智能电能表故障分级运行管理方案研究

刘 莉，王玉龙，于晓蒙，李 鹏

（华北电力大学，河北 保定，071000）

智能电能表故障分级运行管理方案研究

刘 莉，王玉龙，于晓蒙，李 鹏

（华北电力大学，河北 保定，071000）

介绍智能电能表的发展现状及特点，为降低运行智能电能表的故障率，提出基于智能电能表故障率的智能电能表故障分级运行管理方案，完成了智能电能表故障率计算、智能电能表的分级与处理。通过算例分析，验证了该方案的正确性和可行性。

智能电能表；故障统计；分级运行管理

为了适应当前智能电网快速建设的步伐，智能电能表的推广项目作为国家电网公司当前重要的战略环节，需要加快完善智能电能表质量管控体制，通过技术和管理手段提高运行智能电能表的性能和运行可靠性，降低智能电能表的故障率［1］。为降低运行智能电能表的故障率，针对智能电能表的运行环境和工作特点，提出了基于智能电能表故障率的智能电能表分级运行管理方案；以某地市近几年智能电能表运行情况为算例，通过算例的分析比较，证明了该方案的可行性。

1 智能电能表概述

智能电能表是以计算机技术、现代通信技术、测量控制技术为基础的，以微处理器为核心，可进行测量信息数据采集、数据处理、和数据管理的先进的智能化计量设备，由电能量测单元、数据处理单元、通信单元等部分组成，具备电能测量、数据储存与处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能［2］。智能电能表为了适用智能电网和新能源以及可再生能源的使用［3］，除了具备传统电能表基本测量功能外，还具有双向多费率测量功能、用户设备的启停控制功能、多数据传输方式的双向数据通信功能、防窃电等功能，从而在传统的电能表的基础上，实现了用户采集、预付费管理、分时电价、阶梯电价的“全覆盖”［4］。

2 智能电能表故障分级运行管理方案

为了适应当前智能电网快速建设的步伐，需要加快完善智能电能表质量管控体制，通过技术和管理手段提高运行智能电能表的性能和运行可靠性，降低运行智能电能表的故障率。

2.1 故障分级管理分析

智能电能表虽然以智能芯片为基础，具有高精度的特点，但是由于目前智能电能表制造厂商较多，某些电能表产品质量存在缺陷，加之安装方式不规范、维护措施不到位等原因，导致智能电能表在运行过程中，故障产生的几率比较高，不但增加了维护成本，也加大了舆情风险。

通过对已投入运行的智能电能表（以单相智能电能表为例）的总运行数量、月度故障数量、累计故障数量等参数进行统计，计算运行智能电能表的月度分批运行故障率，并在年末进行分级及分析预测，用于对下一年度的运行智能电能表的分级管理。

对于分级为一级的运行智能电能表需加强监控，不再用于批量新装；进行月度故障分析，及时返厂升级，改进表计质量；增加抽检比例和数量，加强故障管理，降低舆情风险。对于分级为二级的运行智能电能表，根据库存量可合理调配批量新装及故障换装智能电能表的类型及数量，以降低运行智能电能表的故障发生率，增强运行智能电能表的运行可靠性。

通过对运行智能电能表的月度故障监控和年度分级管理，加强运行智能电能表的质量舆情监测，完善智能电能表的招标及运行管理机制，改善当前运行智能电能表运行管理不规范的现状，降低运行智能电能表的故障率，提高运行稳定性。故障分级方案基本操作流程见图1。

图1 故障分级方案基本操作流程

2.2 故障率分析

智能电能表在运行过程中，相关运行管理部门需预先统计出每种智能电能表在运行过程中的故障次数、故障类型等信息，为信息入档和智能电能表的评级提供数据。而对智能电能表的分级管理又必须计算出月度分批运行故障率和年平均分批运行故障率。公式计算［6］如下：

式中：fj，i为第j类智能电能表第i月累计故障次数；Fj，0为第j类智能电能表往年总故障率次数；Fk为该类智能电能表第k月故障次数。

式中：Fj，i为j类智能电能表第i月的月度分批运行故障率；Fj，i为j类智能电能表第i月累计故障次数；Nj，i为j类智能电能表第i月某类智能电能表总运行数。

对智能电能表的分级方法，可用逻辑选择法。首先，参考智能电能表相关管理规程要求的基本故障率，选取标准故障率f标准，若年度总平均运行故障率远低于此值时，则不能随意停止该类电能表的使用；其次，必须通过大量的事实数据统计，选择出分级阈值f阈值，在一般情况下，选f阈值＝。通过f标准和f阈值的配合，其智能电能表的分级方法为：如果，fj，12＜f标准，该类智能电能表为一级；如果，fj，12≥f标准，且若fj，12＜f阀值，该类智能电能表为二级；若fj，12≥f阀值，该类智能电能表为一级。

