本發(fā)明屬于檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種用于變電站電度表二次回路故障的查找方法。

背景技術(shù)：

變電站母線電量不平衡率為母線輸入電量與輸出電量的差值除以母線輸入電量，它是供電企業(yè)一項非常重要的考核指標，直接影響著供電公司對變電站變損和線損率的統(tǒng)計考核。

目前，大多數(shù)供電公司要求變電站母線電量不平衡率在±1％以內(nèi)，然而由于設(shè)備問題、人員因素和用電環(huán)境等原因，會造成母線電量不平衡率超標。

母線非正常不平衡時需要對超標的母線進行分析，找出原因并及時處理。在引起母線電量不平衡率超標的原因中，電度表二次回路故障屬于主要原因，同時考慮到計量裝置和故障類型多、接線復雜，二次回路故障的排查非常困難。因此如何快速準確的處理二次回路故障引起了運維人員的廣泛關(guān)注。

在現(xiàn)有文獻中，對變電站電度表二次回路失壓(具體文獻可參見“三相電能表失壓故障追補電量在線計算”，《電力系統(tǒng)自動化》，陳勁游，彭昭煌，蔡春元.2013，37(19)：p100-104.)、失流(參見“多功能電能表自動追補電量功能的開發(fā)與應(yīng)用”，《電網(wǎng)與清潔能源》，陰存貞，吳國偉，李煒東，等.2010，26(2)：p46-50.)、電流相序錯誤(參見“三相三線兩元件電能表的逆相序判斷”，《電測與儀表》，胡志剛.2009，46(524)：p92-94.)、極性接反(參見“二次隱性錯接線導致關(guān)口電量差錯追補問題分析”，《電力科學與工程》，楊世海，2009，25(7)：p54-58.)等問題進行了研究，并取了一定成果。

但上述文獻主要是對一種或者某幾種常見故障現(xiàn)象進行了研究，故障類型考慮不夠全面、缺少量化分析，同時沒有按照三相四線制表和三相三線制表的接線方式不同進行區(qū)分研究。

此外，上述文獻究也僅研究了故障后的現(xiàn)象，較少進行故障排查方法的研究。

在文獻“三相功率表和三相有功電能表錯誤接線速排法”(《高壓電器》，肖貴橋，朱莉，高社賢，2011，47(12)：p66-70.)中，利用雙鉗數(shù)字相位伏安表，提出了一種電能表錯誤接線速排法，但是該方法只是針對一個電度表的情況，而變電站的電度表通常有數(shù)十個，如果逐一排查會耗費大量時間。因此，如果能夠根據(jù)母線平衡日報表的數(shù)據(jù)，預先辨識出故障電度表和故障類型，將大大減少現(xiàn)場排查工作量，提高工作效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用母線不平衡率排查變電站電度表二次回路故障的方法。其針對三相四線制和三相三線制電度表，通過母線平衡日報表的電量數(shù)據(jù)進行故障預判，在排查前找出可能出現(xiàn)的故障表及故障類型，能直觀的反映不同類型故障后顯示電量和正常電量之間的關(guān)系，能預判出可能發(fā)生的故障，便于現(xiàn)場排查，大大提高了工作效率。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：提供一種利用母線不平衡率排查變電站電度表二次回路故障的方法，包括對變電站電度表二次回路故障的分析和排查；其特征是所述利用母線不平衡率排查變電站電度表二次回路故障的方法包括下列步驟：

步驟1：根據(jù)變電站運行拓撲結(jié)構(gòu)，將進出線進行歸類：

若母線i和母線ii之間是連接的，則母線i、母線ii上所有進出線為一類，若母線i和母線ii之間沒有連接，則母線i所有進出線為一類，母線ii上所有進出線為另一類，以此類推，這樣變電站的進出線被分成了j類；

設(shè)第j類進出線所涉及的電度表的集合為r＝{r1,r2,…,rn}，其中n為電度表總個數(shù)；前m個為進線對應(yīng)的電度表，后x個為出線對應(yīng)的電度表，m+x＝n；電度表上傳的電量為w＝{w1,w2,…,wn}；那么電量不平衡率α計算如下：

