专变三相三线电能计量装置在线监测分析与应用

朱俏婷，何敏生

（广东电网有限责任公司中山供电局，广东中山 528400）

0 引言

广东电网公司已经对3 300多座变电站、电厂，30多万专变客户、台区，4 000多万公变客户实现计量自动化终端100%覆盖。广东电网计量自动化系统采集客户的负荷数据，并对其进行处理和实时监控，每天产生大量的用户数据和计量数据，且累计数据呈线性增长[1-2]。若靠人工筛选数据，人工监控分析计量装置故障，不仅耗时、耗人力，且效率低。随着广东电网计量自动化系统功能模块开发及应用，计量运维人员可以通过系统的异常告警功能，结合客户的实时数据进行监控和分析，进而锁定客户对应的计量装置异常[3-5]。但广东电网计量自动化系统是省集中系统，异常告警功能仅对简单、日常的计量装置异常进行提醒，一些缺陷不能精准定位，如10 kV专变计量PT故障等，且告警信息存在误报、漏报情况，另外功能开发及现有功能优化需协调很多资源，比较难实现。

本文的研究目标、研究内容及拟解决的问题如下。

（1）介绍三相三线专变客户正确计量的电能计量原理。

（2）分析三相三线专变客户电能计量装置故障类型。

（3）根据客户用电特点、电能计量装置运行特性，结合终端信息、客户档案等在已建立的计量系统回流平台设计判断规则。

（4）通过三相三线专变客户计量装置故障在计量系统回流平台的数据表现，给出计量装置故障判断规则，并分析举例验证其规则的准确性。

1 三相三线专变客户电能计量原理与故障类型

三相三线有功功率的计算公式如下：

当三相电路完全对称时，三相的功率为:

电能计量装置为计量电能所必须的计量器具和辅助设备的总体，包括电能表、计量自动化终端（负控终端）、电压互感器、电流互感器、试验接线盒及其二次回路等部分组成[6]。从计量准确性的角度出发，以上任一部分的运行状态都会可能影响计量装置的整体性能。三相三线接法的专变客户经PT（电压互感器）、CT（电流互感器）接入计量，其计量装置异常包括保险管熔断、计量电压互感器故障、（电流、电压）二次回路故障、电能表故障、计量电流互感器故障等。本文分别对专变计量电压互感器故障（全失压）、（电流、电压）二次回路故障、电能表故障等设计故障规则进行研究。

2 计量装置故障规则研究及应用

虽然计量装置故障的形式多种多样，但最终都会反映到负荷数据（包括行度、电量、电流、电压、功率因数、有功功率、无功功率等）、终端信息（终端心跳、终端报警、电能表报警等），同时省计量自动化系统会记录下这些数据[7-8]，因此可以根据负荷数据、关联终端信息及客户档案建立相应的分析模型，进行智能分析。

2.1 专变计量电压互感器故障（全失压）判断

10 kV专变大客户在运行中，受环境（高温）等影响，较大频率发生计量电压互感器引起的全失压故障。但该故障在实际生产中比较难发现，容易与终端离线、客户停电、现场计量装置更换混淆。传统方法需计量运维人员到现场巡检才能发现，发现时间长，追补电量大，追补电量计算难，客户面对大电量费用的追补往往不愿意承担，且长时间的持续故障给客户用电设备带来安全隐患。针对计量电压互感器故障（全失压）设计规则进行诊断，需结合负荷数据、终端信息等进行多维分析，判断规则如下。具体流程如图1所示。

（1）回流平台服务器每天00:00读取大客户的基础资料，跳到（2）；

（2）在离线清单中，提取负控终端15 min心跳信息，筛选前一天00:00—24:00期间失去15 min心跳信息的终端，且在24:00仍处于离线状态的终端对应的大客户，跳到（3）或（4）；

（3）提取前一天00:00—24:00期间终端告警，筛选存在终端停电告警信息、（A相、C相）电压断相、（A相、C相）电压失压等任一告警对应的大客户，跳到（5）；

（4）提取在前一天00:00—24:00期间大客户对应的负荷数据，筛选存在数据点A相、C相电压低于93 V的大客户，跳到（5）；

（5）关联营销系统业扩工单，剔除营销系统在前一天00:00—24:00期间有电能计量装置装拆流程的大客户。

回流数据平台每天根据以上条件进行逻辑筛选，如符合以上条件给与报警提示，判断为计量电压互感器故障（全失压）。

案例一：X客户在2020年3月18日8:00回流平台给与C相失压停电告警提示。查核省计量自动化系统，终端在3月17日6:20无心跳信息，且3月17日6:15收到C相电压失压的终端告警，营销系统业扩工单无电能计量装置装拆流程。3月18日10:00经现场停电检查发现，CB相PT爆裂漏浆，B、C相计量保险管熔断，更换后电压恢复正常，带负荷测试相位正确。

案例二：Y客户在2020年3月20日8:00回流平台给与离线停电告警。查核省计量自动化系统，终端在3月20日5:30无心跳信息，且3月20日5:15省计量自动化系统收到终端停电告警，营销系统无电能计量装置装拆流程，且该客户对应的馈线其他终端正常在线。3月20日11:00经现场停电检查发现，CB相PT爆裂，更换后电压恢复正常，带负荷测试相位正确。

