关口电能计量装置故障诊断技术

王坚

国网甘肃省电力公司张掖供电公司 甘肃张掖 734000

摘要：近年来社会用电需求的不断增大，电力工程建设数量也逐渐增多。作为电力应用中最重要的日常管理工作，电能计量贯穿于电能生产、传输、使用的全过程，确保电能计量准确可靠地运行，是建立公平、公正、有序的电力营销市场的关键。关口电能计量装置作为电网与电厂、用户结算的依据，承担着电量计量的重要职责，如何保障计量装置运行的准确可靠已成为计量工作的重中之重。本文就关口电能计量装置故障诊断技术展开探讨。

关键词：关口电能计量装置；并行计算；故障诊断

引言

在建设坚强智能电网的过程中，电力营销市场公平、公正、有序地发展是至关重要的。而电力营销市场健康发展的前提是确保电能计量装置准确、可靠地正常运行。根据中国相关检定规程和国家电网公司的相关计量技术标准，应当定期对关口电能计量装置的误差性能进行检验，并对其运行状态进行评估。

1关口电能计量装置远程校验及故障诊断系统

关口电能计量装置远程校验及故障诊断系统主要由安装在现场的采集前置装置、通信传输和远程数据分析主站等三部分组成。采集前置装置其主要任务是采集现场电压、电流波形数据，通过无线WiFi或有线网络构成的通信系统将数据发送至主站;通信传输子系统满足TCP/IP网络通信协议，由控制设备、以太网传输线路、通信接口及通信服务平台软件等构成，主要负责将现场采集和关口计量装置等监测子系统获得的数据结果传输给远程的主站子系统;主站子系统主要由数据库服务器、电能计量远程校验/校准算法软件和关口电能计量装置的运行状态在线诊断算法软件等组成，负责对关口电能表和电流互感器、电压互感器二次回路负荷、二次压降的远程校验/校准和监测诊断，得到校验和诊断结果，并可将接收的数据存入数据库，作为对电能表运行情况进行大数据分析的基础。

2关口电能计量装置故障诊断技术

2.1数据采集前置装置的设计及改进

为保证电能计量装置远程在线监测和故障诊断的准确性，首先应对现场数据进行精确实时地采样。该装置分别从电压与电流的采样、脉冲同步设计、总方案设计等方面提升数据采集的精准度。在电压与电流的采样方面，考虑到变电站电流受负荷侧影响，常存在较大幅度的波动，电流互感器必须有足够宽的动态范围，并且在全量程范围内保证良好的角差与比差，因此，该装置采用零磁通互感器以及24位 型芯片来实现。在脉冲同步设计方面，采用脉冲触发的方式，进行同步波形采样。该装置采用ARM9MPU方案：电压、电流互感器分别接入现场电压、电流信号，通过高精度AD芯片采样，将数据经过ARM9MPU的SPI接口传输到板载SDRAM中，同时接收关口电能表的脉冲信号。大数据在SDRAM中经过打包整理后，通过通信单元传输到上方主站中。ARM9MPU同时也负责装置的显示及温、湿度采集功能等。在数据采集前置装置中，采用零磁通互感器、24位 型芯片、脉冲触发方式，以及ARM9MPU总方案，均为关口电能计量装置远程在线监测和故障诊断提供了准确可靠的分析数据。

2.2管理工作流程图

电能计量装置的管理，首先是资产建档，建立省级关口点对应的装置资产档案，对电能计量装置进行信息取样，并对装置的现状加以描述。在此基础上，对关口点进行风险评级，风险等级越高的计量装置出现故障的可能性越大，进行重点管理。由于每一个省级关口点配置有一块国产考核表，通过电能量信息采集系统监视考核表的运行状态来监视省级关口计量装置和回路的运行状态，出现计量异常时及时上报省计量中心现场检验室，现场室派员处理。为保障故障处理的迅捷、节省赶往现场时间，在开展计量装置周检期间，采用地理位置标记法记录每个计量点的地理信息。

