計量自動化系統(tǒng)中的電能計量裝置監(jiān)測研究

夏武　黃聰　梁誠寧　梁君華

摘要：在電力系統(tǒng)管理中，電能計量系統(tǒng)是提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的重要環(huán)節(jié)，管理和運維電能表、采集器等電能計量裝置是保證電量統(tǒng)計準確性的前提。在當前計量自動化系統(tǒng)中，受產(chǎn)品質(zhì)量、環(huán)境等因素的影響，仍會出現(xiàn)一定的計量差錯或計量故障，不利于電量的準確統(tǒng)計。在電能計量裝置的故障嚴重時，還可能導(dǎo)致人身傷害等不良后果，不利于電網(wǎng)的安全運營。文章重點分析了變電站計量自動化系統(tǒng)的監(jiān)測，介紹了線損異常、電能表故障等的判斷方法，有助于提高電能計量系統(tǒng)的準確性與穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：計量自動化系統(tǒng)；變電站；電能計量監(jiān)測；計量故障

中圖分類號：TP393文獻標志碼：A0引言智能電網(wǎng)以先進的信息技術(shù)與通信技術(shù)為基礎(chǔ)，通過物聯(lián)網(wǎng)與電力深度融合，從而實現(xiàn)對電力生產(chǎn)情況與應(yīng)用情況進行有效的監(jiān)測與管理。隨著電力現(xiàn)貨市場交易以及抽水蓄能電站，風電光伏等新能源廠站接入物聯(lián)網(wǎng)，計量自動化系統(tǒng)的作用越來越突出。因此，建設(shè)一個能夠自動采集動態(tài)數(shù)據(jù)，完成電能統(tǒng)計結(jié)算，線損監(jiān)測和分析，具有強算力，精細化管理能力的系統(tǒng)十分必要。強化電能計量裝置狀態(tài)監(jiān)測分析軟件的應(yīng)用，推動基于大數(shù)據(jù)應(yīng)用的變電站計量系統(tǒng)智能運維發(fā)展，是電網(wǎng)公司計量數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必然選擇。

當前，變電站計量系統(tǒng)的標準規(guī)劃已較為完備，被廣泛應(yīng)用于變電站中。計量系統(tǒng)一般包含電能表、互感器、合并單元、采集器等裝置。雖然目前具有較多地對電能計量裝置的檢測、評價、運維等規(guī)范，但關(guān)于數(shù)字化計量系統(tǒng)電能計量監(jiān)測分析的相關(guān)標準尚未制定，無法有效指導(dǎo)相關(guān)業(yè)務(wù)。

1計量自動化系統(tǒng)概述計量自動化系統(tǒng)在應(yīng)用過程中可實現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)的電能自動化計量與控制，具有廣泛的應(yīng)用范圍與應(yīng)用價值。該系統(tǒng)可分為兩部分：軟件設(shè)施與硬件設(shè)施。應(yīng)用計量自動化系統(tǒng)可隨時隨地掌握電能的應(yīng)用情況，不僅可以實時反映電能使用量的多少，還可以收集轄區(qū)內(nèi)部不同地點的電能消耗情況，提高了電能計量管理提高準確性。應(yīng)用實踐證實，在變電站電能計量與管理的過程中，應(yīng)用計量自動化系統(tǒng)可改變?nèi)斯る娔苡嬃繑?shù)值不準確和人力、物力資源消耗過多的現(xiàn)象［1］。

現(xiàn)階段，所應(yīng)用的計量自動化系統(tǒng)可根據(jù)功能與環(huán)節(jié)的不同分為以下六個模塊，數(shù)據(jù)信息的采集模塊、系統(tǒng)管理模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、現(xiàn)貨交易模塊、運維管理模塊、業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊。在每個模塊中，根據(jù)不同的作用又可細分為多個功能，具體系統(tǒng)功能模塊情況，如圖1所示。

電能計量自動化系統(tǒng)實際上是將早期各自獨立的數(shù)據(jù)遙測、電力負荷管理、低壓集抄、配變監(jiān)測、廠站監(jiān)測等應(yīng)用系統(tǒng)整合統(tǒng)一建立而成的新系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分運用計算機及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使系統(tǒng)更加智能、易操作、便捷，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，最大限度地發(fā)揮了電能計量自動化系統(tǒng)的作用。常見的電能計量自動化系統(tǒng)組成，如圖2所示。

廠站計量系統(tǒng)一般用來完成對外的經(jīng)濟核算和廠站端日常的電量監(jiān)視與核對工作［2］。廠站計量系統(tǒng)通常主要包括5大部分：采集通信子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理分析子系統(tǒng)、應(yīng)用管理子系統(tǒng)、報表管理子系統(tǒng)及圖形曲線子系統(tǒng)，如圖3所示。

