基于计量自动化系统的变电站计量装置故障分析方法研究

摘 要：文章介绍了计量自动化系统的主要功能，比较分析了基于计量自动化系统的三种计量装置故障分析方法：月电量报表分析法、日母线不平衡率分析法和故障报警信息平台，并提出较为优越的计量装置故障分析方法。

关键词：计量自动化系统；计量装置；故障分析

在2001年中山供电局作为广东电网公司5个试点单位开始投入建设电能遥测系统，经过1年多的试运行和电能遥测系统2期改造工程，在2003年10月中山供电局电能遥测系统真正实现实用化，在2009年电能遥测系统合并至计量自动化系统，并于2010年7月通过广东电网公司实用化验收。目前，中山供电局计量自动化系统已实现变电站和发电厂数据自动远程采集全覆盖，共有102座，其中，500kV变电站2座，220kV变电站18座，110kV变电站76座，中山地方发电厂6座，共有计量点3596个。

随着线损分析工作的深入开展，各线损分析部门对计量自动化系统所采集数据的准确性和及时性要求不断提高，而计量装置的稳定运行是保证计量自动化系统数据的准确性和及时性的重要前提，及早发现和处理计量装置故障是保障计量装置稳定运行有力措施，因此寻找较为优越的计量装置故障分析方法是急需的和必要的。

1 计量自动化系统的主要功能

计量自动化系统的建设是在原有大客户负荷管理系统主站基础上扩展，基于一体化平台实现厂站、大客户、配变以及集抄等计量点的电能、负荷、供电质量监测等数据以及设备运行管理数据的采集、存储和自动远传，建立全网一体化的计量平台。其主要功能是把电能表存储的有关数据，通过信号通道（如电话线）传送到后台主站，从而在工作站计算机上就可以看到电能表的运行数据。该系统一方面能完全代替人工到现场抄表的工作，另一方面，还能对数据进行存储、计算、分析。

主站系统通过RTU采集变电站电表电能量、瞬时量、需求量等电网数据，可自动、完整、准确、可靠、灵活地采集、传输和存储，数据不丢失，具体功能有：

（1）监测电能量计量装置运行情况，系统运行、计量缺陷等故障信息。

（2）电量统计。实现电能量的各类统计，完成线损及线损小指标的统计、分析。电网线损实现分压、分区、分线统计分析，变压器损耗电量、母线不平衡电量的分析计算。

（3）告警信息。提供失压断相报警，电量越限报警，采集异常报警，母线不平衡报警，变压器变损越限报警等。

（4）电压合格率、功率因素统计分析。

（5）提供各种数据的Web浏览功能，并支持与企业内其它系统的集成。

（6）分费率、分时段电能统计和结算。

（7）提供SCADA接口，完成旁路事件导入。

2 基于计量自动化系统的计量装置故障分析方法

2.1 月电量报表分析法

计量自动化系统在每月月初会将系统内每个计量点本月1号0时0分所采集的电能表有功和无功行度与上月1号0时0分所采集的数据进行运算，计算出系统内每个计量点上1月份的有功和无功电量，然后将同一变电站相同电压等级的计量点统计在同一份月电量报表上，再根据输入母线电量与输出母线电量在理论上接近相等的原则，对同一份月电量报表上的计量点进行分类统计和计算：

根据对计量自动化系统运行維护的经验，各变电站母线不平衡率比较稳定，波动幅度一般在±0.2%。当某月不平衡率波动超出一般范围时，对每个计量点进行排查，检查其采集的电流、电压数值是否正常，从而可以分析计量装置故障。

2.2 日母线不平衡分析法

日母线不平衡分析法与月电量报表分析法从原理上来说，基本上是相同的，只是将时间段从一个月缩短为一天，而且在系统的数据运算上也有不同。计量自动化系统中变电站端装置每30分钟对该站各计量点进行数据采集，主站每天定时将站端装置所采集的数据传输回系统数据库，而且系统每天定时会对那些数据进行运算，计算出每个计量点每30分钟的电量值。日母线不平衡分析法就是将各计量点每天24小时共48个电量值进行累加，再计算出各变电站母线不平衡率进行分析。

