劉 莉，王玉龍，于曉蒙，李 鵬

（華北電力大學(xué)，河北 保定，071000）

智能電能表故障分級運行管理方案研究

劉 莉，王玉龍，于曉蒙，李 鵬

（華北電力大學(xué)，河北 保定，071000）

介紹智能電能表的發(fā)展現(xiàn)狀及特點，為降低運行智能電能表的故障率，提出基于智能電能表故障率的智能電能表故障分級運行管理方案，完成了智能電能表故障率計算、智能電能表的分級與處理。通過算例分析，驗證了該方案的正確性和可行性。

智能電能表；故障統(tǒng)計；分級運行管理

為了適應(yīng)當(dāng)前智能電網(wǎng)快速建設(shè)的步伐，智能電能表的推廣項目作為國家電網(wǎng)公司當(dāng)前重要的戰(zhàn)略環(huán)節(jié)，需要加快完善智能電能表質(zhì)量管控體制，通過技術(shù)和管理手段提高運行智能電能表的性能和運行可靠性，降低智能電能表的故障率［1］。為降低運行智能電能表的故障率，針對智能電能表的運行環(huán)境和工作特點，提出了基于智能電能表故障率的智能電能表分級運行管理方案；以某地市近幾年智能電能表運行情況為算例，通過算例的分析比較，證明了該方案的可行性。

1 智能電能表概述

智能電能表是以計算機技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、測量控制技術(shù)為基礎(chǔ)的，以微處理器為核心，可進行測量信息數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、和數(shù)據(jù)管理的先進的智能化計量設(shè)備，由電能量測單元、數(shù)據(jù)處理單元、通信單元等部分組成，具備電能測量、數(shù)據(jù)儲存與處理、實時監(jiān)測、自動控制、信息交互等功能［2］。智能電能表為了適用智能電網(wǎng)和新能源以及可再生能源的使用［3］，除了具備傳統(tǒng)電能表基本測量功能外，還具有雙向多費率測量功能、用戶設(shè)備的啟?？刂乒δ堋⒍鄶?shù)據(jù)傳輸方式的雙向數(shù)據(jù)通信功能、防竊電等功能，從而在傳統(tǒng)的電能表的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了用戶采集、預(yù)付費管理、分時電價、階梯電價的“全覆蓋”［4］。

2 智能電能表故障分級運行管理方案

為了適應(yīng)當(dāng)前智能電網(wǎng)快速建設(shè)的步伐，需要加快完善智能電能表質(zhì)量管控體制，通過技術(shù)和管理手段提高運行智能電能表的性能和運行可靠性，降低運行智能電能表的故障率。

2.1 故障分級管理分析

智能電能表雖然以智能芯片為基礎(chǔ)，具有高精度的特點，但是由于目前智能電能表制造廠商較多，某些電能表產(chǎn)品質(zhì)量存在缺陷，加之安裝方式不規(guī)范、維護措施不到位等原因，導(dǎo)致智能電能表在運行過程中，故障產(chǎn)生的幾率比較高，不但增加了維護成本，也加大了輿情風(fēng)險。

通過對已投入運行的智能電能表（以單相智能電能表為例）的總運行數(shù)量、月度故障數(shù)量、累計故障數(shù)量等參數(shù)進行統(tǒng)計，計算運行智能電能表的月度分批運行故障率，并在年末進行分級及分析預(yù)測，用于對下一年度的運行智能電能表的分級管理。

對于分級為一級的運行智能電能表需加強監(jiān)控，不再用于批量新裝；進行月度故障分析，及時返廠升級，改進表計質(zhì)量；增加抽檢比例和數(shù)量，加強故障管理，降低輿情風(fēng)險。對于分級為二級的運行智能電能表，根據(jù)庫存量可合理調(diào)配批量新裝及故障換裝智能電能表的類型及數(shù)量，以降低運行智能電能表的故障發(fā)生率，增強運行智能電能表的運行可靠性。

