高压电力计量故障检测分析

任丽娟

1高压电力计量系统的基本原理

高压电力计量系统主要分为高压供给低压计量、高压供给高压的高压电力计量形式，在电力系统的发电、输电和供电过程中，电力计量系统尤其是高压电力计量系统是非常重要的环节，高压电力计量系统的构成主要包括由电流互感器（CT）、电压互感器（PT）、计费电能表以及二次连接导线四部分，其中这些构成高压电力计量系统的元部件一旦发生故障，就会造成整个高压电力计量系统不能正常运行。高压电力计量系统的基本原理是通过电能表的两个或三个计量单元，以电流互感器、电压互感器、电能表和连接他们的二次导线为电量计量装置，将整个电力计量系统和用电系统连接在同一网络上，当高压电力计量系统的各个元部件电力负荷发生变化或者出现故障时，主要是根据网络阻抗的变化情况来判断高压电力计量系统运行状态的变化，基于高压电力计量系统的基本原理，我们可以看出电流、电压互感器是电力计量系统中最为重要的元部件，且高压电力计量系统的基本原理是在互感器的接表计量技术基础上，开展电力的计量和记录工作，不断提高电力供电企业的管理效率和质量。

2高压电力计量故障的分析

电力计量工作说得直接一点就是电力企业依托这个系统来监控广大用户的总电量，然后根据检测到的电力数据作为征收电费的唯一标准。一旦电子计量系统出现故障，那么就不会准确的显示出用户的用电量，电力企业就必然造成经济损失。为了进一步的了解电力计量系统，笔者结合多年的工作经验，将几种比较常见的电力计量故障进行了归纳总结，现分析如下：

2.1故障原因

电能量是累计值来的，因此即使有微小的误差日积月累后也会达到难以置信的程度，而对售电和用电双方来说，此累积值就是经济上的亏损，因此，有效的解决电力系统的故障是降低经济亏损的必要途径。可是，导致高压电力系统故障的因素有很多，从故障产生原因可来分则有：三相电能表错误接线;电流互感器一、两次短路或电流互感器两次相间短路;电压互感器或电流互感器接线断开。

2.2故障类型

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。

电压类型故障：电压引起的高压电力计量系统故障，主要是由于电压在接线是发生错误引起的。某相断开就可能造成失压，进而引起电力计量错误;某相电压短链接不紧，也可能造成欠压现象，引起计量失误。

电流类型的故障：电流类型的故障是电流回路接线发生错误造成的计量故障。如短路，电流不能顺利流进电能表;虚接電流端导致流进电能表的电流变少。

扩差类型的故障：扩差是电力计量系统的误差变大导致的故障，可是这种故障一般都是人为原因，因为这是窃电的一种手段。比如私自拆电表，改变电表的内部机械的结构与性能;外力损坏电表;发挥磁场作用等各种手段增大电力计量系统的误差。

3高压电力计量故障检测方法

高压电能计量系统故障种类十分多样化，其中接线错误是导致计量系统故障的主要原因之一。在实际中，接线故障检测主要依赖电力检修人员主观经验判断来完成，主要检测工具是电流表、电压表、相位仪等工具，具有较大的盲目性和随意性，很难满足实际故障检测要求。

为了提高接线故障检测效率和精确性，国内学者提出了以下几种方法：

六角图法。该方法是先绘制一个规范的六角图，将检测值与图中的标准值进行对照，通过比较分析不同值的异常情况来分析故障隐患。这种检测方法需要提供七个测量参数，要求较大的工作量，因此可操性不高。

计量回路接线分层识别法。该方法将互感器回路误接线判别作为第一层识别对象，将计量表常见接线错误作为第二层识别对象。第一层识别可以将三相三线接线错误从4000多种缩小到48种，有效提高了电能表接线错误检测效率和精确性。

此外，还可以采用远程接线诊断方法来检测电能表接线准确性，主要操作流程如下：首先，分析电能表接线方案是否存在错误。如果存在错接问题，再检测接线错误位置。这其中通常会使用到短期负荷预测方法。短期负荷预测主要工作原理是利用电力系统历史运行时间序列值作为分析对象，对未来用电负荷进行预测。电力系统负荷呈不规则变化，负荷序列是不同电力分量的累加。根据这个电力负荷变化规律，利用小波多分辨率算法可以将电力系统历史运行时间序列分解成若干个具有不同频率的分量，采用相对应的小波基和分解层数，将不同分量中的负荷序列内在变化规律呈现出来，再采用回归滑动平均（ARMA）算法来分析分量时间序列数据，得出预测结果。采用这种分析方法可以有效提高电力系统负荷预测精确性。在判断接线方式是否准确时，要逐一对三千余种接线方式进行分析，工作量较大，且采用传统检测方法很容易得出错误的判断结果，这方面的检测改进方法需要今后进一步研究中来实现。

除了上述高压电力计量系统接线错误检测方法之外，还可以考虑采用阈值检测法来检测计量系统接线故障。在提取电能量计费系统数据基础上，制定三种故障检测方法：即事件检测、单表阈值逻辑检测和多表阈值检测。其中，事件检测主要是分析计量系统历史故障情况来分析故障种类;单表阈值逻辑检测主要是通过读取电能表相电压、相电流、功率因数并通过其历史参数对比来找出异常情况，从而诊断故障;多表阈值检测是主要是分析母线平衡率、线损、网损历史运行参数是否有超出阀值来判断故障。从多个计量表上提取多个功率参数，以此计算母线平衡率，如果母线平衡率在剔除电力系统自身损耗后，依然偏出了正常范围，且这种情况连续出现在两个工作周期内，则可以判断与母线连接的计量表存在故障。

防人为故障，高压电的计量方式各异，所以防止人为故障的方法也不尽相同，但是所依据的原理却是基本相通的。并且故障的检测办法也在随着科技技术的进步和成熟在不断完善。最初人们使用螺丝、油漆、油蜡进行紧封，但这种方法易受时间和天气等影响而失效，所以早已不用。现在则更多的将现代技术用于保护高压电力计量装置不被人为的破坏，类似于智能防窃电措施。现阶段最直接的检测方法仍然是借助电压表、电流表、相位表、相序表来测量一些参数，然后就是画向量图或者六角图对比分析。对电压回路出现的故障，也就是电能表失压产生的故障进行检测的方法进行分析，提出了依照两个向量相位关系来进行故障检测的方法，而且这种方法需要的测量参数少，有利于计算判断，但是也有其局限性，那就是需要在平常用电的前提下。

4结语

总之，电力计量系统的安全可靠性和高效性是电力供电企业健康发展的重要环节，而高压电力计算系统在整个电力系统中占有重要地位，关系着计量系统计算的准确性，为此，要加强对电力计算系统的故障分析。

参考文献：

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[2]张成.电力计量系统故障与检测探析[J].通讯世界，2015.

[3]王娟，张瑾.高压电力计量系统故障诊断与应用研究[J].科学技术与工程，2013，13（19）：5617-5620.

（作者单位：国网山西省电力公司太原供电公司）