日母线不平衡率相对没有月报表的不平衡率稳定，但是当其数值超过±1%时，则可以判定该电压等级计量点存在计量装置故障。

2.3 故障报警信息平台

故障报警信息平台是依据计量自动化系统所采集回来的每个计量点的电流、电压值，与设定值进行比较分析，从而得出故障报警信息。如果要对系统中每个计量点的所有时刻电流、电压值进行比较分析的话，系统运算量过于庞大，会导致计量自动化系统运行速度严重减低，甚至出现系统死机。因此，根据用电负荷曲线特征情况，只选取了负荷低谷点（0点）和负荷高峰点（10点）两个特征时间点的电流、电压值进行检测比较。

故障报警信息平台主要实现以下六类报警功能：

2.3.1 三相三线电压报警

由于在三相三线计量方式中，电压Uab=Ucb=100V，因此，把三相三线电压报警基准值设定为100V，将检测时间点的电压值与基准值进行比较，当差值所占比例大于20%时，则判断为失压并发出三相三线电压报警信息。

2.3.2 三相四线（高计）电压报警

由于在三相四线（高计）计量方式中，电压Ua=Ub=Uc=57.7V，因此，把三相四线（高计）电压报警基准值设定为57.7V，将检测时间点的电压值与基准值进行比较，当差值所占比例大于20%时，则判断为失压并发出三相四线（高计）电压报警信息。

2.3.3 三相四线（低计）电压报警

由于在三相四线（低计）计量方式中，电压Ua=Ub=Uc=220V，因此，把三相四线（低计）电压报警基准值设定为220V，将检测时间点的电压值与基准值进行比较，当差值所占比例大于20%时，则判断为失压并发出三相四线（低计）电压报警信息。

2.3.4 三相三线电流不平衡报警

由于计量自动化系统中的计量点用电负荷三相平衡，而在三相三线计量方式中只有A、C两相电流，因此，把Ia与Ic进行比较，当差值所占比例大于50%时，则判断为电流不平衡并发出三相三线电流不平衡报警信息。

2.3.5 三相四线电流不平衡报警

同样因为电能遥测系统中的计量点用电负荷三相平衡，但在三相四线计量方式中计量A、B、C三相電流，只是取两相电流进行比较是不适合的，因此，把Ia分别与Ib、Ic进行比较，当任一差值所占比例大于50%时，则判断为电流不平衡并发出三相四线电流不平衡报警信息。

2.3.6 电能表掉电报警

由于电能表的运行电源来自于PT电压，当电能表掉电时，将导致数据无法被站端采集装置所采集，因此，当某一计量点所采集的数据为空时，则判断为电能表掉电并发出警报信息。

3 结论

3.1 月电量报表分析法对计量自动化系统运行要求较低，但发现和分析计量装置故障周期较长，与当前对计量装置的安全稳定运行要求所不相符，不适合作为对计量装置进行故障分析的主要方法。

3.2 日母线不平衡分析法虽然对计量自动化系统运行要求较高，但是发现和分析计量装置故障周期较短，只是对系统维护人员能力要求较高并且需要一定的数据分析时间，可以作为对计量装置进行故障分析的补充手段。

3.3 故障报警信息平台同样对计量自动化系统运行要求比较高，发现和分析计量装置故障周期比较短，而且系统协助分析，对系统维护人员能力要求不高，是作为对计量装置进行故障分析的主要依靠手段。

4 结束语

2013年南方电网公司已在全公司范围内推广使用计量自动化系统，中山供电局虽然已经实现系统实用化，但是研究开发、不断扩展计量自动化系统的功能，更好地为我们服务，仍将是今后努力的重点。

参考文献

[1]于泓维，张化光.线损计算、分析与降损决策系统研究[J].东北电力技术，2005（12）：16-19.

[2]刘宏伟.新一代电能量自动化平台系统[J].农村电气化，2007（6）.

作者简介：林旭照（1978-），男，广东中山人，工程师，主要从事计量管理工作。