基于基建变无功过补偿故障的计量数据异常分析

庄思源

摘 要：本文将以一处基建变作为案例，通过计量用电数据分析，通过该异常数据与常见故障数据的特点进行比对分析，进而有效得出该数据异常是由无功过补偿引起的。

关键词：用电信息采集系统;基建变;无功功率补偿装置;过补偿;故障分析

引言：

用电信息采集系统是供电公司计量口的重要用电数据监控平台，可以对所管辖区域内的用电信息讲行实时掌握、跟进[1]，并对数据异常用户进行报警，但由于目前平台智能化和数据挖掘能力处于起步阶段，对异常数据进行在线分析的功能不够全面，而这就需要运维人员的现场配合，以有效分析异常数据。

一、电能表基本情况

由于基建变为高压10kV供电，因此本文的数据异常分析仅考虑高供高计的三相三线制智能电能表。该智能电能表基本参数如下：电压3×100V，电流3×1.5（6）A，准确度：0.5S，有功脉冲20000imp/kWh，无功脉冲20000imp/kvarh。电能表制式标准满足GB/T17215.322-2008，GB/T17215.323-2008，DL/T614-2007。电能表正常工作时其三相电压分别为：A相100V，B相0V，C相100V;其电流随负荷变化，A相与C相负荷一般相近，电流差值大时一般不超过20%;其相量图则如图1所示，Ua、Ub、Uc三相相角相差120°，U1为Ua、Ub合成电压，U3为Uc、Ub合成电压，I1为A相电流，I3为C相电流。

二、常见故障介绍

1、电流保险丝熔断

由于实际用电场景中，存在用电负荷不完全平衡以及电流保险丝制作工艺上的相对误差，因此，本文中仅介绍单相保险丝熔断的情况，不考虑多相同时熔断的情况。单相保险丝熔断主要是两种情况：A相或C相熔断、B相熔断。

当A相或者C相保险丝熔断后，该相电压会发生失压现象，其电压幅值下降幅度取决于保险丝的实际折损情况。当保险丝完全熔断后，该相断相，另外一相电压幅值则保持不变。此时，其相量图变化如图2所示，该图示为A相保险丝熔断的情况，C相保险丝熔断时的相量图与该图类同。

一旦连接至计量装置的电压保险丝出现熔断现象，必然会导致电压失压，进而引起用电信息的数据异常，而该情况引起的数据异常主要体现为电压失常。

2、互感器二次接线反向

如图2所示，为A相、C相电流同时反向的相量图，该情况即为电流的进出线反接的情况。I11为A相电流I1的反向电流，幅值大小相等，方向相反，I31为C相电流I3的反向电流，幅值大小相等，方向相反。

三、案例分析

1.数据召测

2020年6月某日，用电信息采集系统检测到该基建变的用电数据异常，电能表数据和用电信息终端交采数据进行实时召测后发现：该基建变C相电流反向。

2.相量图绘制

通过对电压电流相位角的实时召测，可以得到该异常数据状态时的电压电流角度。由于该相量图仅体现电压合成后与电流的相角关系，因此，通过对相角的逆运算，可以推导得出该故障情况下完整的相量圖。

通过对比可以发现当故障情况为电流进出线反接时，此时C相电流反向，在相量图中通过对C相电流进行反向延长，可以发现C相电流的反向电流相量图是符合系统正常状态时的相量图，与正常情况下的相量图是一致的，可以发现即使将C相电流进行反向延长，其相量图依旧无法符合系统正常情况时的相量图。通过对召测得到的相角数据所绘制推导的相量图进行深入分析，可以发现将A相与C相两相电流都进行反向延长，可以发现A相与C相电流分别超前A相、C相电压相角90°，呈纯感性相量图，不符合实际用电情况。因此，通过召测得到的角度所画出的相量图可以将互感器二次线反接或者电流进出线反接的可能性排除。

但是，由于低压配电装置中因为功率补偿以及清洁用电的需求，都装设有无功功率补偿装置，一旦该装置投切不当，是会引起过补偿现象，其相量图便可能会是纯容性的状态。因此，该故障可以考虑过补偿的因素所致，但具体情况依旧需要现场调查，以确定分析判断。

3.现场核对

现场电能表电流示值所示，该基建变电能表显示确实存在电流数据反向的异常情况，且只存在于C相，且电压数据正常，因此，可以印证数据分析的故障排查，确定是非保险丝熔断引起的数据异常。

该基建变现场校验图及接线检查与后台相角召测所绘制的相量图一致，可以印证相量图分析的排查，确定是非互感器二次侧接线错误引起的数据异常。

通过对该基建变的电容补偿柜进行观察，可以发现虽然该补偿柜一直使用的是自动补偿方式，但是其在低压进线柜仅有0.1A电流的情况下，电容柜却自动投切了大约180A的电流。由此可以得知，该基建变的无功功率补偿装置的自动投切功能已经损坏，无法有效的及时进行无功功率补偿，甚至因为投切过多，无法退出，而形成了过补偿现场，导致电能表异常引起用电采集系统的后台数据异常。

当把该基建变的无功功率补偿装置关掉，该基建变的电能表校验图符合正常状态下的相量图，因此，可以得知该基建变用电存在严重的无功功率过补偿现象，而其用电数据异常确为该电容补偿柜投切功能损坏引起的。

结语：

无功功率补偿是重要的电力源，可以实现无功功率平衡，减少线路电能损耗的作用。但是由于基建变的用电环境较为复杂，容易导致相应的无功功率补偿设备出现故障，进而导致过补偿这种现象的发生，因此，今后当有类似的用电数据异常发生，可以通过采取本文的三步分析法进行判断，从数据、相量图进行推测，结合现场情况便可以有效判断出该项故障是否由无功功率过补偿引起的。

参考文献：

[1]臧晔阳. 基于项目管理的N公司用电采集系统建设研究[D].天津大学，2014.