若α滿足給定的標準值β，則表示這類電度表沒有故障；若α不滿足標準時，則表示故障發(fā)生在這類電度表中，轉(zhuǎn)步驟2；

步驟2：對該類所有電度表電量數(shù)值進行分析，若wi為0，且電度表ri對應(yīng)的出線是帶負荷，則ri可能出現(xiàn)故障一；

步驟3：設(shè)i＝1；

步驟4：若wi＜0，轉(zhuǎn)步驟5，若wi>0，轉(zhuǎn)步驟6；

步驟5：將電度表ri的電量用(1/λ4)wi代替，然后計算調(diào)整后的母線不平衡率αo，若αo≤β，則ri可能出現(xiàn)故障四；

將電度表ri的電量用(1/λ5)wi代替，然后計算αo，若αo≤β，則ri可能出現(xiàn)故障五；

若λ6<0，則將電度表ri的電量用(1/λ6)wi代替，然后計算αo，若αo≤β，則ri可能出現(xiàn)故障六；

若λ7<0，則將電度表ri的電量用(1/λ7)wi代替，然后計算αo，若αo≤β，則ri可能出現(xiàn)故障七；轉(zhuǎn)步驟7；

步驟6：將電度表ri的電量用(1/λ2)wi代替，然后計算αo，若αo≤β，則ri可能出現(xiàn)故障二；

將電度表ri的電量用(1/λ3)wi代替，然后計算αo，若αo≤β，則ri可能出現(xiàn)故障三；

若λ6>0，則將電度表ri的電量用(1/λ6)wi代替，然后計算αo，若αo≤β，則ri可能出現(xiàn)故障六；

若λ7>0，則將電度表ri的電量用(1/λ7)wi代替，然后計算αo，若αo≤β，則ri可能出現(xiàn)故障七；

步驟7：令i＝i+1，若i≤n，則繼續(xù)步驟3，若i>n，則轉(zhuǎn)到步驟8；

步驟8：進行故障排序；首先排列步驟2發(fā)現(xiàn)的故障，然后將步驟3到步驟7發(fā)現(xiàn)的故障按照αo的絕對值從小到大排序，排在前面的故障在現(xiàn)場優(yōu)先排查；如果步驟2到步驟7都沒有發(fā)現(xiàn)故障，則可能出現(xiàn)的是故障八和故障九；

步驟9：根據(jù)上述預判和分析，有針對性地根據(jù)變電所各個母線電量的不平衡率，確定可能出現(xiàn)故障的電度表及故障類型，進行對應(yīng)電度表二次回路故障的排查和消缺。

所述利用母線不平衡率排查變電站電度表二次回路故障的方法，針對三相四線制和三相三線制電度表，根據(jù)母線平衡日報表的電量數(shù)據(jù)進行故障預判，在排查前找出可能出現(xiàn)的故障表及故障類型，輔助現(xiàn)場操作人員進行排查工作，便于現(xiàn)場排查，大大提高了工作效率。

具體的，所述的故障一包括電度表缺三相電流或電壓、電流或電壓相序錯誤。

具體的，所述的故障二電度表包括缺兩相電流或電壓、單相電流二次極性接反。

具體的，所述的故障三包括電度表缺單相電流或電壓。

具體的，所述的故障四包括電度表兩相電流二次極性接反。

具體的，所述的故障五包括電度表三相電流二次極性接反。

具體的，所述的故障六包括電度表電流相序錯誤、電壓相序錯誤。

具體的，所述的故障七包括電度表電流相序錯誤、電壓相序錯誤。

具體的，所述的故障八包括電度表缺部分電流或者缺部分電壓。

具體的，所述的故障九包括電度表兩個及以上故障。

與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點是：

1.電度表故障后顯示電量的計算公式準確，能夠直觀的反映不同類型故障后顯示電量和正常電量之間的關(guān)系；

2.能夠根據(jù)母線平衡日報表的數(shù)據(jù)，預先辨識出故障電度表和故障類型，大大減少了現(xiàn)場排查工作量；

3.能準確找出可能出現(xiàn)的故障，從而切實有效地提升了現(xiàn)場工作人員解決此類問題的工作能力，提高了工作效率。

附圖說明

圖1是三相四線制電度表接線方式示意圖；

圖2是三相四線制電度表接線方式的相量圖；

圖3是三相三線制電度表接線方式示意圖；

圖4是三相三線制電度表接線方式的相量圖；

圖5是本發(fā)明排查變電站電度表二次回路故障方法的方框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。

根據(jù)某市電力公司近五年母線電量不平衡率異常消缺工作的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，得出主要的電度表二次回路故障類型如下：

