ｌ 鱼里 量壑堕 ｓｈｅｂｅｉｇｕａ ｙｕ Ｇａ．ｚａ。 电能计量装置异常状态研究 蒋嵘 （金华电业局，浙江金华３２１０００） 摘要：在介绍电能计量表分类和分析传统监测手段存在弊病难以满足新形势要求的基础上，重点研究了电能计量装置异常状态的分类及 异常原因，并提出了异常状态的监测措施。 关键词：电能计最；异常状态；监测方法 ０ 引言 ２ 电能计量装置异常状态分类及原因 确保电能计量数据的准确性、完整性和可靠性，是电力企业加 ２．１ 异常状态的分类 强对上下游产品的监控，维护自身经济利益的核心任务。作为与社 会经济建设和人民生产生活息息相关的重要能源产品，电能历经 发电厂生产到输电线路输配送，最后由电力企业出售给用户的过 程。在此过稃中，能否对电能进行可靠计量将直接决定电能产品在 生产、输配送和消费等各个环节的经济利益是否得到了公平的体 现。此外，电力营销系统的决策支持以及用电需求侧管理，同样需 要电能计量工作的参与。但目前由于电力系统扰动、计量装置故 障、人为窃电等因素造成的电能计量装置异常问题一直没有得到 充分重视。电力企业往往由于电能计量装置异常使得电能计量值 低于实际售出的电能而遭受巨大的经济损失。 １ 电能计量表分类及传统监测手段分析 １．１ 电能计量表分类 根据工作原理的不同，电能计量表一般可分为感应式、静止式 和电解式３大类。其中，感应式和静止式主要用来测量交流电能。 由于测量原理和结构上所存在的一些制约因素，感应式电能表的 精度和功能扩展等方面都存在不足。而静止式电能表则通过将交 流功率转换成数字量或脉冲然后再对其进行数据处理的方式，具 备了测量精度高、过载能力强、可测频带宽、线性度好、功耗低、功 能扩展容易、体积小以及重量轻等诸多优点，在电力系统中得到了 广泛的应用。 根据转换方式的不同，静止式电能计量表又可分为热电变换 型、模拟／数字变换（ＡＤＣ）型、霍尔乘法型和时分割乘法型等类型。 其中，ＡＤＣ型电能计量表在精度、启动电流、频率响应和功能扩展 等方面具有诸多优势，已成为电能计量表研究领域的新热点。 １．２传统电能计量监测手段 传统电能计量监测工作包括抄表和稽查２个环节，主要依靠 人力进仃。抄表是由抄表人员定时对电表计量状况和计量装置的 不正常情况进行检查和记录，这是营销部门日常进行的工作；而稽 查是由用电稽查人员和农村电工等进行的，根据相关部门的规程 要求对电能计量状况进行的专门的稽查活动，执行用电监察和电 量追补等任务，是对日常电能计量监测工作的补充。但是，随着电 力系统不断扩大和电能计量装置数量的急剧增加，以及电力行业 市场化改革日益推进，这种人力电能计量监测方法已表现出越来 越多的弊病，很难适应形势的需求，例如：（１）由于完全依赖人力， 这种电能计量监测方法信息化程度很低，难以对电能计量装置的 异常状态迅速作出反应。特别是难以及时发现和查证人为窃电问 题，反窃电工作有四难——进门难，取证难，定量难，执行难，这是 金华电业局从事监察工作的人员普遍反映的问题…。（２）由于对抄 表和电力稽查人员的约束机制不足，一旦抄表和稽查人员工作不得 力，甚至直接参与违法活动，就会直接导致对电能计量状况作出错 误的评估和判断。以金华电业局为例，在２０１０年９月采取干部轮流 带班抄表活动后，１个月之内多抄的电量即达数百万千瓦时…。 ’ （１）可分为计量装置损坏和电能计量异常２类，如电能表损 坏、设备铭牌损坏、互感器损坏、计量柜铅封损坏、不计电量或电 能表少计等异常状态都属于这２类，这是按照发生异常的直接后 果来分类的。 （２）可分为计量电流异常、计量电压异常、相关开关量（信号） 异常、功率因素异常、线损率异常和日（月）累计电量异常等数种异 常状态，这是按照异常的技术表征来分类的。 （３）按照异常发生的原因，可分为非人为异常和人为异常２类， 由于计量装置故障和系统扰动造成的异常以及人为过失和异常窃 电行为造成的异常都属于这２类。 （４）按照发生异常的位置，可分为电能表内部异常、计量回路 异常和计量柜异常等，如电压、电流互感器二次异常、计量电压和 计量电流回路异常等都属于这３类情况 ］。 ２．２异常原因分析 一般来说，计量装置异常主要是由系统干扰、计量装置故障以 及人为窃电造成的。其中，人为窃电是最常见也是造成最为恶劣影 响的原因。 （１）系统干扰分析。在电力系统中，电力谐波的存在不可避免地 对计量装置产生干扰，致使其误差增大，进而影响到电能的正确计 量。电力系统中大量的非线性负荷和电力电子设备在运行过程中成 为了巨大的谐波源，不仅对电力系统造成污染，同时还引起了电能计 量设备（主要是感应式电能表）的计量误差。由于感应式电能表的设 计只能保证其在工频附近很窄的频带范围内的工作性能，是按基波 情况考虑的，一旦其工作在谐波状态下，就会产生较大误差［２］。 （２）计量装置故障。电能表故障、互感器故障和计量回路故障 等能够造成的最严重的后果就是装置本身完全无法工作，但是这 种情况是比较少见的。通常情况下，计量装置故障是由于计量装置 的配置不合理、生产质量较差或者长期运行在恶劣工况下而逐渐 形成的，其最常见的后果就是导致互感器误差、电能表误差、ＰＴ■ 次回路压降引起的误差等计量装置综合误差不断增大。正常情况 下，计量装置综合误差对计量准确度的影响比较小，它主要取决于 设计和制造水平，其值是一定的。但如果有计量装置发生故障，其 综合误差就可能变得很大，从而严重影响计量的准确性 。 （３）人为窃电。窃电会导致电能计量设备异常，使计量装置少计 或不计。窃电行为危害极大：１）造成电力供需矛盾日益突出，扰乱正 常的供用电秩序；２）诱发大量民事纠纷，成为社会一大不稳定因素； ３）极易引发火灾、损坏电器乃至造成人身伤亡事件，最后危及社会公 共安全和人民群众生命财产安全；４）轻则烧毁变压器，重则造成大面 积停电危及电网安全稳定运行；５）使国家蒙受重大经济损失 。 ３ 电能计量装置异常状态监测方法 ３．１ 计量电流（电压）、功率因数异常监测 对计量电流（电压）的监测指标包括：相电流（相电压）、负荷功 Ｓｈｅｂｅｉ９ｕａｎ¨ｙｕ Ｇａ＿ｚａ。！ 鱼 望量坚 ｌ 柜）的门与箱体 率因素、相电流（相电压）突变量、断路器位置、三相不平衡电流（电 析和数据支持。此外，金华电业局还通过在计量箱（压）等。 部位加装门电路传感器，控制继电器来实现对用户开箱断电、开箱 记忆和开箱报警功能。计量箱门关闭，继电器常闭触点闭合，电路 门电路发送的异常脉冲，信号经放大后控制开关继电器断电，用户 无法自行恢复供电＿３］。 ４结语 电能在传输过程中的经济结算数据均来自电能计量装置，随 时掌握电能计量装置的工作状况，第一时间发现其异常状态并及 计量电流（电压）异常监测的步骤：（１）电能表内部电流回路检 测元件动作；（２）相电流高于额定电流１５％，相电压低于额定电压 无脉冲发出，一旦打开，继电器常闭触点断开，控制线路会接收到 ７０％，经长延时未恢复；功率因素值异常，经长周期未恢复；（３）相电 流（电压）、功率因素突变量越限；（４）无断路器分闸及检修信息； （５）三相不平衡电流（电压）越限，经延时未恢复。 当以上条件成立时，即可判断发生计量电流（电压）、功率因素 异常。 ３．２开关量（信号）异常监测 当计量装备中某些开关量（信号）如电能表内部电流回路检测 信号、电能表白检错误信号、计量柜监视继电器信号等变位或发出 时，即可判断发生了与其相对应的异常。 ３．３宏观状态量异常监测 时消除异常，保证电能计量装置的正常工作，就显得尤为重要。因 此，电能计量装置状态异常监测问题越来越受到人们的重视。但原 有的电能计量监测方法己不能适应时代需求，本文针对这种现状 提出了相应的监测手段，具有很强的实用性。 ［参考文献】 ［１］吴会辉，张永明．江西反窃电道路依旧漫长ＥＪ］．中国电业，２００４ （３）：６８～６９ 只有对负荷变动、负荷性质、运行方式等宏观因素进行分析研 究，才能准确地判断出日（月）累积电量和线损率等宏观状态量是 否出现异常。