关口电能计量装置故障诊断技术

赵悦蓉 何雨佳

摘要：随着经济和各行各业的快速发展，电力行业发展也十分快速。随着智能电网的发展，人们的用电量不断增长，需要现场检验的电能表数量随之增长，工作量剧增，给供电企业计量部门带来了较大的工作量。目前，对关口电能表的运维管理主要由专人携带标准校验仪器设备，定期到现场进行检验。对关口电能表的实际运行状态，探索采用新的创新模式和方法，以做到实时地进行远程在线监测和校验，成为电能表校验技术发展的必然趋势。

关键词：关口电能表;运行状态;故障诊断技术

引言

关口电能计量装置在现代电网建设与运行维护、计量管理中发挥着重要的作用，做好关口电能装置的维护管理与状态评估工作，对于优化其运行状态和适应智能电网建设需求有着重要的意义。目前关口电能计量装置检验过程中存在工作量大、校验时间长、采样精度和算法性能制约等问题，设计一套电能计量装置，实现远程在线状态诊断。设计关口电能计量装置检测用户可视化界面及在线校验界面，利用可视化方式及时上传装置故障图片。系统的研究设计有利于提升关口电能计量装置的远程状态监测及运维管理水平。

1关口电能计量装置设置

关口电能计量装置的投运前管理是其投运后准确可靠运行和公正合理计费的前提，应在严格执行国家相关规程的基础上，积极迎合和满足智能电网建设对关口电能计量装置的性能要求：具体来说需注意以下几点：1）关口计量点设置。关口计量点的设置应按照国家电力法规要求，设置在产权分界处，但部分因电网扩建、改建及特殊的网络构架所造成的某些变电站的关口计量点无法独立计量电量的情况，则应将其设置在产权分界处发电机出口升压变高压侧，并将其作为主关口计量点，以避免不准确的计量和相应的纠纷;2）关口计量接线方式。按《DL/T448—2000电能计量装置技术管理规程》规定：接入非中性点绝缘系的关口电能计量装置采用三相四线连接法，但同时应注意对实际操作中发现的，已投运但不满足关口电能计量装置要求的接线方式进行技术改造;3）关口计量设备配置。以往使用最广泛的关口电能表为进口瑞士兰吉尔表计公司的ZMQ202C.4高精度电能表，但随着智能电网建设的不断推进，该类电表的功能显得十分单一，因此应尽量按照国家电力营销需求配置ZMQ202C.8型高精度电能表，并充分发挥其分时计量、谐波电量计量、失压计时等功能，对于不满足0.2S级要求的关口电能表应及时给予更换。

2关口表视频监控系统设计

远程录波装置安装在关口表附近，采用高精度采样模块获取现场电压电流时域波形，同时记录所诊断的关口表脉冲数量，并将这些数据通过高速以太网等通道返回主站。检测到故障后，启动视频监控系统，摄像头延伸到关口表，并时时检测故障并回传数据。借助主站强大计算能力，提供典型非线性负荷特性的电能计量算法及电能计量装置故障状态分析模型。

3数据并行化智能故障诊断模型的建立

1）首先建立数据并行化故障诊断模型，利用历史数据对其进行训练，最后在实际的在线检测过程中检验模型诊断效果。①基于已有的历史数据，获取每类故障及正常运行时的电流、电压等采样数据。②按照子节点的个数对训练样本进行分割，将样本数据平均分配到处理器中，每个子节点中含有完整的支持向量机，各子节点之间互不关联。③每个子节点基于支持向量机进行训练，统计各子节点的权重，按照这样的方式，建立形成并行化故障诊断模型。2）基于并行算法和SVM的数据并行化智能故障诊断模型，实际的电能计量装置运行状态诊断具体的实现过程如下。①采用该文设计改进的数据采集前置装置获取现场的采样数据，提取能够反映装置运行状态的电流、电压等样本数据作为故障诊断模块的输入信息。②通过故障诊断模块中的数据并行处理方式，各子节点基于支持向量机进行电能计量装置运行状态的诊断。③输出各子节点的故障诊断结果，各子节点输出结果应为电能计量装置常见的5种类型故障以及正常状态中的一种类型。④再根据数据并行化故障诊断模型中各子节点的权重，将各节点的诊断结果汇总，对权重高的装置运行状态作为总节点进行输出。⑤通过总节点输出电能计量装置的运行状态，若故障则判断存在的故障类型。

4计量异常监测

本功能主要通过电能量采集系统中的前置采集服务，采集关口电能表的相关负荷、表碼、异常事件，所识别判断的异常事件包含如下：①电量异常事件包括电能表示值不平、电能表飞走、电能表倒走、电能表停走、电量为零但功率不为零、有功电量少于无功电量;②电压电流异常包括电压失压断相、电压越限、电压不平衡、电流失流、电流不平衡;③时钟异常包括电能表时钟异常，与标准时钟偏差超阈值;④接线异常包括反向电量异常、相序异常、潮流反向;⑤CT二次回路异常，包括CT二次回路短路、开路。

5确保流程正常运行的人力资源保证

省级关口电能计量装置管理涉及到的流程和内容较多，各环节需要相应的机构和岗位予以配合。（1）现场查勘需要运行人员陪同，防止走错间隔造成人身和设备伤害，需要开启屏柜门或互感器端子箱时，应由设备主人执行，配合完成计量装置现场查勘。（2）装置整改阶段，对于变电站关口点，在整改计划下达时，由变电站所属地市公司计量部门与生产部门沟通，提出计量专业整改计划，将整改内容纳入到整个变电站的改造项目中，计量人员配合完成互感器和计量二次回路整改。（3）状态监测环节，须由设备主人定期对设备运行状态进行监测。对于设置在变电站的省级关口，由于省级关口计量回路中装有一块考核表，考核表的电气参量、电能参量已上传至用电信息采集系统，各地市通过监测用电信息采集系统中考核表的运行状态来监测该地市范围内省级关口计量装置运行是否异常。对于设置在电厂内的省级关口，可结合运行抄表工作一起，每日抄录表底码时检查表计状态，判断计量装置运行是否正常。（4）故障处理环节，省级关口电能计量装置出现故障时，应第一时间通知省公司营销部。现场故障处理时，地市公司计量人员应配合省计量中心人员完成故障处理和电量追补工作。

6故障预警技术

通过对电能计量装置进行在线监测，并利用智能化故障诊断模型，对其运行状态进行评估诊断，极大地降低计量事故的发生。同时，当计量装置运行状态被诊断存在某类故障时，系统会自动启动关口处的网络摄像机装置，拍摄关口表的运行状况。通过网络或无线，把图片传输到主站系统，以便于工作人员结合故障诊断结果对故障、异常事件进行分析处理。同时，系统将提供多样化的预警方式，包括：文语转换技术、短信平台技术以及基于不同用户需求制定的分类预警技术。

结语

关口电能计量装置系统实现了对大量分散在各处关口的电能表自动远程运行状态监测及诊断，采集并分析多维度计量装置运行数据，评估计量装置健康程度，最终实现了计量装置可靠运行的目标。该系统有助于关口计量装置检定从传统方式向优化决策转变，及时发现关口计量装置可能存在的故障隐患，提高了关口电能表的维护效率，显著提高了关口电能计量装置在线监测的自动化、智能化管理水平。

参考文献

[1]苏贤乐.基于南方电网电能计量典型设计的电能计量管理研究[D].华南理工大学，2014.

[2]沈毅达.电力企业电能计量装置管理措施分析[J].价值工程.2010，29（36）：11.