石亚凡

（国网甘肃省电力公司金昌供电公司，甘肃金昌 737100）

电力计量装置是电力企业对其各类电力设备运行稳定性检测的核心设备，对整个电力系统的可持续发展具有十分重要的作用。电力计量装置在运行过程中产生的测量误差对于供用电双方贸易上的结算公平性和准确性都会造成极大的影响[1]。因此，为了实现对电力计量装置应用效果的评价，需要对其运行过程中的电压异常状态进行实时测量，同时所有的电力计量装置必须经过严格的检验后才能够投入到真实的应用环境当中。近几年来，随着现代技术发展速度不断加快，电力计量装置也在进行不断的完善和创新，并逐步向着高集成度的方向发展。但随着电力计量装置的功能复杂程度不断提高，对其电压异常状态的监测难度也进一步提升[2]。为了能够保证电力计量装置的稳定，可靠运行，相关领域研究人员针对保障电力计量装置的运行进行了大量的研究，但针对其检测方法的研究相对较少，并且研究仍然只停留在理论层面。针对这一问题，本文开展电力计量装置电压异常在线检测方法设计研究。

1 电力计量装置电压异常在线检测方法设计

1.1 电力计量装置运行参数实时采集

为实现对电力计量装置电压异常状态的在线检测，首先需要对该装置在运行过程中产生的各项参数进行实时采集。在该装置上安装一个采集终端设备，其基本结构如图1 所示。

图1 电力计量装置运行参数实时采集终端结构示意图

在上述电力计量装置运行参数实时采集终端结构的基础上，根据装置的运行特点，设置一个220V 电压采样模块，一个220V 电流采样模块和两个放大单元。通过采样模块将采集到的装置电压信号输送到放大单元当中，并通过放大单元将信号信息放大，方便后续检测。再将放大后的信号信息输入到A/D 转换单元当中实现模拟信号到数字信号的转变。在计算单元当中，针对获取到的数字信号，进行计算和处理。在利用上述采集终端对装置电压进行采集时，电源的输入电压设置为5V，将输入功率设置为100W 以下。在具体应用中，可采用16 路后32 路并行读通道，3 路串行写通道，完成对装置运行参数的测量和采集。

1.2 电力计量装置电压互感器状态量选择

当装置出现异常时，其最明显的变化发生在电压互感器上，并且针对异常情况可以具体划分为以下几个方面：首先，当装置电压异常时，其电流出现相位变化，造成电压呈现出不规则的变化，并同时造成装置功率异常改变；其次，在装置运行过程中出现异常，则电压互感器会接收到开关发出的信号，造成互感器无法正常运行；再次，当装置出现异常后，其电压和电力会在一定程度上出现波动，并直接影响到互感器各项功能实现；最后，当装置出现异常情况时，则其累计电量参数会受到外界的影响，进而使得装置的各项功能无法达到正常状态下的目标。通过上述对装置电压异常时的几种表现进行分析，并在完成对装置运行参数的采集的基础上，针对电力计量装置的电压互感器状态量进行选择，将电压互感器单体的基本误差、运行误差、在线监测数据和运行时间作为对其异常状态评估的状态量，并根据图2 电压互感器状态量选取示意图，完成对各项状态量具体数值的选取。

图2 电压互感器状态量选取示意图

按照图2 电压互感器状态量选取方式，选取4 个能够准确反映装置电压互感器运行的状态量。在对装置的电压异常状态进行检测时，可通过上述四个状态量突变情况判断。在判断前，首先需要对各个状态量的正常状态数值变化区域进行划分，通过上述方式选取到的状态量若在正常数值变化区域范围内，则说明此时电压互感器单体未出现异常，反之同理，以此通过上述方式实现对电力计量装置电压异常的初步判断。