通過對運行智能電能表的月度故障監(jiān)控和年度分級管理，加強運行智能電能表的質(zhì)量輿情監(jiān)測，完善智能電能表的招標(biāo)及運行管理機制，改善當(dāng)前運行智能電能表運行管理不規(guī)范的現(xiàn)狀，降低運行智能電能表的故障率，提高運行穩(wěn)定性。故障分級方案基本操作流程見圖1。

圖1 故障分級方案基本操作流程

2.2 故障率分析

智能電能表在運行過程中，相關(guān)運行管理部門需預(yù)先統(tǒng)計出每種智能電能表在運行過程中的故障次數(shù)、故障類型等信息，為信息入檔和智能電能表的評級提供數(shù)據(jù)。而對智能電能表的分級管理又必須計算出月度分批運行故障率和年平均分批運行故障率。公式計算［6］如下：

式中：fj，i為第j類智能電能表第i月累計故障次數(shù)；Fj，0為第j類智能電能表往年總故障率次數(shù)；Fk為該類智能電能表第k月故障次數(shù)。

式中：Fj，i為j類智能電能表第i月的月度分批運行故障率；Fj，i為j類智能電能表第i月累計故障次數(shù)；Nj，i為j類智能電能表第i月某類智能電能表總運行數(shù)。

對智能電能表的分級方法，可用邏輯選擇法。首先，參考智能電能表相關(guān)管理規(guī)程要求的基本故障率，選取標(biāo)準(zhǔn)故障率f標(biāo)準(zhǔn)，若年度總平均運行故障率遠低于此值時，則不能隨意停止該類電能表的使用；其次，必須通過大量的事實數(shù)據(jù)統(tǒng)計，選擇出分級閾值f閾值，在一般情況下，選f閾值＝。通過f標(biāo)準(zhǔn)和f閾值的配合，其智能電能表的分級方法為：如果，fj，12＜f標(biāo)準(zhǔn)，該類智能電能表為一級；如果，fj，12≥f標(biāo)準(zhǔn)，且若fj，12＜f閥值，該類智能電能表為二級；若fj，12≥f閥值，該類智能電能表為一級。

2.3 故障分級處理方案

由上一節(jié)計算可得，對于年平均分批運行故障率等于及高于年度總平均運行故障率的智能電能表批次，將其歸為一級；對于年平均分批運行故障率低于年度總平均運行故障率的智能電能表批次，將其歸為二級。根據(jù)各批次智能電能表分級及運行情況，進行下一年度智能電能表推廣及招標(biāo)預(yù)安排。

對于分級為一級的運行智能電能表，在下一年度實施重點故障監(jiān)控，不再安排批量安裝；進行月度故障分類統(tǒng)計分析，查找故障根源，及時與生產(chǎn)廠家溝通，進行返廠升級，改進供貨質(zhì)量；對于重大輿情風(fēng)險，需按規(guī)定及時報告上級單位，開展聯(lián)合調(diào)查，并進行拓展試驗；對于月度平均分批故障率有異常波動且全年持續(xù)明顯偏高的智能電能表批次，應(yīng)增加抽檢比例及數(shù)量，加強運行表計的現(xiàn)場質(zhì)量監(jiān)控，及時更換故障表計，降低輿情風(fēng)險。對于分級為二級的運行智能電能表，依據(jù)運行年限及庫存數(shù)量，采取優(yōu)先選擇分批運行故障率較低且運行穩(wěn)定性較好的智能電能表進行批量新裝及故障換裝，合理調(diào)配在運智能電能表的類型及數(shù)量，以降低運行智能電能表的分批運行故障率，提高運行智能電能表的運行穩(wěn)定性和可靠性，減少運行表計的維護成本和輿情風(fēng)險。

