一起电能计量异常事件原因分析及处理措施

彭 涛， 赵 枫， 杨 益， 乔 惠， 王艳龙

(国网合肥供电公司， 安徽 合肥 230022)

1 事件经过

2019年2月15日，某省计量中心稽查到一处35kV专线供电关口电能量计量数据异常，该关口同时存在正向电量和反向电量，但是对应关口的用户不存在发电上网业务(例如光伏等)，认为该专线用户有窃电嫌疑，故发起异常处理工单至某地市供电公司。2月15日下午，地市供电公司计量人员接到工单后，立刻召测了该计量点2019/1/1 0∶ 00∶ 00到2019/2/16 0∶ 00∶ 00的电量数据，该专线用户计量点的电量如表1所示。

表1 地市公司召测的电量数据

2 原因分析

2.1 电能表反向有功电量走字的原因分析

在现在的电网运营模式下，通常普通电力用户的用电形式主要为从电网获得电能，一般不会出现反向有功往电网传输的模式。若出现反向有功电量走字情况，一般其常见原因有以下几种情况[1]:

(1)内部装设了发电设备，可能在某一时刻发电量超过用电量，向外传送时，潮流方向发生变化，电能表就将向电网传输的电能记录为“反向有功”。例如发电厂、小水电、光伏用户、自备电厂用户等上网用户发电时向电网输送电能量。

(2)双电源、多电源用户在并列运行时有功率穿越，向电网方向传送的有功电能量就记为反向有功电量。

(3)内部有大型电机类(或能量转换设备，如：电梯、电铁负荷)设备，当设备运行过程中，内部正在运行的电动机由于惯性不能一下子停下来，电机处于制动转态而变成“发电机”，由于此时用户设备未能全部吸纳“发电机”所发出的电能量，发出的部分电能向电源方向传送，就会发生计入电能表反向有功电能量。

(4)计量系统接线错误可能产生反向有功。

(5)窃电行为可能产生反向有功。

(6)三相三线用户，若电流互感器一相故障，在功率因数较低情况下，另一相会造成电能表反向有功电量走字。

(7)电能表内部算法设计存在缺陷[2]。

上述(1)～(3)情况为正常工况下发生的反向有功电量走字，而(4)～(7)情况则为由于各种原因导致的电能计量异常，会造成电能量的少计或漏计，因此这类情况是需要重点跟踪、监测的对象，以便及时发现处理计量异常、故障，减少供电企业电量损失。

2.2 现场计量装置介绍

220 kV某变电站的该计量点，所使用的电压互感器由大连北方互感器集团有限公司制造，型号为JDZX10-35，等级为0.2；电流互感器由大连第一互感器集团有限公司制造，型号为LZZBJ9-35Q，等级为0.2 S；电能表由杭州华立制造，型号为DSZ535，三相三线制接线，电压为3×100 V，电流3×1.5(6)A，等级为0.5 S。

2.3 原因分析

经营销系统核查，该电力用户实际上是一家医院，线路为纯电缆形式供电，线路等效参数以电容为主。2018年初已经完成送电流程，但是目前尚未投入运行，核实不存在2.1(1)～(3)情况。该计量点在变电站内部，用户不可能随意进入，不存在窃电问题，仔细核对了设备的信息，并实施了初步的外观检查，没有明显异常，在检定合格期限内，又逐步核对了计量系统的接线，也不存在异常。为了查找该反向电量的根源，计量人员使用了三相现场校验仪进行现场测试，测得其运行时刻的相量图及电气参数如图1所示。

为了进一步确认仪器完好没有故障、确认测试数据的真实性，对比参考了保护装置的显示数据，如图2、3所示。

图1 电能表现场校验仪界面测试数据

图2 保护装置电流量和相角

对比现场校验仪和保护装置的数据：计量二次回路A、C相电流大约为0.06 A，A相电流超前A相电压90.01°，C相电流超前C相电压90.23°，功率因数为-0.00，保护二次回路的电流大约为0.03 A，大致在同一数量等级，A相电流超前A相电压98.74°，C相电流超前C相电压88.7°，相角略微有差别，功率因数为-0.02。计量用电流互感器绕组准确度等级为0.2 S，变比500/5，保护绕组准确度等级远低于计量绕组，变比1000/5，综合分析可知，电流数值基本一致，相角的差别可以接受，而且几乎是纯容性负荷，可以印证校验结果。由于计量的数据精确度要高得多，以计量二次数据为准。

从校验仪二次电流数据可知，实际二次电流值只有二次标准值5 A的1%左右，所以不能忽略外环境电磁量带来的感应分量的干扰。通常情况，计量、保护二次回路，从高压仓内的互感器二次端子到测量单元，现场环境复杂，一次设备带电，电流二次回路全金属存在杂散电容且二次回路单点接地，以及存在磁场耦合、电场耦合等因素，不可避免地感应了微弱的电流。由于其数值相对额定值非常小，方向随机性大，正常工况下可以忽略不计。根据叠加定理，实际二次电流为感应电流与电流互感器二次电流的叠加，其对应的相量关系如图4所示。

图3 保护装置显示的功率因数

图4 计量相关信号综合相量图

有功功率P=UABIAcos(π/2-π/6+δA)+UCBICcos(π/6-π/2+δC)

其中U为线电压，I为线电流，δA为感应分量影响的A相角度，δC为感应分量影响的C相角度。

则

可见，有功功率P取决于δA+δC的方向，δA、δC随机分布在包含0点的微小区域内，与电能表的示数表现一致。

结论：由于线路空载，该计量点的实际负荷可以视为纯电容负荷，功率因数几乎为0(容性)。在计量点现场，电磁环境干扰造成二次回路存在微小的感应电分量，具有一定的随机性，电能表计量了少量的正向和反向电量，且有功电量远远小于无功电量，该反向有功电量属于正常现象。

3 处理措施及建议

该关口计量点出现少量的反向有功走字，并不是出于专线用户窃电、私自更改计量接线等违约用电行为、也不是供电公司的计量装置及其二次回路存在缺陷，而是由于该35kV线路长期空载，几乎是纯容性负载，在二次系统正常的电磁干扰下产生的或正或负的随机有功电量走字。该反向走字不需要处理，等该专线用户负载正式启用之后，功角小于90°且叠加微小的感应分量不足以超过90°，就不会出现了。

因此，提出以下建议：

(1)充分做好需求侧管理。协调控制业扩报装进度和用户实际用电时间需求，避免电网侧具备送电条件而用户负荷空载的现象，空载线路造成出现反向有功电量的异常稽查，而且投切长空载线路容易产生操作过电压[3]，危害电力系统的绝缘防护，损害供电可靠性指标。

(2)改进反向电量异常的判据。随着经济下行趋势，空载用户不可避免增多，用户计量点出现反向有功电量，可以结合功率因数和电流数字一起判定，若二次电流小于标准电流的3%数值(即10%电能表标定电流[4])，而且负载的功角为容性或者感性90°左右，即功率因数约为容性或者感性的0值，出现少量的反向有功走字为正常现象，不需要列入异常稽查对象。

4 结束语

电力营销稽查是电力营销环节内控约束机制的主要组成部分，是电力营销风险管理的重要内容和有效途径。通过有效开展电力稽查工作，可以达到规范营销行为，堵塞漏洞，挖潜增效，提高营销政策执行力，减少营销事故的目的。随着电力负荷多样化发展和分布式发电的日益增多，反向有功电量的出现频次与日俱增，为了减少稽查工作量和调节人员承载力，与时俱进的稽查方法和异常判据越发重要。