1.3 电力计量装置电压运行状态在线评估

完成上述研究后，通过对电力计量装置电压运行状态的在线评估，掌握装置在运行过程中的电压异常。评估过程中，需要建立装置电压传输线路与前端的常规通信联系，确保评估的在线实施。在此基础上，考虑到当计量装置中存在某一个构件出现显著异常时，可能会导致前端运行故障[3]。因此，在进行电压异常状态评估时，可设定不同线路的电压参数，通过不同馈线的反馈结果，进行前端电压异常的分析。对应的参数包括：G、P、C、H，对参数的描述为：电能表馈线电压、电压互感器传输端电压、电流互感器传输端电压、二次回路反馈电压。对应参数在电压运行状态在线评估中的权重分别为0.35、0.20、0.10、0.15。在完成对参数的描述后，进行评估结果的计算。计算公式如下：

公式（1）中：Z 表示为电压运行状态在线评估结果。在掌握评估的原理后，对电压评估流程进行描述，如图3 所示。

图3 电压运行状态在线评估流程

参照电力计量单位相关方面的工作经验可知，经过在线评估后，可以将装置的状态划分为两种，分别为常规状态与异常状态，其中常规状态包括电压良好状态与电压正常状态，异常状态包括电压警戒状态与极端状态，警戒状态表示为计量装置已有多条馈线出现超压问题，但仍存在部分馈线电压在安全阈值范围内；极限状态表示所有馈线电压均已超过安全阈值，需要即刻到现场进行装置调试处理，否则将出现安全事故问题。当前端出现异常预警时，便代表此时装置电压已超过安全警示界限或临近爆表。针对此种情况，需要及时进行异常电压馈线的定位，并根据出现异常的馈线进行电压处理。综合上述分析，通过识别电压运行状态的方式，可以掌握计量装置中不同馈线电压的异常情况，以此种方式，实现对装置电压异常在线检测的目的。

2 应用效果分析

下面针对上述提出的检测方法进行应用效果验证，选择以某电力企业当中的电力计量装置作为研究对象，利用本文提出的检测方法对该装置的电压异常运行状态进行检测。选择该电力企业当中五个相同型号的电力计量状态，通过人为方式在其中三台装置上改变其电压运行状态，并在保证其他两台装置的电压在运行过程中始终处于稳定状态下，利用本文上述检测方法对五台装置电压进行测量。图4 为实验中电力计量装置结构示意图。

图4 实验中电力计量装置结构示意图

图4 中，编号1～8 分别表示为：电能表、集中器、连接固件、磁保持电器、插槽、插接组件、熔断器、电压互感器。为了方便对实验结果进行分析，将五台装置分别编号为#001、#002、#003、#004 和#005，其中#001、#002、#003 为人为设置的三台电压异常的电力计量装置。按照上述论述内容，在完成对五台装置电压异常检测后，将检测结果绘制成如图5 所示。

图5 五台装置电压异常检测结果示意图

从图5 得出的检测结果可以看出，编号为#001、#002、#003的装置检测结果均不在本文检测方法设置的安全阈值范围内，而编号#004 和#005 两台装置的检测结果均在安全阈值范围内，因此通过本文上述提出的检测方法得出的结论为：五台装置中，#001、#002、#003 为电压异常电力计量装置，#004 和#005为电压正常电力计量装置。上述得出的结果与本文人为设置的情况完全一致，因此说明本文提出的检测方法能够实现对电力计量装置电压异常的检测，并且检测结果准确性高。

3 结论

通过本文上述研究，提出一种针对电力计量装置电压异常的在线检测方法，并通过应用实验的方式证明了该检测方法的应用效果。但由于研究能力有限，本文针对装置的运行状态只大致划分了四种不同情况，只能够实现对装置电压异常状态的判断，但无法实现对其具体异常原因的分析。因此，在后续的研究中，还将针对这一问题，对装置电压异常状态进行更加细致的划分，从而通过得出的检测结果直接确定后续维护或完善措施，以此在第一时间恢复电力计量装置的运行状态，为电力系统安全运行提供条件。