因電壓切換繼電器故障導致計量失準的差錯電量計算分析

廖 濤 ，曹曉璐 ，高利明 ，周 默 ，羅輝勇 ，王國卉

（1.國網河南省電力公司營銷服務中心，河南 鄭州 450051; 2.河南合眾電力技術有限公司，河南 鄭州 450000）

一旦TV電壓切換繼電器發生故障，將導致電壓互感器不能正常投切，使關口電能表失壓，造成計量失準[1]，應進行差錯電量計算，并退補電量。目前國內外學者暫無針對TV電壓切換繼電器故障導致計量失準，并進行電量退補的研究。但國內學者在差錯電量計算方面已有研究[2-4]。本文以某電廠發生的一起因電壓切換繼電器故障導致計量失準事件為切入點，分析事件過程，并采用電量平衡法和更正系數法進行差錯電量計算。2種計算方法得到的差錯電量基本一致，證明了計算方法的正確性。同時根據實際情況對2種計算結果進行對比分析，并選擇差錯電量最符合實際情況的結果，為類似電壓切換繼電器投切失敗須進行差錯電量計算的案例提供參考。

1 故障分析

1.1 電廠及計量點配置基本情況

本案例中電廠一期、二期裝機容量均為2 ×30萬kW，發電上網貿易計算用關口計量點設置在電廠內。廠內計量點名稱分別為計221（1#主變），計222（2#主變），計223（3#主變），計224（4#主變）。其中2#機組采用發變線接線方式。1#機、3#機、4#機接在220 kV母線上，共6回220 kV出線。

發生故障計量點為計224（4#主變高壓側），其關口電能表配置情況如表1所示。

表1 計224貿易結算關口電能表

1.2 故障分析

6月5日電廠4#機組啟動，并于14:32并網。并網后，20:30左右運維人員發現光字牌報警，顯示電能表失壓。隨后檢修人員于20:40左右發現計224關口表C相失壓計時儀報警。進一步檢查，發現測量回路上母二次電壓正常，但電壓切換繼電器沒有正常投切。發現問題后，工作人員于21:20更換了新的電壓切換繼電器。隨后計224關口電能表電壓恢復正常。

通過失壓計時儀記錄和電廠光字牌報警信息，并結合省調TMR系統電量數據和電廠相關運行數據可得以下情況：

故障發生時升壓站為雙母線運行，1#、3#機組運行，4#機組并網開機，2#機停機。故障發生時計224的電壓切換繼電器C相接觸不良，導致計224關口電能表C相失壓。失壓時間為6月5日14:15:29至21:19:35。根據電廠光字牌報警信息，結合失壓計時儀和TMR系統數據，確定總失壓時間為7.06 h（失壓計時儀略有偏差）。

本次故障的本次故障的原因是計224（4#主變）的電壓切換繼電器C相接觸不良，導致計224關口電能表C相失壓。該電壓切換繼電器于2009年投運，接點氧化，閉合不好，致使繼電器動作后C相電壓未正常切換，造成關口表C相失壓。

2 差錯電量計算

220 kV以上計量點故障時，差錯電量較大，須采用至少2種差錯電量計算方法進行對比分析。結合此故障類型為電能表單相失壓，采用電量平衡法和更正系數法計算。

2.1 電量平衡法求解差錯電量

通過現場實際勘查，調取電廠內光字牌告警動作記錄及省調TMR系統，獲取了6月5日故障時間點過程中各計量點的電量數據，并進行分析。

故障電量數據計算公式為：

式中：Wa為通過對應發電機發電量、主變損耗、高廠變等計算出來的電量值；Wb為故障情況下，關口電能表實際計量的電量值。

Wa、Wb計算過程詳見表2和表3。

表2 故障期間計224（4#主變）電量計算值

表3 故障期間計224（4#主變）主表電量數據

Wa計算公式如下：

式中：WF為發電機發電量；WC為高廠變電量；WS為主變損耗；WL為勵磁變損耗。

WF數據可通過TMR系統查詢獲取，WC數據由電廠的自動抄表系統提供。本案例中，由于4#機組為三機勵磁，因此無專門的勵磁變壓器，故可認為WL=0。取故障后1周數據為參考，可計算出主變平均損耗率WS=1.3291%。另外，高廠變只有小時級數據，故計算的開始時間和結束時間均取最近整點值[5-6]。

表2～3中倍率信息為基礎檔案信息，也可從TMR系統中獲取。電量數據均可從TMR系統獲取。代入數據后，可求得差值電量為293454.5 kWh。

2.2 更正系數法求解差錯電量

當系統出現單相失壓或失流、兩相失壓或失流、極性接反等錯誤接線或故障時，可采用更正系數法。更正系數法計算如下：

式中：ΔW2為退補電量；W為錯誤接線或故障時計量值；K為更正系數。

K計算公式：

式中：W真實為正常運行條件下的電量值。

單相失壓時，三相四線電能表在三相平衡的情況下，電量更正系數K=1.5。

查詢省調TMR系統可知，故障期間計224（4#主變）主表電量數據如表4所示。

表4 故障期間計224（4#主變）主表電量數據

將數據代入公式（3）中，計算可得，差錯電量計算結果為301488.0 kWh。

3 計算方法分析選擇及結論

3.1 計算結果分析

電量平衡法計算的差錯電量為293454.5 kWh，更正系數法計算的差錯電量為301488.0 kWh，二者僅相差2%，差錯電量計算結果基本一致。本案例中故障時間相對較長，故障期間無法保證負荷一直平衡，因此更正系數法計算約束條件受限。同時考慮到此電廠關口電能表運行時間較長，該型號電能表無法調取負荷曲線，且系統中只有5 min電量數據，與故障時間不完全對應。因此采用更正系數法計算差錯電量時，誤差相對較大。

而由于本案例中發電機、高廠變等數據均有據可查，數據更為真實可靠，故采用電量平衡計算法相對誤差較小，其結果更準確合理。因此本案例采用電量平衡計算法，且最終差錯電量為293454.5 kWh。

3.2 結論分析

本案例為一起因TV電壓切換繼電器故障導致的關口電能表失壓，進而造成計量故障的事件。具體為電廠計224計量點的電壓切換繼電器C相因接觸不良，導致關口電能表少計7.06 h，其差錯電量為293454.5 kWh。事后調查發現，電廠對電壓切換繼電器管理不善，未按規定對其進行校驗、未定期查看其運行狀態，導致電壓切換時，觸點接觸不良，進而造成計量故障。

4 結束語

發電上網的關口計量裝置是電廠進行貿易結算的依據，一般電廠對關口電能表、計量用互感器和計量二次回路比較關注，往往忽略了電壓切換繼電器等重要輔助設備[7]。本文以一起典型的因電壓切換繼電器故障導致的關口電能表失壓事件為切入點，分析了故障過程、故障原因，并進行了差錯電量計算。分別采用電量平衡法和更正系數法計算，并對比分析計算結果，選取了誤差最小、最符合實際運行情況的方法，為類似故障處理和退補電量計算提供參考。特別是對于雙母運行的升壓站，線路可能須在2條母線中來回切換，若電壓切換繼電器故障或接觸不良，將導致繼電器投切失敗，進而造成計量失準，因此，電廠應加強對電壓切換繼電器等輔助設備的管理。