石亞凡

（國網甘肅省電力公司金昌供電公司，甘肅金昌 737100）

電力計量裝置是電力企業(yè)對其各類電力設備運行穩(wěn)定性檢測的核心設備，對整個電力系統的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的作用。電力計量裝置在運行過程中產生的測量誤差對于供用電雙方貿易上的結算公平性和準確性都會造成極大的影響[1]。因此，為了實現對電力計量裝置應用效果的評價，需要對其運行過程中的電壓異常狀態(tài)進行實時測量，同時所有的電力計量裝置必須經過嚴格的檢驗后才能夠投入到真實的應用環(huán)境當中。近幾年來，隨著現代技術發(fā)展速度不斷加快，電力計量裝置也在進行不斷的完善和創(chuàng)新，并逐步向著高集成度的方向發(fā)展。但隨著電力計量裝置的功能復雜程度不斷提高，對其電壓異常狀態(tài)的監(jiān)測難度也進一步提升[2]。為了能夠保證電力計量裝置的穩(wěn)定，可靠運行，相關領域研究人員針對保障電力計量裝置的運行進行了大量的研究，但針對其檢測方法的研究相對較少，并且研究仍然只停留在理論層面。針對這一問題，本文開展電力計量裝置電壓異常在線檢測方法設計研究。

1 電力計量裝置電壓異常在線檢測方法設計

1.1 電力計量裝置運行參數實時采集

為實現對電力計量裝置電壓異常狀態(tài)的在線檢測，首先需要對該裝置在運行過程中產生的各項參數進行實時采集。在該裝置上安裝一個采集終端設備，其基本結構如圖1 所示。

圖1 電力計量裝置運行參數實時采集終端結構示意圖

在上述電力計量裝置運行參數實時采集終端結構的基礎上，根據裝置的運行特點，設置一個220V 電壓采樣模塊，一個220V 電流采樣模塊和兩個放大單元。通過采樣模塊將采集到的裝置電壓信號輸送到放大單元當中，并通過放大單元將信號信息放大，方便后續(xù)檢測。再將放大后的信號信息輸入到A/D 轉換單元當中實現模擬信號到數字信號的轉變。在計算單元當中，針對獲取到的數字信號，進行計算和處理。在利用上述采集終端對裝置電壓進行采集時，電源的輸入電壓設置為5V，將輸入功率設置為100W 以下。在具體應用中，可采用16 路后32 路并行讀通道，3 路串行寫通道，完成對裝置運行參數的測量和采集。

1.2 電力計量裝置電壓互感器狀態(tài)量選擇

當裝置出現異常時，其最明顯的變化發(fā)生在電壓互感器上，并且針對異常情況可以具體劃分為以下幾個方面：首先，當裝置電壓異常時，其電流出現相位變化，造成電壓呈現出不規(guī)則的變化，并同時造成裝置功率異常改變；其次，在裝置運行過程中出現異常，則電壓互感器會接收到開關發(fā)出的信號，造成互感器無法正常運行；再次，當裝置出現異常后，其電壓和電力會在一定程度上出現波動，并直接影響到互感器各項功能實現；最后，當裝置出現異常情況時，則其累計電量參數會受到外界的影響，進而使得裝置的各項功能無法達到正常狀態(tài)下的目標。通過上述對裝置電壓異常時的幾種表現進行分析，并在完成對裝置運行參數的采集的基礎上，針對電力計量裝置的電壓互感器狀態(tài)量進行選擇，將電壓互感器單體的基本誤差、運行誤差、在線監(jiān)測數據和運行時間作為對其異常狀態(tài)評估的狀態(tài)量，并根據圖2 電壓互感器狀態(tài)量選取示意圖，完成對各項狀態(tài)量具體數值的選取。

圖2 電壓互感器狀態(tài)量選取示意圖

按照圖2 電壓互感器狀態(tài)量選取方式，選取4 個能夠準確反映裝置電壓互感器運行的狀態(tài)量。在對裝置的電壓異常狀態(tài)進行檢測時，可通過上述四個狀態(tài)量突變情況判斷。在判斷前，首先需要對各個狀態(tài)量的正常狀態(tài)數值變化區(qū)域進行劃分，通過上述方式選取到的狀態(tài)量若在正常數值變化區(qū)域范圍內，則說明此時電壓互感器單體未出現異常，反之同理，以此通過上述方式實現對電力計量裝置電壓異常的初步判斷。

