电能计量设备运行状态控制研究

电能计量设备运行状态控制研究

胡小琪,彭葛桦

江西电力职业技术学院（国网江西省电力有限公司培训中心） 江西南昌 330000

摘要：电能量计量系统作为电力自动化系统的重要组成部分，为电网企业购电、售电和线损等业务开展提供了精准的电量数据支撑，实现了购电结算和网损计算的自动化，对电力计量数据的准确性、运行的可靠性的提升有非常积极的推动意义。随着电力行业改革持续推进和不断深入，电力系统同期线损工作的进一步推进和云平台、现货交易平台的建设，计量系统采集到的电量基础数据得到了更为广泛的运用，计量系统的重要性日益增加。但随着电能量计量系统越来越庞大和复杂，接入的计量设备和数据量也呈几何级增长，传统的计量表计和通信方式已经不能适合未来智能电网的发展趋势，不能满足实际需求，特别是现货交易平台对电量数据的要求。因此，根据当前电能量计量系统的发展趋势，为了更好地满足电网运营和电力市场发展需求，设计新型的电能量计量系统十分必要。

关键词：电能计量设备；运行状态；控制

1电能计量设备

电能计量设备主要是指依据相关指标、电能价格等要素，记录用户耗费电能的一种装置。从其构成元器件看，其主要包含数据储存、MCu、继电器驱动以及液晶驱动等设备，而依据其工作原理、构成要素，可分为机电一体、电子式以及感应等类型。以其中感应电能计量设备为例，其原理主要是结合电磁感理论，将相位、电流以及电压转化为能量，即用形成的磁力矩转动圆盘，然后推动计度器工作，继而对电能进行计量工作。从其原理能看出，这种计量方式不会丢失数据，且能够连续、直观的展示计量数据[1]。

图1电能计量设备工作原理

2电能计量设备运行过程中较常出现的问题

2.1显示故障

在显示故障中，电能表在工作电压、电流正常的情况下，电能表不计量、液晶显示屏无显示或者按键无反应。造成显示故障的原因有工作电压升高、管理芯片出现异常、晶振未起振或异常震动、遭受雷击、变压器损坏、液晶显示屏出现故障等。电能表乱码故障的主要表现为液晶显示屏显示混乱或者缺少笔画。产生乱码的原因可以分为内部和外部因素，内部因素主要是液晶管脚出现虚焊问题，外部因素主要是仪表安装在室外，容易受到室外环境的影响。

2.2电池故障

电池故障是一种常见的电能表计量故障，可能使数据和程序丢失，从而引起一系列的问题。电能表制作不当可能导致电池焊接时间过短，造成电池虚焊、冷焊；整机功耗超标会加快电池容量的消耗，降低电池的使用寿命；电池接头接触不良或者电池的跨接器开路会造成电池失效；随着电能表存储时间变长，温度不断升高，很可能加剧电池自放电；环境潮湿引起的水分进入也会导致电池消耗加快。

2.3烧表故障

造成这种故障的原因有电能表在使用过程中接线端出现接触不良，或线路超负荷运行导致继电器过流而被烧毁；电能表安装过程中强电被直接安装在了与脉冲相连的位置，或者相关人员安装电能表的操作技术不够熟练，没有正确连接电能表继电器的输出端和零线，导致电能表内部出现了设备短路，同时使得初级电压线圈被烧毁[2]。

3电能计量装备运行状态控制措施

3.1系统结构设计

整个系统结构分为主站层、站控层、区间层和过程层。主站层包括结果表示层、测量服务层和基本服务层。结果表示层主要为用户提供数字存取窗口，方便用户查看所需的统计数据；测量服务层主要为用户提供电量测量数据、信息监测、状态评估、纠错、故障报警等服务；基本服务层主要是为电力计量设备进行监控并对运行状态进行评估，同时对报表进行分析、保证系统安全、为资源管理提供基础服务、对基本服务进行评估并保证系统结构服务的完整性，在进行服务层所需信息采集后应进行数据分析与梳理。保证系统结构的完整性才能保证电能计量设备运行的稳定性，主要是因为电能计量设备服务范围较广且运行现场相对复杂，也对整体精度有较高的要求。

