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摘要：电能计量设备是发电企业、供电企业、用电客户之间的计量依据，但故障影响计量的准确性乃至公平公正性。传统的故障诊断建立在运行抽检、周期性检测和用户申校基础之上，存在检测滞后、带“病”运行的弊端，所以推广和应用故障在线诊断技术具有重要的意义。
关键词：计量自动化系统；电能计量；故障
引言
电能计量管理要负担起计量装置和电能质量的管理工作。需要基于计量自动化系统对电能计量管理中的一些问题进行分析。计量自动化系统是指实现对发电厂、变电站、公用变压器、专用变压器、低压用电客户等发电侧、供电侧、配电侧和售电侧电气数据采集、监测与分析功能的系统，包括计量自动化主站、通信通道、计量自动化终端。计量自动化系统通过对各个监测端数据的电压、电流、负荷等信息的采集、监控、分析处理和远程遥测实现了远程自动化实时抄表、用电信息异常报警、电压与电能质量监测、线损分析、预付费管理、用电检查、负荷管理与控制、停电统计等功能，为电网的运行与管理提供数据支撑。
1电能计量设备故障在线监测方法
1.1在线监测原理
电能计量设备在线监测系统主要由现场监测与校验装置、通信网络和主站管理中心三大部分组成。现场监测与校验装置采用一块标准电能表，通过通道切换数据采集模块，选择多块被检电能表中的一块进行在线检测，即采集包括电压信号、电流信号和脉冲信号在内的数据。采用标准表是因为对于电能计量设备而言，测量超差同样是一种故障，而目前检测电能表超差最可靠的方法就是通过与标准表进行比对。本地计算机通过分析检测数据判断被检电能表、TV、TA及二次回路的工作状态，并存储检测数据。远程计算机通过通信网络下载检测数据或进行远程监控。
1.2通信方式
本地通信一般通过现场总线模式，例如，本地计算机与现场校验设备通过RS485总线进行通信。远程通信可通过GPRS无线网络或者有线光纤专网传输数据。虽然有线网络干扰小，更稳定，但投资大、维护量也大，所以无线通信网在实践中更受青睐。根据数据量大小也可采用3G/4G移动物联网，而基于云计算的检测系统数据量超过常规系统很多，甚至只能采用4G通信网络。
2常见电能计量异常分析及管理
2.1电能表误差的检测
电能表的计量原理就是通过不断的累加电流和电压的乘积来计量电能。因此也可以在一定时间内每过一个时间间隔采集一次电压、电流和功率因素（计算电量的准确与否取决于一定时间内采集点的数量，采集点越多计算电量越准确），得到数据后利用公式（1）计算出此时段的电量，用计算出的电量与电能表显示的电量形成对比，当电能表潜动时，计算电量为0，而表计电量不为0；当电能表存在较大误差时，计算电量和表计电量会存在较大差值；当电能表停走时，计算电量不为0，表计电量电量为0。而这种比较的方法是在保证电压电流准确的情况下进行的对比，因此在计算之前应首先比对相邻几个计量装置采集的电压是否存在较大差别，又或者在现场处理时再次测量核对，确保电压准确。而电流的准确度也可以通过计算的方式进行核对。在理想状态下，每一相线路上的电流是等于该相上所有计量装置电流的总和，通过这种方式就可以计算出每条线路上的电流检查是否存在异常。通过这些方法，就可以在一定程度上通过计量自动化系统实时判断电能表可能存在的故障，及时准确的确定故障发生的位置。
2.2三相负荷不平衡监测分析
三相负荷不平衡会导致变压器的损耗升高，严重时可能烧毁变压器，然而在实际工作中由于用户用电的不确定性，导致三相负荷在不断的变化，因此要实时监测三相负荷不平衡度也成了一个难题。而通过计量自动化系统，可以通过系统实时监测的电压和电流曲线准确的了解变压器的实时负荷情况。
图1日电流走势图
图1是计量自动化系统中一台公用变压器的日分时电流走势截图，从图中可以看到在12：15时，三相的电流为：A相1.5A、B相5.35A、C相2.08A，因为低压供电时相电压是要求为一个恒定值，因此可以用电流来确定负荷的大小，从数据可以看出在12：15时三相负荷不平衡度达到了最大，而由此导致了三相电压产生了极大偏差，此时就可以考虑调整三相的负荷。从图中的数据可以得出三相的平均负荷为2.98A，所以要把三相的负荷尽可能的调整接近这个值，以达到三相负荷平衡。从图中可以计算出A相需调入1.48A的负荷，B相需调出2.37A的负荷，C相需调入0.9A的负荷。得出相应的调整值后，就可以在计量自动化系统中每一相上的单相用户进行筛选找到接近的值进行调整，这样就可以精确的调整三相负荷使其达到最优。
2.3计量回路故障分析
图2日电流走势图
图3某用户日电压走势图
计量回路可以分为电压回路和电流回路，是电能计量的重要组成部分是关系到计量是否准确的核心，所以计量回路一旦发生故障必然影响到电压电流的采集，继而影响电能计量。图2和图3为计量自动化系统中某专变用户的日电流和电压走势图，从图3中可以看出B、C两相电压均有较小波动，而日常用电中由于用电负荷和电网的运行情况不断的变化因此出现小范围波动属于正常情况，而A相电压走势为一条直线未产生任何波动，由此可以判断A相电压异常。取14：00这一点为：A相电压为2.5V，B相电压为237.1V，C相电压为233.8V。
B、C相电压正常，A相处于欠压状态。但是仅仅从电压走势图只能判断出A相电压的异常，而并不能判断出整个计量装置是否少计电量，因为此用户为三相四线计量，当A相未用电的情况下，即时A相电压故障也并不影响其他两相的计量。所以就要结合电流走势图一起判定。
从图2中可以看出此用户三相电流偏差较小，三相电流也不高并不属于重载，因此可以排除过负荷对电压的影响。在图2中同样取14：00点的值：A相电流为1.59A，B相电流为1.38A，C相电流为1.48A。由此可以看出A、B、C相电压电流正常，A相也在正常用电，由此可以判定此用户计量故障存在少计电量的情况。上述故障都是日常工作中很常见的故障，由公式（1）可以看出计量装置任何时候的电压回路故障都会导致电能计量的误差，因此计量回路也最容易被用于窃电，对于计量管理工作来说能及时准确的发现故障点，减少故障时间能减少因计量故障带来的损失，防止发生更严重的事故。
2.4功率因数监测分析
图4日功率因数分时走势图
功率因数是电能量管理的一个重要指标，功率因数的好坏，影响着电能管理的各项指标。图4为计量自动化系统日分时功率因数截图，从图中可以看出在一天内功率因数波动较大，因此可以根据监测的数据合理的对该设备配置自动投切无功补偿装置，以调整功率因素，保障线路设备的使用效率。同理，在日常的配网运维中，也可以根据计量自动化系统监控情况，合理的配置无功补偿，保障电网运行的最优化。
结语
计量自动化系统的应用为电能计量管理工作提供了强大的数据支撑，为电能计量管理运维工作开辟了一条全新的思路。计量自动化系统实时全面的数据采集能力和系统高效的数据分析能力大大提高了电能计量的效率和质量，节省了大量的人力物力。而随着计量自动化终端的全面覆盖，计量自动化系统的数据采集将会遍布电网的每一个角落，为电能计量工作提供更加全面的实时数据。
参考文献：
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