1)單個電度表缺相電流，包括缺單相電流、缺兩相電流、缺三相電流；

2)單個電度表缺相電壓，包括缺單相電壓、缺兩相電壓、缺三相電壓；

3)單個電度表電流相序錯誤，如接成了acb，即電流線圈b相流出接到了電度表c相流入，而電流線圈c相流出接到了電度表b相流入；

4)單個電度表電壓相序錯誤；

5)單個電度表電流二次極性接反；

6)缺部分電流或者缺部分電壓；

7)兩個及以上故障，即兩個及以上電度表發(fā)生故障或者單個電度表發(fā)生兩種及以上類型故障。

三相四線制電度表常用的一種接線方式和對應(yīng)的相量圖分別如圖1、圖2中所示，在三相電路對稱的情況下，其正常顯示的有功功率數(shù)值為：

式中：p為電度表正常顯示的有功功率；ia、ib、ic分別為a、b、c相電流；ua、ub、uc分別為a、b、c相電壓；分別為a、b、c相的相位角。

出現(xiàn)二次回路故障后，電度表顯示有功功率pf會與正常情況下的p有所不同，下面進行具體分析。

1)當缺單相電流或電壓時，如缺a相：

當缺兩相電流或電壓時，如缺a、b相：

當缺三相電流或電壓時：

pf＝0(4)

2)當電流相序錯誤，接成了acb時：

當接成了bac時：

當接成了cba時：

當接成了bca時：

當接成了cab時：

同理，可以得到當電壓相序錯誤，接成了acb或bac或cba時：

pf＝0(10)

當電壓相序接成了bca時：

當電壓相序接成了cab時：

3)當單相電流二次極性接反時，如a相：

當兩相電流二次極性接反時，如a、b相：

當三相電流二次極性接反時：

4)當缺部分電流或者缺部分電壓時：

0<pf<p(16)

5)當發(fā)生兩個及以上故障時，此時情況比較復雜，pf數(shù)值的范圍較大。

電量等于有功功率乘以時間，由于計量時間相同，因此電度表故障后顯示電量wf和正常顯示電量w的關(guān)系與對應(yīng)的有功功率的關(guān)系相同。結(jié)合上述分析結(jié)果，可以得到不同故障情況下三相四線制電度表wf與w的關(guān)系系數(shù)如表1所示。

表1三相四線制電度表分析結(jié)果

三相三線制電度表

三相三線制電度表常用的一種接線方式和對應(yīng)的相量圖分別如圖3、圖4所示，在三相電路對稱的情況下，其正常顯示的有功功率數(shù)值為：

根據(jù)相量圖，按照前述的方法，同理可以得到不同故障情況下三相三線制電度表故障后顯示電量wf與正常顯示電量w的關(guān)系式如表2所示。

表2三相四線制電度表分析結(jié)果

當由于電度表二次回路故障原因造成變電站母線不平衡率異常時，則需要到現(xiàn)場對故障進行排查和處理。然而由于電度表數(shù)量多、接線復雜，排查難度很大。

為此，本技術(shù)方案提出了一種故障辨識方法，即根據(jù)母線平衡日報表的電量數(shù)據(jù)進行故障預判，在排查前找出可能出現(xiàn)的故障表及故障類型，輔助現(xiàn)場操作人員進行排查工作，提高工作效率。

結(jié)合表1的分析結(jié)果，三相四線制電度表二次回路故障辨識過程具體如下：

步驟1：根據(jù)變電站運行拓撲結(jié)構(gòu)，將進出線進行歸類。若母線i和ii之間是連接的，則母線i、ii上所有進出線為一類，若母線i和ii之間沒有連接，則母線i所有進出線為一類，母線ii上所有進出線為另一類，以此類推，這樣變電站進出線被分成了j類。

設(shè)第j類進出線所涉及的電度表的集合為r＝{r1,r2,…,rn}，其中n為電度表總個數(shù)。前m個為進線對應(yīng)的電度表，后x個為出線對應(yīng)的電度表，m+x＝n。電度表上傳的電量為w＝{w1,w2,…,wn}。那么電量不平衡率計算如下：

