通常會(huì)使用到短期負(fù)荷預(yù)測(cè)方法。短期負(fù)荷預(yù)測(cè)主要工作原理是利用電力系統(tǒng)歷史運(yùn)行時(shí)間序列值作為分析對(duì)象，對(duì)未來(lái)用電負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)。電力系統(tǒng)負(fù)荷呈不規(guī)則變化，負(fù)荷序列是不同電力分量的累加。根據(jù)這個(gè)電力負(fù)荷變化規(guī)律，利用小波多分辨率算法可以將電力系統(tǒng)歷史運(yùn)行時(shí)間序列分解成若干個(gè)具有不同頻率的分量，采用相對(duì)應(yīng)的小波基和分解層數(shù)，將不同分量中的負(fù)荷序列內(nèi)在變化規(guī)律呈現(xiàn)出來(lái)，再采用回歸滑動(dòng)平均（ARMA）算法來(lái)分析分量時(shí)間序列數(shù)據(jù)，得出預(yù)測(cè)結(jié)果。采用這種分析方法可以有效提高電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)精確性。在判斷接線(xiàn)方式是否準(zhǔn)確時(shí)，要逐一對(duì)三千余種接線(xiàn)方式進(jìn)行分析，工作量較大，且采用傳統(tǒng)檢測(cè)方法很容易得出錯(cuò)誤的判斷結(jié)果，這方面的檢測(cè)改進(jìn)方法需要今后進(jìn)一步研究中來(lái)實(shí)現(xiàn)。

四、結(jié)語(yǔ)

在電力行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，電能計(jì)量特別是高電壓電能計(jì)量精確性直接關(guān)系到電力企業(yè)綜合經(jīng)營(yíng)效益，是一項(xiàng)十分重要的電力生產(chǎn)管理工作。雖然電力計(jì)量系統(tǒng)能夠?qū)﹄娏窟M(jìn)行計(jì)算和監(jiān)控，但是，由于其工作受到的干擾因素較多，所以其在使用的過(guò)程中任然具有很多的問(wèn)題。如何有效解決電力計(jì)量系統(tǒng)的故障是當(dāng)今熱門(mén)的課題。本文主要對(duì)于高壓電力計(jì)量系統(tǒng)故障的分析及檢測(cè)作出探究。

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