3 算例分析

采用某市2012年、2013年和2014年3年的運行故障數(shù)據(jù)作為計算算例，數(shù)據(jù)中顯示的為A、B、C、D、E五類智能電能表在運行中的數(shù)據(jù)，由于在論文完成時，2014年12月的數(shù)據(jù)未能采集到，僅采用11個月的數(shù)據(jù)。該城市在2012年時全年A、B、C、D四類智能電能表持續(xù)運行，E表尚未安裝；在2013年該市全年A、B、C、D四類智能電能表持續(xù)運行，E表尚未安裝；在2014年前11個月B、C、D、E四類智能電能表的持續(xù)運行，A表全部拆除。根據(jù)所提出的故障分級運行管理方法，對其進行算例分析，2012、2013、2014年的故障走勢分別為圖2、圖3、圖4所示。

圖3 2013年月度分批運行故障率走勢

由圖2可知，2012年月度分批運行故障率A表比B、C、D大得多，故障率從4月開始激增，到7月增加到3%以上，并有繼續(xù)增加的趨勢。由圖3可知，2013年與2012相比，A表的月度分批運行故障率仍在上升，并且依然比較高；B、C、D表的故障率上升幅度不大，控制在1.5%以下。由圖4可知，B智能電能表故障率先減小后增大，這是由安裝量增加而引起故障率減?。籆、E智能電能表故障率雖有增加，但增幅不大；D類智能電能表故障率增加較快。在2013年末，對智能電能表采用分級管理后，2014年年平均運行故障率有了大幅度的下降，即智能電能表的運行穩(wěn)定性、可靠性得到了提高。

根據(jù)以上的案例分析，2013年末通過采用智能電能表故障率分級管理方案，使得2014年的年平均運行故障率有了明顯的降低，降幅大于60%。通過對在運行智能電能表分批故障率的月度監(jiān)測及安裝量的年度分析、調(diào)整，可以分析監(jiān)測出故障率異常或明顯偏高的智能電能表，及時采取調(diào)整措施，防止大面積故障的出現(xiàn)，降低輿情風(fēng)險，保證智能電能表的穩(wěn)定、可靠運行。加強對運行智能電能表的故障分析，有利于掌握更多不同類別表計的運行故障信息，為智能電能表的招標(biāo)采購提供更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)，降低運行智能電能表的維護成本，提高表計的運行可靠性。

圖4 2014年月度分批運行故障率走勢

4 結(jié)束語

為降低智能電能表的故障率，提出了基于智能電能表故障率的智能電能表的故障分級管理方案；并且完成了智能電能表故障率計算，智能電能表的分級與處理和運用分級處理理論的算例分析。通過算例分析，可以系統(tǒng)地了解智能電能表的故障分級的具體方法，有利于對運行智能電能表進行規(guī)范管理，降低運行智能電能表的故障發(fā)生率，有效防范輿情風(fēng)險，減少運行智能電能表的維護成本，提高不同種類的智能電能表的運行穩(wěn)定性。

［1］宗建華，閆華光，史樹冬.智能電能表［M］.北京：中國電力出版社，2010.

［2］周曉紅.新型智能電能表的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢［J］.中國高新技術(shù)企業(yè)，2011（33）：119-120.

［3］陶 鵬.智能電能表［M］.北京：中國電力出版社，2012.

［4］欒文鵬.高級量測體系［J］.南方電網(wǎng)技術(shù)，2009，3（2）：7-12.

本文責(zé)任編輯：羅曉曉

ResearchonFaultClassificationOperationManagementSchemeofSmartMeter

Liu Li，WangYulong，Yu Xiaomeng，Li Peng
（North China Electric Power University，Baoding 071000，China）

This paper firstly analyzes the characteristics of smart meter.On this basis，in order to reduce the fault rate of smart meter，proposes the grading operation management scheme of smart meter based on fault rate，completes the calculation，rate grading and processing of smart meter.Finally，example analysis verifies the validity and feasibility of the scheme.

smart meter；failure statistics；grading operation management

TM93

B

1001-9898（2015）03-0024-03

2015-02-03

劉 莉（1984－），女，碩士，研究方向為計量管理。