2.3在线校验及智能告警技术

报警子系统事件分为两类，一类为事项型的事件，一类为告警型的事件。系统报警和事件具有应用类别定义、优先级可定制、划定责任区关联责任人的机制。告警模块如图3所示。利用语音合成技术实现语音事项报警功能，解决了人为录制语音文件所存在的弊端，不需要任何语音维护即可对告警事件进行准确的发音。

2.4状态监测

由于每一个省级关口点配置有一块国产考核电能表，而用电信息采集系统采集了国产考核电能表的电气参量和电能量，因此可以通过定时巡视用电信息采集系统中的国产考核表电气参量，来实现对关口电能计量装置和回路进行状态监测，一旦发现有电气参量异常现象，及时进行状态确认和故障处理。

2.5关口表视频监控系统设计

远程录波装置安装在关口表附近，采用高精度采样模块获取现场电压电流时域波形，同时记录所诊断的关口表脉冲数量，并将这些数据通过高速以太网等通道返回主站。检测到故障后，启动视频监控系统，摄像头延伸到关口表，并时时检测故障并回传数据。借助主站强大计算能力，提供典型非线性负荷特性的电能计量算法及电能计量装置故障状态分析模型。

3多样化故障预警技术

通过对电能计量装置进行在线监测，并利用智能化故障诊断模型，对其运行状态进行评估诊断，极大地降低计量事故的发生。同时，当计量装置运行状态被诊断存在某类故障时，系统会自动启动关口处的网络摄像机装置，拍摄关口表的运行状况。通过网络或无线，把图片传输到主站系统，以便于工作人员结合故障诊断结果对故障、异常事件进行分析处理。同时，系统将提供多样化的预警方式，包括：文语转换技术、短信平台技术以及基于不同用户需求制定的分类预警技术。其中文语转换技术可支持不同语言、不同性别、不同音色的语音预警，而且语音合成速度非常快，几乎没有任何停顿，大大增强了预警的体验性。短信平台技术是通过短信方式发送到相关用户手机，提醒用户及时对故障进行处理，短信将以3次发送为限。分类预警技术则是根据不同用户所关心电网范围、电网运行的差异，设置各使用者的责任区，根据不同人员关心的责任区进行故障预警分类发送。

4评估与改进

（1）专业管理的评估方法。关口电能计量装置故障率管理的评估基于结果看成效的方法，结合技术监督和所辖地区计量装置故障发生情况，评估计量装置的规范率和故障率。通过技术监督过程中所发现问题数量、严重程度和整改情况，以及当年计量装置的故障次数和差错电量来衡量关口电能计量装置故障率管理的成效。（2）专业管理存在的问题。目前的状态监测环节，变电站关口点状态监测仍借助远程监测考核表来实现，不能直接监测关口电能表，当关口电能表故障时，无法及时发现。可考虑将调度D5000系统采集数据与用电信息采集系统数据结合，将关口电能表电量数据和回路中考核表电量数据进行参照和对比，监测关口电能计量装置的运行状态。（3）今后的改进方向或对策。关口电能计量装置故障率管理仍存在不足之处，比如说装置整改环节，有时候会出现整改资金不足而出现部分问题无法得到有效整改；状态监测环节，用电信息采集系统监测人员监测计量装置运行状态是作为线损分析用，并不是计量人员进行监测，人员责任分工不明确。今后改进方向应多考虑从可操作性和现场工作实际的特殊性方面，对计量装置故障率管理加以完善。

结语

关口电能计量装置系统实现了对大量分散在各处关口的电能表自动远程运行状态监测及诊断，从而切实大大提升关口电能计量装置的远程运维管理水平。

参考文献

［1］杨帅，陈向群，等．关口电能计量故障监测报警装置及主站研究［J］．电测与仪表，2018，51(13):21-23．

［2］沈鑫，赵丹妮，曹敏．基于物联网技术的电能计量装置远程在线监测及分析平台研究［J］．电测与仪表，2018，52(16):35-38．

［3］程瑛颖，侯兴哲，肖冀．一种关口电能计量装置状态管理系统的设计与实现［J］．电测与仪表，2018，50(8):87-90.