基于計量自動化系統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的主要功能，比較分析了基于計量自動化系統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，并提出較為優越的計量裝置故障分析方法。

關鍵詞：計量自動化系統；計量裝置；故障分析

在2001年中山供電局作為廣東電網公司5個試點單位開始投入建設電能遙測系統，經過1年多的試運行和電能遙測系統2期改造工程，在2003年10月中山供電局電能遙測系統真正實現實用化，在2009年電能遙測系統合并至計量自動化系統，并于2010年7月通過廣東電網公司實用化驗收。目前，中山供電局計量自動化系統已實現變電站和發電廠數據自動遠程采集全覆蓋，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所采集數據的準確性和及時性要求不斷提高，而計量裝置的穩定運行是保證計量自動化系統數據的準確性和及時性的重要前提，及早發現和處理計量裝置故障是保障計量裝置穩定運行有力措施，因此尋找較為優越的計量裝置故障分析方法是急需的和必要的。

1 計量自動化系統的主要功能

計量自動化系統的建設是在原有大客戶負荷管理系統主站基礎上擴展，基于一體化平臺實現廠站、大客戶、配變以及集抄等計量點的電能、負荷、供電質量監測等數據以及設備運行管理數據的采集、存儲和自動遠傳，建立全網一體化的計量平臺。其主要功能是把電能表存儲的有關數據，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據。該系統一方面能完全代替人工到現場抄表的工作，另一方面，還能對數據進行存儲、計算、分析。

主站系統通過RTU采集變電站電表電能量、瞬時量、需求量等電網數據，可自動、完整、準確、可靠、靈活地采集、傳輸和存儲，數據不丟失，具體功能有：

（1）監測電能量計量裝置運行情況，系統運行、計量缺陷等故障信息。

（2）電量統計。實現電能量的各類統計，完成線損及線損小指標的統計、分析。電網線損實現分壓、分區、分線統計分析，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、功率因素統計分析。

（5）提供各種數據的Web瀏覽功能，并支持與企業內其它系統的集成。

（6）分費率、分時段電能統計和結算。

（7）提供SCADA接口，完成旁路事件導入。

2 基于計量自動化系統的計量裝置故障分析方法

2.1 月電量報表分析法

計量自動化系統在每月月初會將系統內每個計量點本月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分所采集的數據進行運算，計算出系統內每個計量點上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計在同一份月電量報表上，再根據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行分類統計和計算：

根據對計量自動化系統運行維護的經驗，各變電站母線不平衡率比較穩定，波動幅度一般在±0.2%。當某月不平衡率波動超出一般范圍時，對每個計量點進行排查，檢查其采集的電流、電壓數值是否正常，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，而且在系統的數據運算上也有不同。計量自動化系統中變電站端裝置每30分鐘對該站各計量點進行數據采集，主站每天定時將站端裝置所采集的數據傳輸回系統數據庫，而且系統每天定時會對那些數據進行運算，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個電量值進行累加，再計算出各變電站母線不平衡率進行分析。

日母線不平衡率相對沒有月報表的不平衡率穩定，但是當其數值超過±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計量自動化系統所采集回來的每個計量點的電流、電壓值，與設定值進行比較分析，從而得出故障報警信息。如果要對系統中每個計量點的所有時刻電流、電壓值進行比較分析的話，系統運算量過于龐大，會導致計量自動化系統運行速度嚴重減低，甚至出現系統死機。因此，根據用電負荷曲線特征情況，只選取了負荷低谷點（0點）和負荷高峰點（10點）兩個特征時間點的電流、電壓值進行檢測比較。

故障報警信息平臺主要實現以下六類報警功能：

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值設定為100V，將檢測時間點的電壓值與基準值進行比較，當差值所占比例大于20%時，則判斷為失壓并發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）電壓報警基準值設定為57.7V，將檢測時間點的電壓值與基準值進行比較，當差值所占比例大于20%時，則判斷為失壓并發出三相四線（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）電壓報警基準值設定為220V，將檢測時間點的電壓值與基準值進行比較，當差值所占比例大于20%時，則判斷為失壓并發出三相四線（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中的計量點用電負荷三相平衡，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進行比較，當差值所占比例大于50%時，則判斷為電流不平衡并發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中的計量點用電負荷三相平衡，但在三相四線計量方式中計量A、B、C三相電流，只是取兩相電流進行比較是不適合的，因此，把Ia分別與Ib、Ic進行比較，當任一差值所占比例大于50%時，則判斷為電流不平衡并發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，當電能表掉電時，將導致數據無法被站端采集裝置所采集，因此，當某一計量點所采集的數據為空時，則判斷為電能表掉電并發出警報信息。

3 結論

3.1 月電量報表分析法對計量自動化系統運行要求較低，但發現和分析計量裝置故障周期較長，與當前對計量裝置的安全穩定運行要求所不相符，不適合作為對計量裝置進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運行要求較高，但是發現和分析計量裝置故障周期較短，只是對系統維護人員能力要求較高并且需要一定的數據分析時間，可以作為對計量裝置進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運行要求比較高，發現和分析計量裝置故障周期比較短，而且系統協助分析，對系統維護人員能力要求不高，是作為對計量裝置進行故障分析的主要依靠手段。

4 結束語

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

參考文獻

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[2]劉宏偉.新一代電能量自動化平臺系統[J].農村電氣化，2007（6）.

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。