采集通信子系統(tǒng)包括：用戶權(quán)限配置、系統(tǒng)參數(shù)配置、基本參數(shù)配置、其他參數(shù)配置、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)備份功能。數(shù)據(jù)處理分析子系統(tǒng)包括：日/時電量統(tǒng)計、班值電量統(tǒng)計、設(shè)備耗電計算等功能。應(yīng)用管理子系統(tǒng)包括：日志查詢、用戶授權(quán)、系統(tǒng)常數(shù)、元件定義、元件分類、統(tǒng)計電量、班值定義等功能。報表管理子系統(tǒng)包括：自定義報表設(shè)置、自定義報表瀏覽等功能。圖形曲線子系統(tǒng)包括：電網(wǎng)系統(tǒng)圖設(shè)置、電網(wǎng)系統(tǒng)圖查詢、系統(tǒng)曲線設(shè)置、圖形曲線查詢、設(shè)備特性曲線查詢、同期對比曲線查詢等功能［3］。

2變電站線損異常的因素分析

在應(yīng)用計量自動化系統(tǒng)的過程中，可根據(jù)實際情況建構(gòu)母線線損的具體分析對象體系。在常規(guī)情況下，母線的線損應(yīng)控制在標準區(qū)域內(nèi)。如果出現(xiàn)計量裝置的運行故障或者計量差錯時，線路電量值也會出現(xiàn)誤差，可能會導(dǎo)致線損異常或者故障現(xiàn)象。在實際應(yīng)用過程中，導(dǎo)致線損異?；蚬收犀F(xiàn)象的影響因素相對較多，排除計量裝置所導(dǎo)致的影響外，還有計量自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)誤差等因素。

2.1非計量裝置故障或差錯引起的線損異常

在電網(wǎng)的日常運行與工作中，線損出現(xiàn)異常的絕大多數(shù)情況并非是由計量裝置故障或者計量差錯導(dǎo)致，而是因計量自動化系統(tǒng)自身的原因所導(dǎo)致。為此，在面對線損異常時，必須分析是否因計量自動化系統(tǒng)引起，具體可從以下幾個方面分析：（1）計量自動化系統(tǒng)出現(xiàn)檔案誤差或錯誤，由此導(dǎo)致數(shù)據(jù)信息出現(xiàn)誤差。（2）計量自動化系統(tǒng)所計算的表碼必須精確至小數(shù)點后兩位。當用戶的用電量到達一定數(shù)額時，電表會出現(xiàn)表碼走動，如果線路的綜合倍率相對較大則必須累積更多的電量［4］。此時，若分辨率出現(xiàn)異常情況，將會導(dǎo)致現(xiàn)實呈現(xiàn)正向或者負向變動。（3）計量自動化系統(tǒng)在抄表過程中若無法抄取表碼或表碼錯誤，也會導(dǎo)致最終計算的電量出現(xiàn)誤差。（4）如果線路與表碼的對應(yīng)不科學(xué)或出現(xiàn)差錯時，電能計量裝置所計量的電路信息會與預(yù)期不符，導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因大多因為計量自動化系統(tǒng)的檔案問題，導(dǎo)致最終的電能計算結(jié)果數(shù)值不符。

2.2計量裝置故障及差錯引起的線損異常若電能計量裝置出現(xiàn)問題故障或者誤差時，所計算得出的最終結(jié)果準確性較差，在常規(guī)情況下會導(dǎo)致線損異常。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在上述情況下可能出現(xiàn)的故障類型相對較多，具體如下：（1）電表故障。例如，電能表出現(xiàn)數(shù)值記錄不準確、電能表表碼停走、電能表死機或者其他硬件問題。（2）二次回路故障。例如，二次回路出現(xiàn)接觸不良或者斷開等現(xiàn)象，導(dǎo)致電網(wǎng)線路出現(xiàn)二次失流或者二次電壓水平波動。（3）電流互感器線路連接錯誤。例如，電流互感器出現(xiàn)二次相序錯誤或者接入未計量的線路內(nèi)。（4）所選擇的電能表類型不恰當。在選擇電能表時，所選擇的電能表類型不準確也會導(dǎo)致最終計量結(jié)果準確性較差，未正確應(yīng)用單向電能表或者雙向電能表。（5）電能表出現(xiàn)接線錯誤。

3計量自動化系統(tǒng)變電站電能計量監(jiān)測的應(yīng)用分析變電站在進行電能計量監(jiān)測過程中，應(yīng)用計量自動化系統(tǒng)時，可通過該系統(tǒng)不同模塊的作用統(tǒng)計各項基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，有效進行表碼應(yīng)用情況查詢、表碼瞬時量復(fù)合查詢等，可分析出電能表的電壓值與電流值是否符合相關(guān)要求的標準，變電站的表碼采集是否出現(xiàn)誤差等。