1.3 電力計量裝置電壓運行狀態(tài)在線評估

完成上述研究后，通過對電力計量裝置電壓運行狀態(tài)的在線評估，掌握裝置在運行過程中的電壓異常。評估過程中，需要建立裝置電壓傳輸線路與前端的常規(guī)通信聯系，確保評估的在線實施。在此基礎上，考慮到當計量裝置中存在某一個構件出現顯著異常時，可能會導致前端運行故障[3]。因此，在進行電壓異常狀態(tài)評估時，可設定不同線路的電壓參數，通過不同饋線的反饋結果，進行前端電壓異常的分析。對應的參數包括：G、P、C、H，對參數的描述為：電能表饋線電壓、電壓互感器傳輸端電壓、電流互感器傳輸端電壓、二次回路反饋電壓。對應參數在電壓運行狀態(tài)在線評估中的權重分別為0.35、0.20、0.10、0.15。在完成對參數的描述后，進行評估結果的計算。計算公式如下：

公式（1）中：Z 表示為電壓運行狀態(tài)在線評估結果。在掌握評估的原理后，對電壓評估流程進行描述，如圖3 所示。

圖3 電壓運行狀態(tài)在線評估流程

參照電力計量單位相關方面的工作經驗可知，經過在線評估后，可以將裝置的狀態(tài)劃分為兩種，分別為常規(guī)狀態(tài)與異常狀態(tài)，其中常規(guī)狀態(tài)包括電壓良好狀態(tài)與電壓正常狀態(tài)，異常狀態(tài)包括電壓警戒狀態(tài)與極端狀態(tài)，警戒狀態(tài)表示為計量裝置已有多條饋線出現超壓問題，但仍存在部分饋線電壓在安全閾值范圍內；極限狀態(tài)表示所有饋線電壓均已超過安全閾值，需要即刻到現場進行裝置調試處理，否則將出現安全事故問題。當前端出現異常預警時，便代表此時裝置電壓已超過安全警示界限或臨近爆表。針對此種情況，需要及時進行異常電壓饋線的定位，并根據出現異常的饋線進行電壓處理。綜合上述分析，通過識別電壓運行狀態(tài)的方式，可以掌握計量裝置中不同饋線電壓的異常情況，以此種方式，實現對裝置電壓異常在線檢測的目的。

2 應用效果分析

下面針對上述提出的檢測方法進行應用效果驗證，選擇以某電力企業(yè)當中的電力計量裝置作為研究對象，利用本文提出的檢測方法對該裝置的電壓異常運行狀態(tài)進行檢測。選擇該電力企業(yè)當中五個相同型號的電力計量狀態(tài)，通過人為方式在其中三臺裝置上改變其電壓運行狀態(tài)，并在保證其他兩臺裝置的電壓在運行過程中始終處于穩(wěn)定狀態(tài)下，利用本文上述檢測方法對五臺裝置電壓進行測量。圖4 為實驗中電力計量裝置結構示意圖。

圖4 實驗中電力計量裝置結構示意圖

圖4 中，編號1～8 分別表示為：電能表、集中器、連接固件、磁保持電器、插槽、插接組件、熔斷器、電壓互感器。為了方便對實驗結果進行分析，將五臺裝置分別編號為#001、#002、#003、#004 和#005，其中#001、#002、#003 為人為設置的三臺電壓異常的電力計量裝置。按照上述論述內容，在完成對五臺裝置電壓異常檢測后，將檢測結果繪制成如圖5 所示。

圖5 五臺裝置電壓異常檢測結果示意圖

從圖5 得出的檢測結果可以看出，編號為#001、#002、#003的裝置檢測結果均不在本文檢測方法設置的安全閾值范圍內，而編號#004 和#005 兩臺裝置的檢測結果均在安全閾值范圍內，因此通過本文上述提出的檢測方法得出的結論為：五臺裝置中，#001、#002、#003 為電壓異常電力計量裝置，#004 和#005為電壓正常電力計量裝置。上述得出的結果與本文人為設置的情況完全一致，因此說明本文提出的檢測方法能夠實現對電力計量裝置電壓異常的檢測，并且檢測結果準確性高。

3 結論

通過本文上述研究，提出一種針對電力計量裝置電壓異常的在線檢測方法，并通過應用實驗的方式證明了該檢測方法的應用效果。但由于研究能力有限，本文針對裝置的運行狀態(tài)只大致劃分了四種不同情況，只能夠實現對裝置電壓異常狀態(tài)的判斷，但無法實現對其具體異常原因的分析。因此，在后續(xù)的研究中，還將針對這一問題，對裝置電壓異常狀態(tài)進行更加細致的劃分，從而通過得出的檢測結果直接確定后續(xù)維護或完善措施，以此在第一時間恢復電力計量裝置的運行狀態(tài)，為電力系統安全運行提供條件。