数字电能计量系统故障研究

数字电能计量系统故障研究

窦健

（国网青海省电力公司海西供电公司青海省西宁市810001）

摘要：随着变电站智能化和数字化的发展，数字电能计量系统成为广泛应用的电能计量方法，由于其正处于初期发展阶段，因此难免会存在一些故障，根据对故障原因的分析，提出故障的相关处理措施。

关键词：数字电能计量系统；故障；原因；措施

1引言

随着信息技术的快速发展，智能电网已成为电网技术的发展趋势，时至今日，智能电网建设已广泛应用于我国的国家电网。变电站是电网的重要节点，随着电网智能化的发展，变电站也在逐渐向数字化和智能化方向发展。电能计量系统是对变电站进行电能计量的体系，传统的变电站是由电磁互感器输出模拟电压电流信号，再由电能表将模拟信号转化为数字量，计算出电能。

当前应用广泛的是数字化电能计量系统，包括电子互感器、合并单元、数字电能表等基本单元，作用原理是由电子互感器输出形式为IEC61850-9-2的数字信号帧，并由数字电能表接收此信号帧，直接进行数字运算得到电能。数字化电能计量系统有两个通信协议，一个是IEC60044通信协议，用于电子式互感器数字式接口输出到合并单元时使用；一个是IEC61850通信协议，用于合并单元输出给保护及计量用设备。数字化电能计量系统的电子式互感器在高压侧就完成了电流电压的数字化，数字信号利用的是光纤传输，因此没有二次压降带来的误差；同时数字化电能表接收的合并单元输出的信号帧，其输入是数字量，不受温度和时间的影响，相对于传统电能表而言误差很小，而且相比传统电能计量系统有着高效、快速、准确性高等优点。

2数字电能计量系统常见故障

由于数字化电能计量系统还处于应用发展阶段，因此难免会出现故障。数字电能计量系统的常见故障有以下几种：①电流互感器的一次侧短路故障，流过电流互感器的一次侧电流是负荷电流，随着负荷的变化而变化，一次侧电路出现短路时就容易引发故障，这期间计量的电流减少，但不能确定是由于负荷减小引起的计量电能减少还是由于一次侧发生短路故障引起的计量电能减少。②变电站主变压侧功率因素异常，表现为主变压侧数字电能计量表计量装置计量电度数相较模拟电能表计量电度数相差较大。③电压互感器二次回路连接故障，表现为电压互感器二次容量选择不合理或与实际不匹配，出现二次短路或开路，或缺失计时功能，无法及时检测计量上的差错。④计量系统安装错误，表现为计量二次回路接线混乱，出现技术漏洞等。

3数字电能计量系统故障原因分析

3.1合并单元计量绕组接线错误

合并单元计量绕组之间的接线存在错误，没有按照规定的接线路线进行，导致组件接线混乱，影响电流反相出现误差。

3.2电流互感器一次设备额定电流选择错误

电流互感器的一次电流一般是根据保护装置的实际需求选择，而一次设备额定电流是根据热稳电流大小和三相短路动稳来设定的。虽然额定一次电流根据变压器额定容量而定，但其选择时还应该有一个限量，是电流互感器变比不会过大，以保证继电保护和计量准确性，防止电流互感器因为配置过低影响性能。

3.3计量二次回路连接混乱

电压互感器的二次回路连接有很多辅助接点，包括熔断器和隔离开关等，这使得二次回路的接线端子数量较多，容易发生松动或锈蚀，导致二次容量选择不合理或与实际的二次负荷不匹配，最终减弱二次回路压降的性能。

3.4计量二次回路设置不合理

二次回路导线截面较小，而且回路没有编号或颜色加以区分，没有接线盒保护，容易发生混乱，导致安装时出现错误，而且出现故障时难以找出原因所在；二次回路的中间过渡时使用端子排，后期维护不大方便，容易产生二次短路或开路；有时计量电压二次回路会由于失压报警，并出现计时功能故障，无法及时检测计量上出现的误差。二次回路没有考虑专线专用，有许多连接元件存在，容易产生技术漏洞，继而被他人利用导致装置失效或失准。

4数字电能计量系统故障处理措施

4.1远程异常信息检查

为了加强变电站对安全生产、火警监控、防盗保安等方面的综合管理水平，很多电力企业在变电站实行集中式远程图像监控系统，以IP数字视频的形式对变电站的有关数据、环境参量、图像等进行监控和监视，实时掌握变电站的情况，并能及时对发生的情况做出反应。因此，日常监控工作中，可利用电脑定期采集变电站数字化电能表的电压、电流、功率因素等参数的数据，并绘制成表格进行分析，与模拟表参数进行对比，查找异常信息。

4.2现场检查

如果在远程信息监控期间发现异常信息，就需要去变电站现场进行数据监查，并利用网络分析仪分析数字化电能表的运行过程，利用用电信息采集系统采集电压电流相位等数据信息，并与标准数据进行分析对照，找出故障的位置，并进行线路更换、维修等故障解除措施，观察解决效果。

4.3加强变电站投运前检查的严密性

变电站运行前都需要进行检查，包括调试变压器、电压互感器、电流互感器等的功能，经过多次验证保证变电站各项设备能够正常运行。数字化电能表作为变电站设备的一部分，也要在投运前进行检查。因此，在变电站进行投运前检查过程中，不仅要增加检查的严谨性，还要首先检查在站内的网络分析屏中对计量电流显示是否正常，只有在显示正常的情况下才能进行下一步工作。

4.4数字电能计量系统溯源

数字电能计量系统的溯源过程是对数字化计量系统准去性的认定过程，数字电能计量系统再投运行必须先进行溯源。第一，电子式互感器检定：利用高精度的数据采集装置将模拟量转换成数字量进行电子式互感器输出量的检定，主要采用直接测量法。第二，合并单元检定，这项工作有发布的行业标准来规定技术要求和测试规范。第三，数字化电能表检定，检定方法主要有向标准模拟电能表溯源、向标准数字化电能表溯源、向标准数字功率溯源。

5结语

变电站是改变电压的场所，主要是为了把电能输送到更远的地方，由于我国电力分配地域差别较大，东西南北分布极不平衡，因此需要大量的变压器进行输电工作，电能计量系统是对变电站进行电能计量的体系，目前正往更高级的数字化和智能化方向发展。文章根据当前数字化电能计量系统常见故障及其原因的分析，提出数字化电能计量系统故障处理措施，为广大变电站更好的运行和工作提供依据。

参考文献

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[3]张秋雁.面向智能变电站的数字电能计量系统综述[J].贵州电力技术,2015,18（2）:5-9.