因电压切换继电器故障导致计量失准的差错电量计算分析

廖 涛 ，曹晓璐 ，高利明 ，周 默 ，罗辉勇 ，王国卉

（1.国网河南省电力公司营销服务中心，河南 郑州 450051; 2.河南合众电力技术有限公司，河南 郑州 450000）

一旦TV电压切换继电器发生故障，将导致电压互感器不能正常投切，使关口电能表失压，造成计量失准[1]，应进行差错电量计算，并退补电量。目前国内外学者暂无针对TV电压切换继电器故障导致计量失准，并进行电量退补的研究。但国内学者在差错电量计算方面已有研究[2-4]。本文以某电厂发生的一起因电压切换继电器故障导致计量失准事件为切入点，分析事件过程，并采用电量平衡法和更正系数法进行差错电量计算。2种计算方法得到的差错电量基本一致，证明了计算方法的正确性。同时根据实际情况对2种计算结果进行对比分析，并选择差错电量最符合实际情况的结果，为类似电压切换继电器投切失败须进行差错电量计算的案例提供参考。

1 故障分析

1.1 电厂及计量点配置基本情况

本案例中电厂一期、二期装机容量均为2 ×30万kW，发电上网贸易计算用关口计量点设置在电厂内。厂内计量点名称分别为计221（1#主变），计222（2#主变），计223（3#主变），计224（4#主变）。其中2#机组采用发变线接线方式。1#机、3#机、4#机接在220 kV母线上，共6回220 kV出线。

发生故障计量点为计224（4#主变高压侧），其关口电能表配置情况如表1所示。

表1 计224贸易结算关口电能表

1.2 故障分析

6月5日电厂4#机组启动，并于14:32并网。并网后，20:30左右运维人员发现光字牌报警，显示电能表失压。随后检修人员于20:40左右发现计224关口表C相失压计时仪报警。进一步检查，发现测量回路上母二次电压正常，但电压切换继电器没有正常投切。发现问题后，工作人员于21:20更换了新的电压切换继电器。随后计224关口电能表电压恢复正常。

通过失压计时仪记录和电厂光字牌报警信息，并结合省调TMR系统电量数据和电厂相关运行数据可得以下情况：

故障发生时升压站为双母线运行，1#、3#机组运行，4#机组并网开机，2#机停机。故障发生时计224的电压切换继电器C相接触不良，导致计224关口电能表C相失压。失压时间为6月5日14:15:29至21:19:35。根据电厂光字牌报警信息，结合失压计时仪和TMR系统数据，确定总失压时间为7.06 h（失压计时仪略有偏差）。

本次故障的本次故障的原因是计224（4#主变）的电压切换继电器C相接触不良，导致计224关口电能表C相失压。该电压切换继电器于2009年投运，接点氧化，闭合不好，致使继电器动作后C相电压未正常切换，造成关口表C相失压。

2 差错电量计算

220 kV以上计量点故障时，差错电量较大，须采用至少2种差错电量计算方法进行对比分析。结合此故障类型为电能表单相失压，采用电量平衡法和更正系数法计算。

2.1 电量平衡法求解差错电量

通过现场实际勘查，调取电厂内光字牌告警动作记录及省调TMR系统，获取了6月5日故障时间点过程中各计量点的电量数据，并进行分析。

故障电量数据计算公式为：

式中：Wa为通过对应发电机发电量、主变损耗、高厂变等计算出来的电量值；Wb为故障情况下，关口电能表实际计量的电量值。

Wa、Wb计算过程详见表2和表3。

表2 故障期间计224（4#主变）电量计算值

表3 故障期间计224（4#主变）主表电量数据

Wa计算公式如下：

式中：WF为发电机发电量；WC为高厂变电量；WS为主变损耗；WL为励磁变损耗。

WF数据可通过TMR系统查询获取，WC数据由电厂的自动抄表系统提供。本案例中，由于4#机组为三机励磁，因此无专门的励磁变压器，故可认为WL=0。取故障后1周数据为参考，可计算出主变平均损耗率WS=1.3291%。另外，高厂变只有小时级数据，故计算的开始时间和结束时间均取最近整点值[5-6]。

表2～3中倍率信息为基础档案信息，也可从TMR系统中获取。电量数据均可从TMR系统获取。代入数据后，可求得差值电量为293454.5 kWh。

2.2 更正系数法求解差错电量

当系统出现单相失压或失流、两相失压或失流、极性接反等错误接线或故障时，可采用更正系数法。更正系数法计算如下：

式中：ΔW2为退补电量；W为错误接线或故障时计量值；K为更正系数。

K计算公式：

式中：W真实为正常运行条件下的电量值。

单相失压时，三相四线电能表在三相平衡的情况下，电量更正系数K=1.5。

查询省调TMR系统可知，故障期间计224（4#主变）主表电量数据如表4所示。

表4 故障期间计224（4#主变）主表电量数据

将数据代入公式（3）中，计算可得，差错电量计算结果为301488.0 kWh。

3 计算方法分析选择及结论

3.1 计算结果分析

电量平衡法计算的差错电量为293454.5 kWh，更正系数法计算的差错电量为301488.0 kWh，二者仅相差2%，差错电量计算结果基本一致。本案例中故障时间相对较长，故障期间无法保证负荷一直平衡，因此更正系数法计算约束条件受限。同时考虑到此电厂关口电能表运行时间较长，该型号电能表无法调取负荷曲线，且系统中只有5 min电量数据，与故障时间不完全对应。因此采用更正系数法计算差错电量时，误差相对较大。

而由于本案例中发电机、高厂变等数据均有据可查，数据更为真实可靠，故采用电量平衡计算法相对误差较小，其结果更准确合理。因此本案例采用电量平衡计算法，且最终差错电量为293454.5 kWh。

3.2 结论分析

本案例为一起因TV电压切换继电器故障导致的关口电能表失压，进而造成计量故障的事件。具体为电厂计224计量点的电压切换继电器C相因接触不良，导致关口电能表少计7.06 h，其差错电量为293454.5 kWh。事后调查发现，电厂对电压切换继电器管理不善，未按规定对其进行校验、未定期查看其运行状态，导致电压切换时，触点接触不良，进而造成计量故障。

4 结束语

发电上网的关口计量装置是电厂进行贸易结算的依据，一般电厂对关口电能表、计量用互感器和计量二次回路比较关注，往往忽略了电压切换继电器等重要辅助设备[7]。本文以一起典型的因电压切换继电器故障导致的关口电能表失压事件为切入点，分析了故障过程、故障原因，并进行了差错电量计算。分别采用电量平衡法和更正系数法计算，并对比分析计算结果，选取了误差最小、最符合实际运行情况的方法，为类似故障处理和退补电量计算提供参考。特别是对于双母运行的升压站，线路可能须在2条母线中来回切换，若电压切换继电器故障或接触不良，将导致继电器投切失败，进而造成计量失准，因此，电厂应加强对电压切换继电器等辅助设备的管理。