計量自動化系統中的電能計量裝置監測研究

夏武　黃聰　梁誠寧　梁君華

摘要：在電力系統管理中，電能計量系統是提供基礎數據的重要環節，管理和運維電能表、采集器等電能計量裝置是保證電量統計準確性的前提。在當前計量自動化系統中，受產品質量、環境等因素的影響，仍會出現一定的計量差錯或計量故障，不利于電量的準確統計。在電能計量裝置的故障嚴重時，還可能導致人身傷害等不良后果，不利于電網的安全運營。文章重點分析了變電站計量自動化系統的監測，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的準確性與穩定性。

關鍵詞：計量自動化系統；變電站；電能計量監測；計量故障

中圖分類號：TP393文獻標志碼：A0引言智能電網以先進的信息技術與通信技術為基礎，通過物聯網與電力深度融合，從而實現對電力生產情況與應用情況進行有效的監測與管理。隨著電力現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網，計量自動化系統的作用越來越突出。因此，建設一個能夠自動采集動態數據，完成電能統計結算，線損監測和分析，具有強算力，精細化管理能力的系統十分必要。強化電能計量裝置狀態監測分析軟件的應用，推動基于大數據應用的變電站計量系統智能運維發展，是電網公司計量數字化轉型的必然選擇。

當前，變電站計量系統的標準規劃已較為完備，被廣泛應用于變電站中。計量系統一般包含電能表、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、運維等規范，但關于數字化計量系統電能計量監測分析的相關標準尚未制定，無法有效指導相關業務。

1計量自動化系統概述計量自動化系統在應用過程中可實現電網系統的電能自動化計量與控制，具有廣泛的應用范圍與應用價值。該系統可分為兩部分：軟件設施與硬件設施。應用計量自動化系統可隨時隨地掌握電能的應用情況，不僅可以實時反映電能使用量的多少，還可以收集轄區內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。應用實踐證實，在變電站電能計量與管理的過程中，應用計量自動化系統可改變人工電能計量數值不準確和人力、物力資源消耗過多的現象［1］。

現階段，所應用的計量自動化系統可根據功能與環節的不同分為以下六個模塊，數據信息的采集模塊、系統管理模塊、數據管理模塊、現貨交易模塊、運維管理模塊、業務應用模塊。在每個模塊中，根據不同的作用又可細分為多個功能，具體系統功能模塊情況，如圖1所示。

電能計量自動化系統實際上是將早期各自獨立的數據遙測、電力負荷管理、低壓集抄、配變監測、廠站監測等應用系統整合統一建立而成的新系統。該系統充分運用計算機及互聯網技術使系統更加智能、易操作、便捷，提高了系統的穩定性，最大限度地發揮了電能計量自動化系統的作用。常見的電能計量自動化系統組成，如圖2所示。

廠站計量系統一般用來完成對外的經濟核算和廠站端日常的電量監視與核對工作［2］。廠站計量系統通常主要包括5大部分：采集通信子系統、數據處理分析子系統、應用管理子系統、報表管理子系統及圖形曲線子系統，如圖3所示。

采集通信子系統包括：用戶權限配置、系統參數配置、基本參數配置、其他參數配置、數據采集和數據備份功能。數據處理分析子系統包括：日/時電量統計、班值電量統計、設備耗電計算等功能。應用管理子系統包括：日志查詢、用戶授權、系統常數、元件定義、元件分類、統計電量、班值定義等功能。報表管理子系統包括：自定義報表設置、自定義報表瀏覽等功能。圖形曲線子系統包括：電網系統圖設置、電網系統圖查詢、系統曲線設置、圖形曲線查詢、設備特性曲線查詢、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

在應用計量自動化系統的過程中，可根據實際情況建構母線線損的具體分析對象體系。在常規情況下，母線的線損應控制在標準區域內。如果出現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誤差，可能會導致線損異常或者故障現象。在實際應用過程中，導致線損異常或故障現象的影響因素相對較多，排除計量裝置所導致的影響外，還有計量自動化系統的數據誤差等因素。

2.1非計量裝置故障或差錯引起的線損異常

在電網的日常運行與工作中，線損出現異常的絕大多數情況并非是由計量裝置故障或者計量差錯導致，而是因計量自動化系統自身的原因所導致。為此，在面對線損異常時，必須分析是否因計量自動化系統引起，具體可從以下幾個方面分析：（1）計量自動化系統出現檔案誤差或錯誤，由此導致數據信息出現誤差。（2）計量自動化系統所計算的表碼必須精確至小數點后兩位。當用戶的用電量到達一定數額時，電表會出現表碼走動，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，若分辨率出現異常情況，將會導致現實呈現正向或者負向變動。（3）計量自動化系統在抄表過程中若無法抄取表碼或表碼錯誤，也會導致最終計算的電量出現誤差。（4）如果線路與表碼的對應不科學或出現差錯時，電能計量裝置所計量的電路信息會與預期不符，導致這一現象的原因大多因為計量自動化系統的檔案問題，導致最終的電能計算結果數值不符。

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問題故障或者誤差時，所計算得出的最終結果準確性較差，在常規情況下會導致線損異常。調查發現，在上述情況下可能出現的故障類型相對較多，具體如下：（1）電表故障。例如，電能表出現數值記錄不準確、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，二次回路出現接觸不良或者斷開等現象，導致電網線路出現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，電流互感器出現二次相序錯誤或者接入未計量的線路內。（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致最終計量結果準確性較差，未正確應用單向電能表或者雙向電能表。（5）電能表出現接線錯誤。

3計量自動化系統變電站電能計量監測的應用分析變電站在進行電能計量監測過程中，應用計量自動化系統時，可通過該系統不同模塊的作用統計各項基礎數據信息，有效進行表碼應用情況查詢、表碼瞬時量復合查詢等，可分析出電能表的電壓值與電流值是否符合相關要求的標準，變電站的表碼采集是否出現誤差等。

3.1計量自動化系統變電站電能計量監測的基本原理在變電站電能計量裝置監測的過程中，應用計量自動化系統可對常見的故障進行有效監管。現階段的計量自動化系統可根據二次電壓具體數值分為高壓與低壓計量兩大類型，常規情況下可具體分為：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，則可認為出現電壓異常。

3.2計量自動化系統變電站電能計量監測的交采比對監測計量自動化系統的各項參數計量倍率、表倍率、電表常數、計量點未全部錄入等，使得計量表計所獲取的數據與交采比對表數據間呈現一定的差異［5］。如果出現用電實時功率，計量與交采的有功、無功數據基本相反，判斷為現場有功、無功脈沖數據采集接線錯位，從而導致采集的數據不同，最終出現數據異常等。

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

4結語綜上所述，在變電站的日常運營與管理中，應用計量自動化系統可實時有效在線監測各電能計量裝置的運行情況，及時發現電能計量裝置故障或者數據率統計差錯等異常。為此，必須加強對計量自動化系統的重視程度，保證各類檔案數據具有較高的準確度與完整性，以降低運行故障發生的可能性。

參考文獻

［1］呂國華.電能計量裝置在線監測系統研究［D］.南昌：南昌大學，2020.

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

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

［4］黃謨蛟.探析計量自動化系統電能量數據應用的提升策略［J］.電力設備管理，2020（8）：174-176.

［5］朱強.電能計量自動化系統建設及其在電力營銷中的應用實踐［J］.電氣技術與經濟，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