高压电力计量系统故障分析与检测

陈雪辉

（广东电网有限责任公司河源供电局，广东 河源517000）

0 引言

电力计量系统关系到电力企业的运营和效益，与国家经济发展和人们生活方式也紧密相联，如何减少和解决电力计量系统故障是一个值得探讨的问题，因此，一套高效稳定的电力计量系统成为电力企业不断探索的方向。

1 高压电力计量系统的组成

1.1 电压互感器

1.1.1 工作原理

电压互感器的工作原理类似小型变压器，其一次匝数较多，二次匝数相对较少，且二次负载的阻抗相对较大，以完成电压变换，同时实现高电压与低电压的隔离。

1.1.2 注意事项

电压互感器在使用过程中二次侧不得短路，如果发生短路，将会损坏电压互感器，甚至影响整个电路的安全运行。此外，二次绕组应该在铁芯处可靠接地。为了保障测量的准确性，电压互感器不可以接过多仪表。

1.2 电流互感器

1.2.1 工作原理

电流互感器的作用相当于电流变换器，其一次绕组匝数较少，二次绕组匝数较多，且副边的导线较细，从而将一次侧的大电流变换为二次侧的小电流。

1.2.2 注意事项

电流互感器在使用过程中二次回路不得开路，如果发生开路，那么电流将会转变为磁流，产生较高的电势，对人身、仪表、装置都会造成安全威胁。

1.3 电能表

1.3.1 工作原理

电能表包括感应式、电子式、智能式等类型，用来计算用户所使用的电能，根据用途可以分为单相、三相和特殊用途电能表。单相电能表一般用于220V单相交流用户，主要分为感应系三磁通型积算式和电子脉冲机械计度式，机械式应用较多，其特点是结构简单、转动力矩大、工作可靠。三相电能表分为三相有功电能表和三相无功电能表，三相有功电能表一般用于380V三相交流用户，主要分为三相二元件和三相三元件两种，由电流线圈及电磁铁、电压线圈及电磁铁、转动铝盘、永久磁铁、积数器等组成，其连接方式有三相三线制和三相四线制两种。三相无功电能表是一种特殊用途电能表，分为正弦型、跨相90°／60°这3种，无功电能在电气装置本身中不消耗能量，但在电气线路中会产生无功电流，这些电流会在线路中造成电能损耗，无功电能表可以记录这一损耗，其一般用于用电量较大的单位。

1.3.2 注意事项

电能表对于电费征收有重要作用，由于运行环境复杂，在计量中也容易出现偏差。电能表常见的故障有电表潜动、电流线圈短路、电压线圈失压、电流互感器开路或短路这几种。

2 高压电力计量系统故障的主要类型

2.1 电压互感器的常见故障

电压互感器的常见故障包括极性接反、二次相间开路、波形畸变等。电压互感器的故障会对电能计量造成巨大误差，严重时传变到二次侧的电压在幅值和相位上将严重失真，不仅影响计量系统的一次设备，也影响到继电保护的动作性能。

2.2 电流互感器的常见故障

电流互感器的常见故障包括极性接反、二次相间短路、二次侧两点接地、二次侧电流回路故障等。电流互感器的故障可能引起回路测量仪表值异常、元件接口处放电或打火、继电保护装置误动作、继电器烧毁等，引起计量误差。

2.3 电能表的常见故障

电能表的常见故障包括表头故障、计量回路故障、异常发热和振动、零部件歪斜、触点接触不良、电能表卡盘卡字等。电能表是电力计量系统的基本单元，也是高压电力计量系统中故障频发的环节，其运行状况与使用方法、环境因素等都有关系。造成电能表计量误差的原因是多方面的，包括计量系统内部人为接线错误或使用不当、零部件机械损耗造成使用寿命缩短、受其他未知因素如磁场长期影响等。当电能表出现故障时，轻微故障可能导致电量计量不准、精度不高，严重时可能造成磁铁永久退磁、电能表内线圈烧毁，出现整体不可逆的损坏。

3 高压电力计量系统故障原因分析

3.1 自然原因

电力计量是对用户用电量的科学合理统计，该工作的核心仪器是电能表。一方面，由于电能表存在生产质量不达标或在长期使用过程中敏感性降低等现象，使其精密度下降，甚至停止工作，从而会导致高压电力计量系统出现故障；另一方面，如果电能表资料信息不完整，也可能引起计量误差，如：目前电力计量工作大多采用抄表这一形式完成对用户用电量的统计，但实际上当电流互感器或电压互感器出现失灵、接触不良等情况时，也会影响电力计量的准确度。

3.2 人为原因

接线错误会导致电能表电流、电压故障。此外，接线端子数量增加后极易出现松动或锈蚀，这些情况都会造成电流无法正常流入电力计量系统，从而严重影响电能表计量的准确度。另外，计量系统或装置设计不够科学、接线没有通过编号或颜色来进行区别等原因，也很容易造成接线错误或不到位，影响电力计量系统的准确性，而且这种误差也无法及时进行修正。

4 高压电力计量系统故障的检测

4.1 电压回路故障检测

4.1.1 失压记录检测法

失压记录检测法一般用于采用远程抄表方式的计量系统。采集器自动检测三相电压值，如果存在某相电压低于额定电压的30%，这种情况下，可以认为出现了失压，系统将记录失压的次数和时间。

4.1.2 电压阈值检测法

测试电能表的相电压、相电流和功率因数等，根据数据判断是否有故障发生，并根据故障的不同形式采取不同的检测方法。当电能表的某相电压低于额定电压的60%时，即可认为出现了故障。采用电压阈值检测法时，不要让负荷降为零，以有效避免将停电误判为窃电的情况，还可以通过电压线圈是否有电流来判断计量系统是欠压故障还是停电事故。

4.2 电流互感器检测

电流互感器检测的思路是：通过相位关系来判断故障，当系统正常时，相位差是较稳定的。一旦电流互感器极性连接出错，相位差会发生改变。综合分析，这种方法较为简单，测量的参数也不多，在回路之间连入电阻，通过测量电阻两端的电压就可以判断系统是否存在故障以及故障的类型。

4.3 六角图检测

六角图检测是一种比较简化的检测方法，先画出一个标准的六角图，然后根据相应的测试值与标准六角图上的值进行对照，从而确定故障。这种方法较为简单，但是需要测试7个参数。

4.4 接线识别检测

接线识别检测是基于电压信号相位、电流信号相位以及虚拟电压和虚拟电流相位，实现所有48种接线方式的识别。这种检测方法的基本思想是通过测量相位之间的关系来确定接线模式的问题，其缺点是过程较为繁琐。

4.5 电能表检测

电能表检测分为两个步骤，先判断是否接错线，再判断接线方式是否合适。通过短期负荷预测法来判断是否存在接线错误，根据电力系统的历史负荷情况在一定精度下预测未来某特定时刻的负荷值，通过建立矢量模型将电能表的数据转换为矢量数据，从而判断接线方式是否存在问题。

5 结语

高压电力计量系统由电压互感器、电流互感器、电能表等构件组成，这些构件任何一个部位出现问题都将导致计量系统出错。因此，电力计量系统故障种类繁多，给故障分析和检测带来了困难，也成为了研究的热点问题。本文通过对高压电力计量系统常见故障进行分析，提出了相应的检测方法。

［1］贺勇.浅谈电力计量系统的故障与检测［J］.中国高新技术企业，2013（25）

［2］郑燕.浅谈电力计量系统的故障与检测［J］.科技创业家，2013（24）

［3］王昊.电能计量装置状态检查技术的研究［D］：［硕士学位论文］.保定：华北电力大学，2013