電力計量裝置異常原因監測方法

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摘要：電力計量裝置有時會顯示電力出現異常，監測受到計量裝置損壞和不正常位移的影響，使得電力計量檢測出現錯誤。為此，文章提出探究分析電力計量裝置異常原因及監測方法。從底層分析電力計量裝置產生異常的原因，從上層通信網監測和底層通信網監測的角度構建電力計量裝置異常監測方案的實施流程。電力計量裝置的三相電流對比實驗結果表明：在該監測方法下，利用融合技術結合模糊運算的分析方法，所得監測數據準確無誤。

關鍵詞：電力計量；裝置異常；計量裝置；監測方法

作為社會生產生活與經濟活動原動力的電能，其質量好壞與穩定性是關系國民生產秩序正常與否的關鍵要素，需要從根本上做到可靠保障[1]。電力計量裝置是對電能供應起到計量作用、便于供電部門進行規劃與調整的終端設備，其工作狀態與電能用戶的使用體驗和感受息息相關，電力計量裝置一旦發生異常不但會影響對用戶的電能供應，還會對國家電網造成經濟損失[2]。因此，保證電力計量裝置良好的工作狀態，是電網高效運行的底層基礎保障[3]。我國電力行業在20世紀90年代以前一直遵循計劃時代經濟的監測方法，政企分開壟斷經營，沒有明確的目標也沒有主要的動力，由于管理的不恰當而導致效率低下，沒有辦法根據市場需求的變化而隨機應變[4]。中國的快速發展帶動了電力行業的不斷向前，在電能計量監測領域也隨之出現了不少亟待解決的問題，為了實現更快的發展，處理和解決這些問題便成了現在的首要任務[5]。

1探究分析電力計量裝置異常原因

加強用電管理，實現優質供電和準確計量，是電網提供優質服務的基礎，也是電網建設的目標。從底層發現電力計量裝置的潛在問題，做到有針對性地發現問題，有切入點地分析問題，創造性地解決問題[6]。電能表、電壓和電流的互感器以及測量柜都屬于電力計量裝置的組成部分。電能表作為核心構成要素，其主要作用是用來計算一定時間內電能的具體消耗[7]。在計量裝置無法正確識別電能關鍵系統操作時，電力計量裝置則處于異常狀態。如緩慢旋轉、反向旋轉、感應式電表卡計或電表計數變少等（不包括電子式電表）；此外，計量裝置的損壞和異常位移也屬于異常狀態的范疇[8]。計量裝置一旦出現了系統故障干擾（主要是諧波問題），即代表電力計量裝置出現了異常。在眾多問題之中，電力計量裝置出現異常最重要且最常見的原因就是竊電。因此，電力計量裝置的異?？梢苑譃樽陨砉收虾腿藶楦蓴_兩大類。針對自身故障，可以采取定期檢查和報故排查的方式解決；針對人為干擾則需要設計監測方法進行智能診斷，以便及時發現違規行為并采取相應的管控措施。

2電力計量裝置異常監測方法設計流程

針對危害最大的人為因素造成的電力計量裝置異常問題，需要采取一種實時的監測方法進行異常識別。異常監測設備通過在線聯網工作，采集電網的運行參數和電力計量裝置的運行狀況數據，及時發現運行異常和故障隱患，經初步判斷發現竊電行為時，第一時間發出警報。異常監測設備的組成結構主要分為主站設備、子站設備，以及作為信息傳輸通路的通信層。其中主站作為管理中心的角色存在，可以融合到現有國網調度中心管理系統之中；子站設備為需要檢測的各個終端電力計量裝置。電力計量裝置監測設備組成結構圖如圖1所示。主站的功能設計為：從通信網絡中獲取各個電力計量裝置的運行狀態信息，并通過外圍設備對所獲取信息的分析與處理，提取有價值的信息，并與預存的標準信息閾值進行對比，結果作為判斷電力計量裝置正常與否的依據，并根據所獲取信息的特征值，判斷電力計量裝置出現異常的可能原因，為管理員提供決策依據。分站與主站以星形網絡構成信息交互整體，主站位于中控室，分站位于各動力設備站。若電力計量裝置的質量不能滿足要求，配置存在一些問題，或裝置長時間處于一個過于嚴酷的工作環境下，一直不間斷運行就很有可能引發故障。電力計量裝置本身停止工作則為裝置出現了問題，這種現象在現實之中并不常見。一般情況下，電力計量裝置產生故障的原因是受各種因素的影響，且長期工作于非額定條件下，從而形成的裝置失效。系統干擾也會使電力計量裝置產生誤差，進而影響其對電能的檢測。系統擾動的關鍵在于電力系統的諧波，電力電子設備的主要來源是大范圍的使用電力，以及電力負載的非線性波動。根據條件來設計感應式電能表，僅能夠保證電能表在工頻范圍內的頻段性能受到限制，但當工作干擾存在于諧波狀態下時，則會產生較大的誤差。