3.2装置状态评估

电动所搭载科学仪器的不间断运作是正常的。为确保电能所搭载科学仪器的准确性，必须全面评估电能所搭载科学仪器的运行状况。评估不仅要考虑一般情况，还需要综合考虑特殊情况。当其中一个部件部件有比较严重的问题时计量设备的运行情况就会产生偏差。当各组成部分均没有异常情况时才能根据设备权重值判断自身运行情况。一部分电力行业的专家进行了多次的验证并与具体工程进行了结合并从中收集到相应的原始数据，对不同部件故障出现比例进行了总结并形成了一套比较完成的模块进行权重系数评价[3]。

3.3将数据系统进行优化

基于电能表的电能量计量系统优化了数据计算处理模式，利用电能表的计算存储能力，将一次电量负荷数据、分时数据和日统计数据等全部由主站应用服务器计算，优化为分散到每一台电能表分别计算。电能表将这些计算数据随底码负荷数据一起传送至主站，主站仅需要对特殊的计算公式进行数据处理，不需要再对每一块电能表数据进行计算处理，大大缓解了主站的数据处理压力，缩减了数据处理时间，提升了电量数据实时性。传统电能量计量系统在进行大量数据处理时，短时间内会产生巨量任务，这些任务会瞬间占满任务进程，当各事务之间有关联关系时，默认事务传输将按照一定顺序完成，这就造成了很多事务排队等候，占用进程却不处理，严重影响数据处理传输效率。在基于电能表的电能量计量系统中，DMHS数据库启用事务分裂功能，可以把事务中的操作拆分成N个表，拆分后表与表是无序的，可以同时计算，同时传输，无须排队等候，从而提高了数据处理能力和同步性能。

3.4采用科学的计量方式降低误差值

供电企业在变电站和用电用户涉及到的高压线路上需要安装失压计时仪，当三相三线或者是三线四相线路发生PT失压、欠压或者是人员短路时该装置能够及时地记录分相失压和断流时间，为供电企业的电能计量提供数字型的数据。在计量方式的选择方面，主要分以下的方式：变电站为中性点非有效接地的高压计量时，采取的是三相三线二元件的电能表，V/V接线形式的电压互感器进行计量。当变电站为中性点有效接地高压计量或者是三相电压不均衡情况时，电能表采用的是三相四线三元件类型，采取的是Yo/yo的接线形式进行计量。

3.5科学分析计量点的综合误差

供电企业需要定时定期地对电能计量装置进行综合校验。工作人员在安装、调试电能计量装置的时候要充分考虑到互感器的合成误差，采取相互补偿的方式将电能计量装置的综合误差降到最低。供电企业应做到后期的管理工作，定时定期对电能计量装置进行轮换检查，当发现电能计量装置存在问题时，要及时进行修改，保证装置能够稳定、和谐地在电网系统中运转[4]。

4结语

随着智能电网技术的发展，建立高度信息化、标准化以及现代化的电能量计量系统势在必行。因此，必须对电能量计量系统进行优化设计，提高其对生产运营、交易结算系统的支持力度。相信在不久的将来，智能技术可以使电能量计量系统更加完善成熟，促进电力行业的整体服务质量的提升。

参考文献：

[1]李昂.基于多小波变换的畸变信号电能计量方法研究[D].哈尔滨:哈尔滨理工大学,2018.

[2]李云辉.基于负载Wiener泛函级数模型的畸变电能计量方法研究[D].哈尔滨:哈尔滨理工大学,2015.

[3]王有康.非平稳信号电能计量算法研究[D].合肥:合肥工业大学,2018.

[4]宁璐.清远地区110kV及以上无人变电站电能计量装置运维应用的研究[D].长春:吉林大学,2018.