案例三：C客户在2020年6月6日8:00回流平台给与离线停电告警和A相断相离线告警，查核省计量自动化系统，终端在6月5日5:45无心跳信息，且6月5日5:25省计量自动化收到终端停电和A相电压断相告警，营销系统无电能计量装置装拆流程。6月6日9:45经现场停电发现，计量柜有老鼠导致A、B相保险熔断，更换PT和保险管后带负荷测试正常。

2.2 电流、电压二次回路故障判断

2.2.1 电压二次回路故障

电压二次回路故障包括A/B/C任一相或及以上保险管熔断，接线盒端子松动、电压互感器匝间短路等引起电压欠压或者失压[9]，是较常见、简单的电能计量装置故障，其判断规则如下。具体流程如图2所示。

图1 专变计量电压互感器故障（全失压）判断流程

（1）回流平台服务器每天在0:00读取大客户的基础档案，跳到（2）。

（2）读取前一天00:00—24:00大客户的电能表、负控终端电压，筛选AB/CB两相电压绝对值相差3 V及以上的大客户，给与报警提示。

（3）筛选AB、CB元件的其中一相或者两相电压低于97 V的大客户，给与报警提示。同时剔除同一条馈线存在两块及以上的电能表、负控终端同时电压在93～97 V期间的大客户。

图2 电压二次回路故障流程

案例四：D客户在2020年5月10日8:00回流平台给与失压告警，查核计量自动化系统发现5月9日9:15负控终端、电能表同时开始A相电压异常，A相电压为65 V、C相为100 V，其额定电压为100 V。5月10日10:15现场检查确认A相保险管故障，更换后计量装置恢复正常。

2.2.2 电流二次回路故障

电流二次回路故障包括电流互感器二次接线磨损破皮等原因引起的欠流、失流、电流互感器极性反接、电流电压不同相故障等故障[10-11]，但其故障相对于电压二次回路故障复杂一些，需结合客户用电特性和历史数据、同期日线损、周线损、月线损[12]等进行多维分析，其判断规则如下，具体流程如图3所示。

（1）回流平台服务器每天在0:00读取大客户基础档案，跳到（2）或（3）；

（2）读取前一天00:00—24:00电能表、负控终端的电流，筛选A相或C相电流间歇为0或长期为0的大客户，跳到（6）；

（3）读取前一天00:00—24:00电能表、负控终端有功功率，筛选总有功功率不等于A相、C相有功功率之和的大客户，跳到（6）；

（4）读取前一天00:00—24:00电能表、负控终端电流，若电流为负值的大客户，跳到（6）；

（5）筛选电流大于1 A时，不平衡率大于25%或电流在0.5～1 A时不平衡率大于50%的大客户，跳到（6）；

（6）读取大客户所属同期馈线日线损，筛选该馈线线损值大于理论值的1.5倍，回流平台给予告警提示。

图3 电流二次回路故障流程

案例五：E客户在2019年8月3日8:00回流平台给与失流告警。查核计量自动化系统，8月2日17:30负控终端、电能表开始A相失流，A相电流为0，C相电流为1.03 A。8月5日15:30经现场检查发现A相电流回路终端接线盒的电流连接片有14 V开路电压，电能表A相电流回路却没有开路电压，确定是终端电流连接片接触不良所引起的，重新紧固连接片及螺丝后恢复正常。

2.3 电能表故障

电能表故障包括电能表飞走、倒走、不走、电压及电流元件故障等，导致电能表计量不准，以负控终端为副表作为判断基准，分析电能表、负控终端同一时段的电量增量，其判断规则如下。具体流程如图4所示。

图4 电能表故障流程

（1）回流平台服务器每天00:00读取大客户的基础资料，跳到（2）；

（2）读取前一天00:00—24:00大客户的电能表、负控终端的行度，并计算电能表电量，终端电量，筛选电能表电量比终端偏差大于10%电量的大客户；跳到（3）或（4）；

（3）读取大客户所属同期馈线日线损，若该馈线线损值大于理论值的1.5倍，回流平台给予告警提示。

（4）同时比对前一天00:00—24:00大客户电能表、负控终端每相电压、电流，筛选电压绝对值相差3 V及以上、电流不平衡大于25%的大客户，回流平台给予告警提示。

案例六：F客户在2019年11月28日8:00回流平台给与电能表表码跳变告警和电压异常告警，查核计量自动化数据发现电能表电压为97.8 V，终端为101.8 V。经现场检查发现电能表存在电压跳变现象，更换电能表后，恢复正常。

3 结束语

省计量自动化数据回流平台对计量装置进行监控，利用故障判断规则可以不到现场就快速发现计量装置异常情况，有效提高工作效率，本文重点分析了专变三相三线计量装置故障，并分别以实际案例验证了计量规则判断的正确性。随着电力市场改革的加速，电能计量装置故障诊断规则的研究类工作将成为一个热点，应该继续加强相关研究，进一步完善计量装置故障判断的规则，并将研究其他计量装置故障判断规则，从而更好地满足企业的需要。本文不足之处是没有将判断规则写进省计量自动化系统的应用模块，后续将该研究规则交给省计量自动化系统厂家，可以在省计量自动化系统增加计量装置故障模块告警，实时监控计量装置运行工况，缩短故障发现的时间，减少供电局的损失，提高计量装置运维效率。