2.1上層通信網監測

在異常監測設備中，由于主站與子站間分布方式的限制，子站的各個電力計量裝置監測終端不能輕松地將自身數據發送給主站，需要依托遠程采集技術來構建信息交互的通信網絡。主站作為中央管控單元，需要處理電網中各級各類型的電力計量裝置（既包括電力與能源終端，又包括作為管理端存在的配電監測與自動終端、售電管理設備等），由于層級復雜，功能迥異，需要分級管理，針對各個設備的信息收集與處理也需要分為兩層網絡來實施。上層網絡是與主站進行信息交換與傳輸的網絡，是依托主干網而建設的專用高速網絡，其功能是信息的低延遲傳輸，并提供穩定的控制信道。電力計量裝置異常狀態監測系統，由分站和主站組成連接，其結構設計如圖2所示。數據通信系統提供公司用戶與可控負荷間的信息交互。其遵循的通信標準必須是雙向的，且必須是安全可靠的。一般來說，可以劃分為有線和無線兩種通信方法。

2.2底層通信網監測

采集終端和集中器的通信稱之為底層通信網。在底層通信中傳輸距離不需要過長，采用總線通信便可達到目的。在總線通信網絡中，所有節點共同享有同一個數據通道來進行廣播通信，各個節點之間也可以相互聯系。子站各節點到主站的通信成為上層通信，需要構建專用的通信網絡?？梢酝ㄟ^租用公共通信網絡的形式建設上層通信，在條件允許的情況下，優先選擇建設電力通信專網，實現核心數據的專網傳輸，提高數據保密性，并降低外界干擾。變電站系統終端為核心，用于收集和計算電量信息設備和信號設備提供的stealing繼電器圖像等，對所收集的數據進行存儲和預處理。變電站和主站都能監測電力計量裝置的異常狀態。

2.3電力計量裝置異常監測

電力計量裝置的運行參數通過底層網絡和上層網絡傳輸到主站，經過數據采集和處理，分解出其中的關鍵變量信息，主站上位機對數據進行計算，與預先設定的健康工作參數閾值的離散量進行對比，通過離散幅度值判斷計量裝置是否處于正常狀態，在發現偏差過大時觸發關注程序，在一個時間段內重復計算該計量裝置的工作參數，如果計量裝置持續處于偏差較大的狀態，則判斷為計量裝置發生故障或處于人為干擾狀態，觸發報警程序，提示管理人員進行詳查，實行排故處理。

3對比實驗

3.1實驗準備

電能計量是電力生產的重要組成部分，電力計量裝置的狀態監測直接影響電能管理的效率。在計量裝置的實際運行中，由于裝置的可靠性、運行環境和人為因素等原因，可能會出現各種問題。作為電壓、電流、功率因數、相角、電量、通信異常信息的監測數據，在狀態監測中計量裝置和其他參數的異常信息（包括連續變化信號以及間隔判別信號），采用三相不平衡法對這些信號進行預處理，目的是對各種輸入信號的處理進行歸一化。對于三相電路，可選擇一臺三相有功電能表或三臺單相有功電能表。這種連接方式一般用于低壓配電系統中，中性點直接接地在三相系統中應用，并能正確測量三相電壓、電流是否對稱。根據異常特征的分析測量電壓，得到三相電流不平衡監測的特征變量定義，如圖3所示。將因三相電流不平衡產生的異常投射到功率圖譜中，計算異常時長、功率偏差、失衡影響，并判斷對電網產生的反饋影響是否會引發非常態現象，以此設定安全閾值。分析失衡態與上升脊分布的對應關系，根據相關規定確定上升脊分布的內部參數為a=0.20，B=0.30（三相三線制）或B=0.50（三相四線制）。

3.2實驗結果

電力計量裝置將監測參數作為數據信號，通過運行信號進行分析，將理論歸一化。通過電力計量裝置，對各種信號進行監測，實現電力計量裝置在線狀態異常監測。系統電壓、電流相量和功率因數角的建立是完全對稱的，但電壓和電流矢量的對稱不能滿足要求，需要通過提高誤差極限來解決這一問題。在電力計量裝置的狀態監測過程中，數據分析結果表明，數據與現場調查結果一致，證明所建立的關系和監測方法是正確的和有效的。

4結論

電力計量裝置異常狀態監測是一種新興的高性能電力計量裝置信息管理手段，通過對分布于電網終端的電力計量裝置的工作狀態進行實時監測，及時發現問題并盡快解決問題，這對于電網的持續安全、穩定運行具有基礎的輔助作用。在保證電網設備正常運行的同時，可以及時發現和打擊非正常用電行為，這對于保護電網良性運營環境具有重要的指導意義。隨著研究的不斷深入，我們還將在故障設備超前預警等方面增加電力計量裝置異常監測設備的功能，實現更為智能化的應用，從而更好地滿足發展需求。

參考文獻：

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作者：秦香春 單位：國網江蘇省電力公司淮安供電分公司