3.1計量自動化系統(tǒng)變電站電能計量監(jiān)測的基本原理在變電站電能計量裝置監(jiān)測的過程中，應(yīng)用計量自動化系統(tǒng)可對常見的故障進行有效監(jiān)管。現(xiàn)階段的計量自動化系統(tǒng)可根據(jù)二次電壓具體數(shù)值分為高壓與低壓計量兩大類型，常規(guī)情況下可具體分為：高供高計三相三線100 V、三相四線57.7/100 V、高供低計三相四線220/380 V。通過計量自動化系統(tǒng)可分析電壓的瞬時波動情況，若電壓瞬時值與標準值的偏差相對較大時，則可認為出現(xiàn)電壓異常。

3.2計量自動化系統(tǒng)變電站電能計量監(jiān)測的交采比對監(jiān)測計量自動化系統(tǒng)的各項參數(shù)計量倍率、表倍率、電表常數(shù)、計量點未全部錄入等，使得計量表計所獲取的數(shù)據(jù)與交采比對表數(shù)據(jù)間呈現(xiàn)一定的差異［5］。如果出現(xiàn)用電實時功率，計量與交采的有功、無功數(shù)據(jù)基本相反，判斷為現(xiàn)場有功、無功脈沖數(shù)據(jù)采集接線錯位，從而導(dǎo)致采集的數(shù)據(jù)不同，最終出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常等。

3.3計量自動化系統(tǒng)變電站電能計量監(jiān)測的反向電量監(jiān)測應(yīng)用計量自動化系統(tǒng)分析某一計量點的電能計量情況時，若在某一時間范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)正向有功與反向有功總體數(shù)值較為一致或者大致相等時，則可認為該電能表出現(xiàn)異常。若在現(xiàn)場進行檢查核實后可發(fā)現(xiàn)計量用電能表A，C相電流極性接反，使得電能電量的統(tǒng)計出現(xiàn)誤差，電量累積額度相對偏小，可根據(jù)電能表所計算的正向有功總體電量數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，應(yīng)用更正系數(shù)法追補電量。當前，標準推薦的電能表部分測量數(shù)據(jù)異常診斷，如表1所示。

4結(jié)語綜上所述，在變電站的日常運營與管理中，應(yīng)用計量自動化系統(tǒng)可實時有效在線監(jiān)測各電能計量裝置的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)電能計量裝置故障或者數(shù)據(jù)率統(tǒng)計差錯等異常。為此，必須加強對計量自動化系統(tǒng)的重視程度，保證各類檔案數(shù)據(jù)具有較高的準確度與完整性，以降低運行故障發(fā)生的可能性。

參考文獻

［1］呂國華.電能計量裝置在線監(jiān)測系統(tǒng)研究［D］.南昌：南昌大學(xué)，2020.

［2］荊樹君.電能計量自動化系統(tǒng)在電力營銷中的應(yīng)用成效［J］.電子技術(shù)與軟件工程，2017（12）：151.

［3］葉林青.電能計量自動化系統(tǒng)在電力計量裝置異常時的應(yīng)用［J］.機電信息，2020（24）：51，53.

［4］黃謨蛟.探析計量自動化系統(tǒng)電能量數(shù)據(jù)應(yīng)用的提升策略［J］.電力設(shè)備管理，2020（8）：174-176.

［5］朱強.電能計量自動化系統(tǒng)建設(shè)及其在電力營銷中的應(yīng)用實踐［J］.電氣技術(shù)與經(jīng)濟，2020（4）：67-69.

（編輯 姚鑫）

Research on monitoring of electric energy metering device in automatic metering systemXia? Wu， Huang? Cong， Liang? Chengning， Liang? Junhua

（Liuzhou Bureau of Ultra High Voltage Transmission Company of China Southern Power Grid

Co.， Ltd.， Liuzhou 545000， China）Abstract： In the power system management， the electric energy metering system is an important link to provide basic data， and the management， operation and maintenance of electric energy meters， collectors and other electric energy metering devices are the premise to ensure the accuracy of electricity statistics. In the current metering automation system， due to the influence of product quality， environmental factors and other aspects， there will still be some metering errors or metering failures， which is not conducive to the accurate statistics of electricity. When the failure of the electric energy metering device is relatively serious， it may also lead to personal injury and other adverse consequences， which is not conducive to the safe operation of the power grid. This paper focuses on the analysis of the monitoring of the substation metering automation system， and introduces the judgment methods such as abnormal line loss， power meter failure， etc. The research will help to improve the accuracy and stability of the power metering system.

Key words： metering automation system; substation; electric energy metering and monitoring; metering fault