电能计量装置健康状态评估研究

电能计量装置健康状态评估研究

刘舒楠 王洋

内蒙古电力（集团）有限责任公司 乌兰察布供电分公司  内蒙古乌兰察布   012000

摘要：通过状态评估，能够实现对电能计量装置的全寿命监测管理，有效获取装置各个阶段的运行情况，相较人工巡检的运维方式，状态评估能够提前对设备的不良状态进行预警，减少了严重故障的发生概率。同时，对于一些重要的、不能彻底放弃人工巡检的装置而言，状态评估能够对传统运检起到有效的辅助作用，根据状态评估结果，合理调整巡检周期，为人工巡检提供辅助决策，避免了传统运维方式的盲目性并减少了资源浪费。因此，为电能计量装置制定一套有针对性的健康状态评估方案具有重要意义。科学、规范又符合实际需求的评估方法不仅能够提高评估的准确率，还有利于合理地安排维修计划，延长电能计量装置的运行寿命，降低运维成本，提高装置自身以及电网运行的可靠性。

关键词：电能计量装置；健康状态评估

1电能计量装置概述

电能计量装置的主要作用是测量用电量、供电量等，其能为保障电力供应作出贡献。通过电能计量装置，可销售电能，同时对用户用电量进行计算，而电力公司也能根据该设备给出的数据来收取费用。随着技术的更新迭代，电能计量装置也变得越发先进，智能化电能表被广泛使用，其可实时监测电力运行。电能计量装置包括电能表、互感器、二次回路，各个部分都有其不同的作用。①电能表可以说是计量装置十分重要的部分，其能计量电源或负债消耗的电能。其规格分为三相三线、三相四线等。②互感器有电流和电压2种，其能增加电能表量程;缩减仪器制造规格；对高压电进行隔离，保障仪表、人员安全。③二次回路是以导线或控制电缆将二次设备依照规定要求连接在一起，用于测量参数、控制操作和显示信号的全部低压回路。

2电能计量装置健康状态评估

2.1指标体系构建原则

在分别构建电能表和电子式互感器评估指标体系时，需严格遵循层次式指标体系应用到评估指标众多的评估对象上时的原则，如：（1）科学性。在符合科学规律，不违背客观理论的基础上进行指标体系构建是获得客观、可靠、有说服力评估结果的基石。因此在对电能表和电子式互感器展开评估时需要对其功能、原理等理论知识掌握透彻，确保所构建的指标体系中的每个指标有理可依，定义清晰明确。（2）真实性。评估指标的确定应充分考虑工程实际背景，对于实际运维中关注度不高，但是理论分析却极为重要的指标，需要给出理论支撑依据。（3）定性与定量指标相结合。评估指标可细分为定性或者定量指标。对于定量指标，主要以客观数据的量化值作为评估数据依据，因此需要确保定量指标的数据真实且便于获取；对于定性指标，主要以专家或者现场运维人员依靠经验储备对其打分，将打分值作为评估数据依据，因此在评估指标体系构建时，需要掌握定性、定量指标的数量比例，确保指标体系既有定性指标的经验支撑又有客观数据的可靠依据。（4）层次性和全面性。为简化评估流程，体现指标之间的逻辑关系，本文构建了三层指标体系，在此之前，需要理清指标之间的逻辑关系，对指标进行合理的分类、分层，减少指标之间的关联关系。从多角度出发确定单项指标，保证指标体系的全面性，确保能够对电能计量装置的健康状态进行全方位评估。