一般来说，在系统条件基本不变的情况下，线损率、母 线不平衡率、变损率越限，即可判断为相应状态量异常；负荷曲线 异常、负荷日（月）累积电量变化值越限，经长周期未恢复，即可判 断为其发生异常。 ３．４防窃电监测方法 Ｅ２］叶晓波．浅议电能计量装置异常状态［Ｊ］．中国高新技术企业，２０１０ （１５）：９１～９２ ［３］唐建文．防窃电策略及其优化组合ＥＪ］．武汉电力职业技术学院学 报，２００７，５（３）：５８￣６１ 金华电业局目前主要通过电力负荷现场管理系统和的开 箱报警（断电）装置来实现对窃电行为的监测。不管是哪一级的负 荷管理系统，都具备了对电能计量装置现场运行情况进行在线自 动监视和集中管理的功能。系统所具备的这些功能，一旦发生异常 情况，就能及时响应并给出相应分析，为查处窃电行为提供综合分 收稿日期：２０１２—０３—１２ 作者简介：蒋嵘（１９７ ），男，浙江金华人，助理工程师，研究方向 电气工程及其自动化。 （上接第７７页） 事故、重要故障、某些重要参数越限时，运行人员可拷贝当时相关 时打印各种报警记录；召唤打印各种数据、报表、资料；打印操作票。 的画面保存在计算机中，形成历史画面记录，同时记录画面拷贝的 限检查：运行设备参数超越其设定限值时，计算机监控系统立即响 应并处理，记录事故发生的日期、时问、设备名称、越限值等，时间 以时、分、秒、毫秒计。显示并打印越限信息，发出语音提示信号，并 按时间先后顺序存入数据库中形成越限顺序记录。５）趋势分析。６） （８）设置：设置运行状态；设置运行参数；设置监控方式；设置 （９）数据通讯：现地单元与上位机系统通讯；监控系统与上级 调度及梯级调度通讯。 时间，拷贝画面可由运行人员召唤显示和打印。３）状态检查。４）越 各类定值。 （１０）在线自检：网络通讯自检；计算机内部自检；外围设备、各 种功能模块的自检。 （１１）操作指导：正常操作顺序提示：事故处理操作。 ３结语 本文提出的博爱丹东水电站监控系统设计方案，解决了电站 事件顺序记录：当运行人员对电站设备，包括机组开、停机，断路器 的投、切等设备进行各项操作时，记录事件发生的日期、时间、操作 内容、操作员名等，时间以时、分、秒、毫秒计。显示并打印时间信 息，发出语音提示信号，并按时间先后顺序存入数据库中形成时间 顺序记录。７）事故追忆和相关量记录：电站发生事故时，须对事故 现场运行的可视化及集中监控问题。系统在保证可靠安全的前提 下，完全按照冗余化和开放式的系统结构设计，技术先进、结构合 发生前后的某些重要参数和相关量进行追忆记录，以供维护人员 理、功能完善。整个水电厂计算机监控系统可以实现水电厂生产过 对事故进行分析。事故追忆由计算机完成，追忆周期为１ Ｓ，并将发 程的自动化控制和生产数据的综合管理，从而达到保证产品质量、 生事故时的数据存入数据库，形成历史数据，运行人员可以召唤显 提高生产效率、改善企业管理水平的目的。尹 示和打印这些追忆数据。 当电站重要设备发生事故时，计算机监控系统立即响应并处 理，记录事故发生的日期、时间、设备名称、内容等，时间以时、分、 秒、毫秒记录。显示并打印报警信息，发出语音报警信号，并按时间 ［参考文献］ Ｉ－１］徐金寿，张仁贡．水电站计算机监控技术与应用．浙江大学出版社 ２Ｏ１１ 先后顺序存入数据库中形成报警顺序记录。 （６）显示。１）系统图类：包括各类电气接线图，油、气、水系统 图。２）棒图类：包括电压、电流、有功、无功功率等。３）曲线图类：包 括电压曲线、频率曲线、给定日负荷曲线以及各种模拟量变压曲 线。４）表格类：包括各种运行参数表、特性表、定值表、报警信息统 计表、操作统计表、运行报告等。 ［２］王银锁．工控组态技术及应用．西安电子科技大学出版社，２０１ｌ 收稿日期：２０１２—０３—２１ 作者简介：刘琦（１９７０一），女，河南平顶山人，电气工程师，研究方 向：电力系统自动化。 （７）打印：定时打印各种运行报告；即时打印各种操作记录；即 机电信息２０１２年第１５期总第３３３期７９
