电能量数据在电能计量装置运行状态远程监控中的应用

杨正松

（云南电网有限责任公司普洱墨江供电局）

0 引言

新装和正在运行的电能测量装置挂网运行的持续增加，同时也有更多的售电公司建立，并加入了市场中进行交易的用电用户数量也在增加，这就对电能测量装置的精确测量和时效性提出了更高的要求。电能测量装置及二次电压、电流回路（电能表、终端、互感器、联合接线盒、二次导线等）中的任意一个环节产生了问题，都会导致电能测量装置发生错误，从而对工作人员的人身安全和设备安全构成了严重的威胁。在传统上，对电力计量设备的运行状态进行监测，都是由销售人员根据制定的定期检定计划和用电检查计划，用检定设备对仪表误差和电压、电流回路进行测试，来判断其是否正常。这样的做法，不仅需要大量的人力物力，而且很难在第一时间察觉到测量设备出现了故障。在现场当测量设备出现故障的时候，累积起来的误差电量，对于用电双方来说都难以承受。尽管在测量终端中，会有将其上传到计量系统的报警信息（表码异常、断相、缺相、失流、负荷过载、电流不平衡等），但是，报警信息的种类多达数十种，每天的报警量都在上万条以上。如果要让销售人员从这些报警中，对真正的异常报警进行排查，那么除了已经有了明确的目标之外，就无异于大海捞针，既浪费时间又浪费精力，而且很难找到计量设备的操作异常情况。为此，探索新的方法来强化对电力计量设备的监测，并对其进行及时的检测与处置，具有重要的现实意义［1］。

1 电能计量装置运行状态现状

电能测量设备的运行误差被称作是综合误差，它的综合误差包括了电能表误差、互感器误差、二次压降误差，其中互感器误差又被分为了电流互感器误差和电压互感器误差两部分。① 电表误差：电量仪表是电量仪表中最常见的仪表，造成电量仪表测量误差的因素有制造工艺误差、使用不当误差、负荷效应误差等。② 互感器误差：测量精度取决于铁心的构造及材质，也就是与铁心的长度、铁心截面及磁导系数等相关，还与绕组的圈数及电阻、二次负荷的尺寸及负载的功率因数角等相关。除此之外，二次电流（或一次电流）、二次负载、功率因数和频率都会对电流互感器的误差产生影响。变压器的错误还包括线圈的阻抗、铁心的励磁电流、漏抗等。③ 二次压降误差：由于计量二次回路中各种检测仪器及装置均会有接触阻力，因此会产生一些环路阻抗，造成二次回路压降增加。当前，二次回路与计量、远动、保护等设备相连，而由于切换频率导致的接触阻力，也会导致二次压降，从而造成计量回路二次压降的偏差。

2 电能计量装置运行异常类型

造成电量差错的原因主要有：二次电压回路异常（断相、电压偏高或偏低）、二次电流回路异常（开路、短路、过负荷等）、表计二次接线错误、窃电、计量装置（互感器、电能表、计量终端）故障、其他异常（如天气、环境等引起高压PT、CT 出现爬电、放电现象）等。

3 方法研究

以高供高计计量方式为依据，包括了一般三相负载平衡和高供低计计量方式三相负载不平衡（单相、两相用电，工地打桩机、烧焊机、加油站、充电桩、动车牵引、光V 等）以及供电系统电压稳定等特征。利用测量终端每15min 上送到计量系统的二次侧电压、电流等数据和表格应用以及测量系统的应用功能，来寻找一种简易、高效分析和识别测量装置计量运行异常的方法，对测量装置的异常进行及时处理，从而降低电量差错和营销问责事件的发生，从而保障了供用电双方的合法权益。

3.1 电压数据筛选法

将二次电压的正常范围设置为：三相三线的三次电压的正则化为100V±7V（93—107V），三相四线的四次压力的正则化为57.7V—62V，三相四线的二次压力的负则化为220V—22V（198—242V），从测量系统中提取出的电压数据表格，然后利用表格的筛选以及升降顺序的函数来判断该电压的数值在规定的区间之内，超出该区间的则可以在测量系统中进行即时的召唤来判断其有无异常，如果有异常的话，可以根据测量系统的“应用分析”中的“负载变化趋势分析”来判断其“15min、日、月”的变化情况。其具体操作方法为：① 三相三线制（高电压等级表）。在表上按相位（a，c）直接勾出不正常的电压值；② 三相四线连接方式（高供高计，高供低计）。按照表中的顺序，按相位（A、B、C 相）的上升顺序，查找具有较小电位的异常，然后按相位（A、B、C 相）的下降顺序，查找具有较高电位的异常电位；③ 利用“远程抄表”“负荷分析”等软件对电网中的电网进行监测，判断电网中的电网电压有无异常，及时发现异常，及时报告相关部门进行处置。在图1 中，示出了电压异常的分析判定原理（在此不再描述三种类型的分析判定方法）。

图1 电压分析示意图

图2 电流分析示意图

3.2 电流数据筛选法

利用在电流数据表格中，逐相勾选被查询相0-0.01A 电流数值，然后利用表格的降序功能，对另外一相（三相三线）或其他两相（三相四线）实际电流数据进行观察，并以高供高计计量方式三相电流基本平衡原则为依据，来对该设定相的电流数据是否存在异常进行判断。高供低计计量方式需要以负载不均衡和用电的负载性质为依据，并与所设置的电流互感器变比的大小以及实际电流数据（其他两相二次侧电流超过0.5A以上）来对该设定相的电流数据进行判断。在“应用分析”中，根据“负载变化趋势”中的“15min、日、月”曲线，判断出现故障的时间及时间。该方法的实现过程是：① 过负值的计算。对表中的“CT变比”栏中的“1/1”项按相（A，B，C）按顺序递减，当电流值大于6.5A 时为过载；② 三相制三线制（高压电源电压表）。在表中逐相（A相、C相）筛选0~0.01A的电流数据之后，再将另一相的电流数据降序，找到在0.2A 及以上的电流来进行分析；③ 三相四线制（高供高计，高供低计）。在表中逐相（A相、B相、C相）筛选0~0.01A的电流数据后，再将另外两相电流数据分别降序，找到在0.2A（高供高计）或0.5A（高供低计）及以上的电流进行分析；④ 运用“远距离抄表”“负荷分析”等多种功能来判断当前的情况，发现有无异常，及时向有关部门报告［2］。

3.3 实际效果

将计量系统功能、电压、电流等数据以及与表格功能相结合，可以在极短的时间之内（电压10min，电流20min），迅速地发现电压、电流数据是否有异常。根据对2021-2022 年度，在所发送的将近100 个工作传票中，对计量装置电压、电流异常进行分析和判定的准确率都超过了100%，对计量装置电压、电流异常的准确率高达90%，这可以帮助我们对表计计量异常进行及时发现和处置，减少电量差错和问责事件的发生，同时也为对计量装置的运行效率进行监测，提供了一种技术方法。

4 结束语

采用“远程抄表”功能获取电压和电流等数据，采用表格筛选、升降序和“负载变化趋势”等功能，对电力计量设备进行实时监测，可以快速准确地发现电力计量设备的异常情况，并对其进行有效的处置，降低由于测量设备的异常造成的电力误差，避免出现市场误差，保证电力用户的公平交易，提高电力用户的社会满意度，具有重要的现实意义。