探究分析电力计量装置异常原因及监测

探究分析电力计量装置异常原因及监测

许鑫 ,任海鹏

国网甘肃省电力公司天水供电公司  甘肃省天水市741020

摘要：电力计量装置异常状态监测是一种新兴的高性能电力计量装置信息管理手段，通过对分布于电网终端的电力计量装置的工作状态进行实时监测，及时发现问题并尽快解决问题，这对于电网的持续安全、稳定运行具有基础的辅助作用。在保证电网设备正常运行的同时，可以及时发现和打击非正常用电行为，这对于保护电网良性运营环境具有重要的指导意义。随着研究的不断深入，我们还将在故障设备超前预警等方面增加电力计量装置异常监测设备的功能，实现更为智能化的应用，从而更好地满足发展需求。

关键词：电力计量装置；异常原因；监测

1探究分析电力计量装置异常原因

加强用电管理，实现优质供电和准确计量，是电网提供优质服务的基础，也是电网建设的目标。从底层发现电力计量装置的潜在问题，做到有针对性地发现问题，有切入点地分析问题，创造性地解决问题。电能表、电压和电流的互感器以及测量柜都属于电力计量装置的组成部分。电能表作为核心构成要素，其主要作用是用来计算一定时间内电能的具体消耗。在计量装置无法正确识别电能关键系统操作时，电力计量装置则处于异常状态。此外，计量装置的损坏和异常位移也属于异常状态的范畴。计量装置一旦出现了系统故障干扰（主要是谐波问题），即代表电力计量装置出现了异常。在众多问题之中，电力计量装置出现异常最重要且最常见的原因就是窃电。因此，电力计量装置的异常可以分为自身故障和人为干扰两大类。针对自身故障，可以采取定期检查和报故排查的方式解决；针对人为干扰则需要设计监测方法进行智能诊断，以便及时发现违规行为并采取相应的管控措施。

2电力计量装置异常监测方法设计流程

针对危害最大的人为因素造成的电力计量装置异常问题，需要采取一种实时的监测方法进行异常识别。异常监测设备通过在线联网工作，采集电网的运行参数和电力计量装置的运行状况数据，及时发现运行异常和故障隐患，经初步判断发现窃电行为时，第一时间发出警报。异常监测设备的组成结构主要分为主站设备、子站设备，以及作为信息传输通路的通信层。其中主站作为管理中心的角色存在，可以融合到现有国网调度中心管理系统之中；子站设备为需要检测的各个终端电力计量装置。

主站的功能设计为：从通信网络中获取各个电力计量装置的运行状态信息，并通过外围设备对所获取信息的分析与处理，提取有价值的信息，并与预存的标准信息阈值进行对比，结果作为判断电力计量装置正常与否的依据，并根据所获取信息的特征值，判断电力计量装置出现异常的可能原因，为管理员提供决策依据。分站与主站以星形网络构成信息交互整体，主站位于中控室，分站位于各动力设备站。若电力计量装置的质量不能满足要求，配置存在一些问题，或装置长时间处于一个过于严酷的工作环境下，一直不间断运行就很有可能引发故障。电力计量装置本身停止工作则为装置出现了问题，这种现象在现实之中并不常见。一般情况下，电力计量装置产生故障的原因是受各种因素的影响，且长期工作于非额定条件下，从而形成的装置失效。

2.1上层通信网监测

在异常监测设备中，由于主站与子站间分布方式的限制，子站的各个电力计量装置监测终端不能轻松地将自身数据发送给主站，需要依托远程采集技术来构建信息交互的通信网络。主站作为中央管控单元，需要处理电网中各级各类型的电力计量装置（既包括电力与能源终端，又包括作为管理端存在的配电监测与自动终端、售电管理设备等），由于层级复杂，功能迥异，需要分级管理，针对各个设备的信息收集与处理也需要分为两层网络来实施。上层网络是与主站进行信息交换与传输的网络，是依托主干网而建设的专用高速网络，其功能是信息的低延迟传输，并提供稳定的控制信道。