若α滿足給定的標準值β，則表示這類電度表沒有故障；若α不滿足標準時，則表示故障發(fā)生在這類電度表中，轉(zhuǎn)步驟2。

步驟2：對該類所有電度表電量數(shù)值進行分析，若wi為0，且電度表ri對應(yīng)的出線是帶負荷，則ri可能出現(xiàn)故障一。

步驟3：設(shè)i＝1；

步驟4：若wi＜0,轉(zhuǎn)步驟5,若wi>0,轉(zhuǎn)步驟6；

步驟5：將電度表ri的電量用(1/λ4)wi代替，然后計算調(diào)整后的母線不平衡率αo，若αo≤β，則ri可能出現(xiàn)故障四；

將電度表ri的電量用(1/λ5)wi代替，然后計算αo，若αo≤β，則ri可能出現(xiàn)故障五；

若λ6<0，則將電度表ri的電量用(1/λ6)wi代替，然后計算αo，若αo≤β，則ri可能出現(xiàn)故障六；

若λ7<0，則將電度表ri的電量用(1/λ7)wi代替，然后計算αo，若αo≤β，則ri可能出現(xiàn)故障七；

轉(zhuǎn)步驟7。

步驟6：將電度表ri的電量用(1/λ2)wi代替，然后計算αo，若αo≤β，則ri可能出現(xiàn)故障二；

將電度表ri的電量用(1/λ3)wi代替，然后計算αo，若αo≤β，則ri可能出現(xiàn)故障三；

若λ6>0，則將電度表ri的電量用(1/λ6)wi代替，然后計算αo，若αo≤β，則ri可能出現(xiàn)故障六；

若λ7>0，則將電度表ri的電量用(1/λ7)wi代替，然后計算αo，若αo≤β，則ri可能出現(xiàn)故障七。

步驟7：令i＝i+1，若i≤n，則繼續(xù)步驟3，若i>n，則轉(zhuǎn)到步驟8。

步驟8：進行故障排序，首先排列步驟2發(fā)現(xiàn)的故障，然后將步驟3到步驟7發(fā)現(xiàn)的故障按照αo的絕對值從小到大排序，排在前面的故障在現(xiàn)場優(yōu)先排查。如果步驟2到步驟7都沒有發(fā)現(xiàn)故障，則可能出現(xiàn)的是故障八和故障九。

綜上可知，本技術(shù)方案所述的變電站電度表二次回路故障辨識方法如圖5中所示，包括下述步驟：

步驟1、根據(jù)變電站實際運行數(shù)據(jù)，統(tǒng)計出電度表二次回路故障類型；

步驟2、分別針對三相四線制和三相三線制這兩種接線方式的電度表，結(jié)合相量圖推導出各種類型故障后電度表顯示電量與運行正常情況下電度表顯示電量之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)；

步驟3、根據(jù)母線平衡日報表的電量數(shù)據(jù)，分別計算變電站各母線對應(yīng)的電量不平衡率并進行判斷，找出故障電度表對應(yīng)的母線j；

步驟4、結(jié)合步驟2的推導結(jié)果，分析母線j對應(yīng)的所有電度表電量數(shù)值，在去現(xiàn)場排查前進行故障預判，找出可能存在故障并進行優(yōu)先級排序；

步驟5、根據(jù)故障預判的結(jié)果進行現(xiàn)場排查，找出最終出現(xiàn)的故障。

其中，步驟1所述的故障類型包括單個電度表缺相電流、單個電度表缺相電壓、單個電度表電流相序錯誤、單個電度表電壓相序錯誤、單個電度表電流二次極性接反、單個電度表缺部分電流或者缺部分電壓、兩個及以上故障。

其中，步驟4所述的故障預判方法如下：首先逐一將各種類型故障還原成對應(yīng)的正常運行情況，然后計算還原后的母線不平衡率，若合格，則表示可能出現(xiàn)該種類型的故障；最后依據(jù)還原后的母線不平衡率絕對值從小到大排序，排在前面的故障在現(xiàn)場優(yōu)先排查。

同理，結(jié)合表2的分析結(jié)果，可以推導出三相三線制電度表二次回路故障辨識過程。

實施例：

為了驗證所推導出的不同故障類型下電度表故障后顯示電量的公式是否正確，在實際電度表上模擬相應(yīng)故障。電度表選用dtsd719三相四線制電子式多功能電能表和dsz71三相三線智能電度表。輸入的電壓為57.75v，電流為2a。當相位角分別為0°、10°、-10°時，不同場景下三相四線制電度表和三相三線制電度表的有功功率顯示值(從表上直接讀取)和計算值(根據(jù)所推導的公式計算)如表3和表4所示。

從表3和表4中可以看出：1)電度表二次回路故障后的顯示電量與正常顯示電量差別很大，需要進行排查2)在不同場景下的有功功率顯示值和計算值基本吻合，從而證明了本技術(shù)方案所推導的電度表故障后顯示電量的計算公式是正確的，能夠直觀的反映不同類型故障后顯示電量和正常情況下顯示電量之間的關(guān)系。

