高壓電力計(jì)量故障檢測(cè)分析

任麗娟

1高壓電力計(jì)量系統(tǒng)的基本原理

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。

2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：

2.1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;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斷開(kāi)。

2.2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。

3高壓電力計(jì)量故障檢測(cè)方法

高壓電能計(jì)量系統(tǒng)故障種類(lèi)十分多樣化，其中接線錯(cuò)誤是導(dǎo)致計(jì)量系統(tǒng)故障的主要原因之一。在實(shí)際中，接線故障檢測(cè)主要依賴電力檢修人員主觀經(jīng)驗(yàn)判斷來(lái)完成，主要檢測(cè)工具是電流表、電壓表、相位儀等工具，具有較大的盲目性和隨意性，很難滿足實(shí)際故障檢測(cè)要求。

為了提高接線故障檢測(cè)效率和精確性，國(guó)內(nèi)學(xué)者提出了以下幾種方法：

六角圖法。該方法是先繪制一個(gè)規(guī)范的六角圖，將檢測(cè)值與圖中的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)照，通過(guò)比較分析不同值的異常情況來(lái)分析故障隱患。這種檢測(cè)方法需要提供七個(gè)測(cè)量參數(shù)，要求較大的工作量，因此可操性不高。

計(jì)量回路接線分層識(shí)別法。該方法將互感器回路誤接線判別作為第一層識(shí)別對(duì)象，將計(jì)量表常見(jiàn)接線錯(cuò)誤作為第二層識(shí)別對(duì)象。第一層識(shí)別可以將三相三線接線錯(cuò)誤從4000多種縮小到48種，有效提高了電能表接線錯(cuò)誤檢測(cè)效率和精確性。

此外，還可以采用遠(yuǎn)程接線診斷方法來(lái)檢測(cè)電能表接線準(zhǔn)確性，主要操作流程如下：首先，分析電能表接線方案是否存在錯(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。在判斷接線方式是否準(zhǔn)確時(shí)，要逐一對(duì)三千余種接線方式進(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)。

除了上述高壓電力計(jì)量系統(tǒng)接線錯(cuò)誤檢測(cè)方法之外，還可以考慮采用閾值檢測(cè)法來(lái)檢測(cè)計(jì)量系統(tǒng)接線故障。在提取電能量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，制定三種故障檢測(cè)方法：即事件檢測(cè)、單表閾值邏輯檢測(cè)和多表閾值檢測(cè)。其中，事件檢測(cè)主要是分析計(jì)量系統(tǒng)歷史故障情況來(lái)分析故障種類(lèi);單表閾值邏輯檢測(cè)主要是通過(guò)讀取電能表相電壓、相電流、功率因數(shù)并通過(guò)其歷史參數(shù)對(duì)比來(lái)找出異常情況，從而診斷故障;多表閾值檢測(cè)是主要是分析母線平衡率、線損、網(wǎng)損歷史運(yùn)行參數(shù)是否有超出閥值來(lái)判斷故障。從多個(gè)計(jì)量表上提取多個(gè)功率參數(shù)，以此計(jì)算母線平衡率，如果母線平衡率在剔除電力系統(tǒng)自身?yè)p耗后，依然偏出了正常范圍，且這種情況連續(xù)出現(xiàn)在兩個(gè)工作周期內(nèi)，則可以判斷與母線連接的計(jì)量表存在故障。

防人為故障，高壓電的計(jì)量方式各異，所以防止人為故障的方法也不盡相同，但是所依據(jù)的原理卻是基本相通的。并且故障的檢測(cè)辦法也在隨著科技技術(shù)的進(jìn)步和成熟在不斷完善。最初人們使用螺絲、油漆、油蠟進(jìn)行緊封，但這種方法易受時(shí)間和天氣等影響而失效，所以早已不用。現(xiàn)在則更多的將現(xiàn)代技術(shù)用于保護(hù)高壓電力計(jì)量裝置不被人為的破壞，類(lèi)似于智能防竊電措施?，F(xiàn)階段最直接的檢測(cè)方法仍然是借助電壓表、電流表、相位表、相序表來(lái)測(cè)量一些參數(shù)，然后就是畫(huà)向量圖或者六角圖對(duì)比分析。對(duì)電壓回路出現(xiàn)的故障，也就是電能表失壓產(chǎn)生的故障進(jìn)行檢測(cè)的方法進(jìn)行分析，提出了依照兩個(gè)向量相位關(guān)系來(lái)進(jìn)行故障檢測(cè)的方法，而且這種方法需要的測(cè)量參數(shù)少，有利于計(jì)算判斷，但是也有其局限性，那就是需要在平常用電的前提下。

4結(jié)語(yǔ)

總之，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)，而高壓電力計(jì)算系統(tǒng)在整個(gè)電力系統(tǒng)中占有重要地位，關(guān)系著計(jì)量系統(tǒng)計(jì)算的準(zhǔn)確性，為此，要加強(qiáng)對(duì)電力計(jì)算系統(tǒng)的故障分析。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)山西省電力公司太原供電公司）