2.2底层通信网监测

采集终端和集中器的通信称之为底层通信网。在底层通信中传输距离不需要过长，采用总线通信便可达到目的。在总线通信网络中，所有节点共同享有同一个数据通道来进行广播通信，各个节点之间也可以相互联系。子站各节点到主站的通信成为上层通信，需要构建专用的通信网络。可以通过租用公共通信网络的形式建设上层通信，在条件允许的情况下，优先选择建设电力通信专网，实现核心数据的专网传输，提高数据保密性，并降低外界干扰。变电站系统终端为核心，用于收集和计算电量信息设备和信号设备提供的stealing继电器图像等，对所收集的数据进行存储和预处理。变电站和主站都能监测电力计量装置的异常状态。

2.3电力计量装置异常监测

电力计量装置的运行参数通过底层网络和上层网络传输到主站，经过数据采集和处理，分解出其中的关键变量信息，主站上位机对数据进行计算，与预先设定的健康工作参数阈值的离散量进行对比，通过离散幅度值判断计量装置是否处于正常状态，在发现偏差过大时触发关注程序，在一个时间段内重复计算该计量装置的工作参数，如果计量装置持续处于偏差较大的状态，则判断为计量装置发生故障或处于人为干扰状态，触发报警程序，提示管理人员进行详查，实行排故处理。

3对比实验

3.1实验准备

电能计量是电力生产的重要组成部分，电力计量装置的状态监测直接影响电能管理的效率。在计量装置的实际运行中，由于装置的可靠性、运行环境和人为因素等原因，可能会出现各种问题。作为电压、电流、功率因数、相角、电量、通信异常信息的监测数据，在状态监测中计量装置和其他参数的异常信息（包括连续变化信号以及间隔判别信号），采用三相不平衡法对这些信号进行预处理，目的是对各种输入信号的处理进行归一化。有功电能采用直接法测量，通过电压与电流转换后的数字量，进行测量产生功率。经过一段时间后，可得这段时间内消耗的电能EP：

其中，U和I为电压和电流的某一采样值（此时的采样值），tn为这一时段的采样次数，Δt为采样间隔。通过电能管理效率，得到电能测量模型为：

没有做功时可以用相移法测量，将电压采样值移相2/π（工频5ms），乘以电流采样值，经过一段时间的累积得到该段时间内的无功能量，即延时3m/s的采样值。大多数家用户和小容量照明负载采用直接接入式计量，根据电能质量标准对三相电压不平衡程度范围的要求，可定义三相电压不平衡的特性。

3.2实验结果

电力计量装置将监测参数作为数据信号，通过运行信号进行分析，将理论归一化。通过电力计量装置，对各种信号进行监测，实现电力计量装置在线状态异常监测。系统电压、电流相量和功率因数角的建立是完全对称的，但电压和电流矢量的对称不能满足要求，需要通过提高误差极限来解决这一问题。在电力计量装置的状态监测过程中，数据分析结果表明，数据与现场调查结果一致，证明所建立的关系和监测方法是正确的和有效的。

结束语

综上所述，电能计量装置不仅是电力系统的重要组成部分，而且与电力企业的效益息息相关。电能计量装置对用电、电路的稳定运行有着直接影响，因此工作人员必须及时解决电能计量装置存在的问题，进行更详细、更深入地分析和调整，从而总结出最有效的办法来保证电力计量装置处于良好的运行状态。

参考文献

[1]汤昕岚,林淑媛.探究分析电力计量装置异常原因及监测方法[J].电子质量,2021(08):131-133.

[2]杨曦.电力计量装置异常原因及检测方法探讨[J].中国设备工程,2021(12):178-179.

[3]左进.电力计量装置异常原因及监测方法分析[J].现代工业经济和信息化,2021,11(04):142-143.

[4]周帆.电力计量装置异常的原因与监测方法分析[J].电子元器件与信息技术,2021,5(03):112-113.