2.3 故障分级处理方案

由上一节计算可得，对于年平均分批运行故障率等于及高于年度总平均运行故障率的智能电能表批次，将其归为一级；对于年平均分批运行故障率低于年度总平均运行故障率的智能电能表批次，将其归为二级。根据各批次智能电能表分级及运行情况，进行下一年度智能电能表推广及招标预安排。

对于分级为一级的运行智能电能表，在下一年度实施重点故障监控，不再安排批量安装；进行月度故障分类统计分析，查找故障根源，及时与生产厂家沟通，进行返厂升级，改进供货质量；对于重大舆情风险，需按规定及时报告上级单位，开展联合调查，并进行拓展试验；对于月度平均分批故障率有异常波动且全年持续明显偏高的智能电能表批次，应增加抽检比例及数量，加强运行表计的现场质量监控，及时更换故障表计，降低舆情风险。对于分级为二级的运行智能电能表，依据运行年限及库存数量，采取优先选择分批运行故障率较低且运行稳定性较好的智能电能表进行批量新装及故障换装，合理调配在运智能电能表的类型及数量，以降低运行智能电能表的分批运行故障率，提高运行智能电能表的运行稳定性和可靠性，减少运行表计的维护成本和舆情风险。

3 算例分析

采用某市2012年、2013年和2014年3年的运行故障数据作为计算算例，数据中显示的为A、B、C、D、E五类智能电能表在运行中的数据，由于在论文完成时，2014年12月的数据未能采集到，仅采用11个月的数据。该城市在2012年时全年A、B、C、D四类智能电能表持续运行，E表尚未安装；在2013年该市全年A、B、C、D四类智能电能表持续运行，E表尚未安装；在2014年前11个月B、C、D、E四类智能电能表的持续运行，A表全部拆除。根据所提出的故障分级运行管理方法，对其进行算例分析，2012、2013、2014年的故障走势分别为图2、图3、图4所示。

图3 2013年月度分批运行故障率走势

由图2可知，2012年月度分批运行故障率A表比B、C、D大得多，故障率从4月开始激增，到7月增加到3%以上，并有继续增加的趋势。由图3可知，2013年与2012相比，A表的月度分批运行故障率仍在上升，并且依然比较高；B、C、D表的故障率上升幅度不大，控制在1.5%以下。由图4可知，B智能电能表故障率先减小后增大，这是由安装量增加而引起故障率减小；C、E智能电能表故障率虽有增加，但增幅不大；D类智能电能表故障率增加较快。在2013年末，对智能电能表采用分级管理后，2014年年平均运行故障率有了大幅度的下降，即智能电能表的运行稳定性、可靠性得到了提高。

根据以上的案例分析，2013年末通过采用智能电能表故障率分级管理方案，使得2014年的年平均运行故障率有了明显的降低，降幅大于60%。通过对在运行智能电能表分批故障率的月度监测及安装量的年度分析、调整，可以分析监测出故障率异常或明显偏高的智能电能表，及时采取调整措施，防止大面积故障的出现，降低舆情风险，保证智能电能表的稳定、可靠运行。加强对运行智能电能表的故障分析，有利于掌握更多不同类别表计的运行故障信息，为智能电能表的招标采购提供更加准确的数据依据，降低运行智能电能表的维护成本，提高表计的运行可靠性。

图4 2014年月度分批运行故障率走势

4 结束语

为降低智能电能表的故障率，提出了基于智能电能表故障率的智能电能表的故障分级管理方案；并且完成了智能电能表故障率计算，智能电能表的分级与处理和运用分级处理理论的算例分析。通过算例分析，可以系统地了解智能电能表的故障分级的具体方法，有利于对运行智能电能表进行规范管理，降低运行智能电能表的故障发生率，有效防范舆情风险，减少运行智能电能表的维护成本，提高不同种类的智能电能表的运行稳定性。

［1］宗建华，闫华光，史树冬.智能电能表［M］.北京：中国电力出版社，2010.

［2］周晓红.新型智能电能表的发展现状及趋势［J］.中国高新技术企业，2011（33）：119-120.

［3］陶 鹏.智能电能表［M］.北京：中国电力出版社，2012.

［4］栾文鹏.高级量测体系［J］.南方电网技术，2009，3（2）：7-12.

本文责任编辑：罗晓晓

ResearchonFaultClassificationOperationManagementSchemeofSmartMeter

Liu Li，WangYulong，Yu Xiaomeng，Li Peng
（North China Electric Power University，Baoding 071000，China）

This paper firstly analyzes the characteristics of smart meter.On this basis，in order to reduce the fault rate of smart meter，proposes the grading operation management scheme of smart meter based on fault rate，completes the calculation，rate grading and processing of smart meter.Finally，example analysis verifies the validity and feasibility of the scheme.

smart meter；failure statistics；grading operation management

TM93

B

1001-9898（2015）03-0024-03

2015-02-03

刘 莉（1984－），女，硕士，研究方向为计量管理。