2.2电能表指标评估原则

电能表准则层指标包括电表自身的准确性、配置；家族的可靠性以及外部的工况环境，包括运行环境和电气要求。本文根据准则层指标细化了15个因素层指标，具体评估原则如下：准确性F1包括：（1）计量误差。F11根据DL/T448-2016规定，电能表的计量误差应小于被检电能表准确度等级值。检测真值的获取，遵循以下原则：1）正常情况下，以实际用电负荷作为高压或低压三相供电用户的检测真值；以月平均负荷作为居民用户的检测真值。2）难以获取用户实际用电负荷时，将正常月份的平均负荷作为检测真值；（2）功能模块F12。根据《三相智能电能表（2020版）通用技术规范》，电表功能模块主要包括电源、信号采样、电能计量、显示、通信模块以及MCU数据处理和存储部分。功能模块F12作为作为定性指标，由有经验的现场运维人员或者专家判断各模块的运行是否存在健康问题。（3）计时误差F13。按照JJG56-2016规定，对具有计时功能的电能表，当其工作在-25℃~+60℃的温度范围内时，需保证时钟日计时准确度≤±1s/d；当工作在参比温度23℃时，时钟日计时误差限为±0.5s/d。（4）主副电能表F14。根据DL/T448-2016规定，对于重要设备，需要配备主副电能表。配置符合要求得分为1，否则得分为0。可靠性F2包括：（1）家族缺陷F21根据《国家电网公司电网设备缺陷管理规定》，若设备存在严重的家族缺陷问题，会对人身安全以及设备、电网安全造成重大损害。因此在对电能表进行健康状态评估时，需要查阅同批次电表的家族缺陷建档记录，并以一年为周期，统计电表故障次数，扣除相应分数，获得指标F21的得分。（2）运行时间指数F22。作为电子设备，运行时间对运行寿命有重要影响，已运行的时间越长，设备出现故障的概率会大大增加，因此，在对电能表进行健康状态评估时，需要以同批次电表的平均寿命为依据，结合待评估电表的已运行时间计算设备运行时间指数，数值越大，故障率越高。部件配置F3包括：（1）封闭性F31。采用扣分制原则评估电表的封闭性，F31作为定性指标，需要现场运维人员判断接线盒、电能表接线端钮盒、计量箱、计量屏（柜）等关键组成部分是否出现破损，根据破损个数，扣除相应分数。（2）接线错误F32。电能表作为电子设备，有着严格的接线规则，接线错误直接影响计量是否能够进行或对计量的准确性产生重要影响。F32作为定性指标，需要由有经验的运维人员或专家评估接线是否正确，并对其进行主观打分。（3）设备合格率F33。根据DL/T448-2016规定，现场投入的设备需要严格遵循设备合格率。

2.3电子式互感器指标评估原则

电子式互感器准则层指标包括互感器自身的准确性、部件运行情况、家族的可靠性以及外部运行环境。本文根据准则层指标细化了15个因素层指标，具体评估标准如下：准确性B1包括：（1）基本误差B11。（2）误差分散性B12。（3）月最大比差B13。（4）月最大角差B14。可靠性B2包括：（1）家族缺陷B21。根据同批次互感器的历史故障记录，以一年为周期，对待评估对象进行打分。（2）元件运行时间指数B22。根据同批次互感器的平均寿命和待评估对象当前运行时间，计算运行时间指数。部件运行情况B3包括：《DL/T1959-2018电子式电压互感器状态评价导则》和《DL/T2102-2020电子式电流互感器状态评价导则》对电子式互感器的主要部件及其运行情况有明确规定，因此本文将指标B3定义为定性指标，由有经验的现场运维人员或专家依据规程规定以及设备的真实运行情况对指标B31~B36进行打分。运行环境B4包括：（1）温度B41。电子式互感器的在户内的工作环境温度为-5℃~+45℃；在户外的工作环境温度为-40℃~+70℃。（2）湿度B42。电子式互感器能够接受的最大日平均环境相对湿度为95%；月平均环境相对湿度为90%。（3）磁场干扰B43。工作环境中的磁场干扰主要影响互感器的采集器以及A/D转换器的正常工作。由相关技术人员根据现场实际情况将磁场对互感器的干扰程度划分为9个等级。因此本文将指标B43定义为定性指标，根据磁场干扰划分的等级进行打分。

3结束语

为构建合理、完善的健康状态评估指标体系，本章主要分析了电能计量装置的运行特性，制定了层次式指标体系确立原则，在相关规程的理论支撑下，对故障影响因素进行筛选，最终确定了较为全面、评估结果可靠的3层式指标体系，以此作为对电能计量装置开展健康状态评估的主要框架。

参考文献

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[2]蔡慧,乔适苏,袁健,等.基于信息融合的低压智能电能表动态评价模型[J].电力系统自动化,2020,44(11):206-214.