表3不同場景下三相四線制電度表的有功功率值

表4不同場景下三相三線制電度表的有功功率值

為了驗證本技術(shù)方案所提出的故障辨識方法的有效性，對兩個變電站電量不平衡原因進行分析。

變電站i裝設(shè)的是三相四線制電度表，變電站ii裝設(shè)的是三相三線制電度表。按照變電站運行拓撲結(jié)構(gòu)，對進出線進行歸類，兩個變電站的每類進出線電量數(shù)據(jù)分別見表5和表6。根據(jù)經(jīng)驗，除電容器外所有出線都是帶感性負載，相位角在8°左右。母線電量不平衡率要求控制在±1％內(nèi)。

表5變電站i電量數(shù)據(jù)

表6變電站ii電量數(shù)據(jù)

根據(jù)表5中的數(shù)據(jù)，計算變電站i的電量不平衡率是2.97％，超過了1％，電量不平衡率不合格，需要進行消缺。

在故障預判時，首先分別計算第一類和第二類母線不平衡率α1和α2，得出α1＝5.33％、α2＝0.12％，因此電度表二次回路故障發(fā)生在第一類電度表中。然后對第一類電度表電量數(shù)據(jù)進行分析發(fā)現(xiàn)，2號電容器出線電量雖然為0kwh，但這是由于該出線不帶負荷所出現(xiàn)的，屬于正常情況，故障發(fā)生在其它出線。最后利用所提出的故障辨識方法進行處理，得到可能發(fā)生的故障排序如表7所示。

表7變電站i的故障分析結(jié)果

按照表7中顯示的故障順序，到現(xiàn)場進行排查，發(fā)現(xiàn)是里16電度表的b相電流二次極性接反，修正后電量不平衡率為0.07％，與表7中結(jié)果相一致，證明了所提出的故障辨識方法的有效性。另外，雖然通過故障辨識方法找出的可能出現(xiàn)的故障電度表為4個，但實際上僅檢查了一個電度表(里16)就發(fā)現(xiàn)了故障，而不需要對所有電度表進行逐一排查，說明了所提出的方法能夠大大提高工作效率。

同理，利用所提的方法對表6進行分析，發(fā)現(xiàn)故障存在于第一類電度表中，進而得到可能發(fā)生的故障排序如表8所示。到現(xiàn)場排查顯示是遠15電度表的a相流入和流出被短路，導致缺a相電流，與表8結(jié)果相一致，證明了所提出的方法無論是對三相四線制電度表還是三相三線制電度表都是有效的。

表8變電站ii的故障分析結(jié)果

另外，利用本技術(shù)方案所提供的方法對20多個變電站進行了故障辨識，都能準確找出可能出現(xiàn)的故障，從而切實有效地提升了現(xiàn)場工作人員解決此類問題的工作能力和工作效率。

本技術(shù)方案總結(jié)了變電站電度表二次回路故障的類型，并分別針對三相四線制和三相三線制電度表，分析了各種類型故障下顯示電量的變化情況，進而提出了變電站電度表二次回路故障辨識方法，最后利用實際算例進行了驗證，得出了以下結(jié)論：

(1)電度表二次回路故障后，顯示電量與正常顯示電量差別很大，會造成變電站母線電量不平衡率的異常，需要進行排查；

(2)所推導的電度表故障后顯示電量的計算公式是準確的，能夠直觀的反映不同類型故障后顯示電量和正常電量之間的關(guān)系；

(3)所提出的電度表二次回路故障辨識方法能夠預判出可能發(fā)生的故障，便于現(xiàn)場排查，大大提高了工作效率。

綜上，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，分別針對三相四線制和三相三線制的電度表，基于相量圖得出了電度表正常顯示電量和故障后顯示電量的關(guān)聯(lián)系數(shù)，進而結(jié)合母線平衡報表的電量數(shù)據(jù)對故障進行預判，能夠根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)直接預判出可能發(fā)生的故障，便于現(xiàn)場排查，在現(xiàn)場排查前找出可能出現(xiàn)的故障表及故障類型，解決了由于電度表數(shù)量多、故障類型多、接線方式復雜而造成現(xiàn)場排查工作量大的問題，從而大大減少現(xiàn)場排查工作量，提高工作效率。

本技術(shù)方案可廣泛應(yīng)用于變電站電度表二次回路故障的辨識和排除領(lǐng)域。