电能计量系统故障检测信号的提取分析

电能计量系统故障检测信号的提取分析

赵永春

(南京致德电子科技有限公司211100)

摘要：本文从不同角度客观阐述了电能计量系统故障及其检测信号的提取，旨在全方位了解电能计量系统故障，科学解决的基础上，降低故障发生率，确保电能计量系统处于安全、稳定运行中。

关键词：电能计量系统故障检测信号提取分析

一、电能计量系统故障

在电网运行过程中，电能计量系统由多种元素组合而成，电流与电压互感器、电能表、二次导线是其主要组成元素，各具特点，各自发挥着多样化作用，也是电能计量系统处于高效运行的首要前提。在日常运行中，如果主要组成元素出现故障问题，将会对电能计量系统计量方面造成不同程度的影响，计量误差会超过规定范围，导致电能计量系统计量不准确，无法将获取的计量数据应用到日常开展的电能计量工作中。情况严重的话，电能计量系统将会瘫痪，无法处于正常运行中。近年来，随着电力事业持续发展，电能计量系统的重要性不断显现，电能计量系统故障已成为电力方面研究的重点之一。电能计量系统故障问题并不单一，故障问题复杂化，类型多样化，检修人员需要多层次客观分析故障类型、特征、发生原因、涉及范围等，采取针对性措施科学解决出现的故障问题，确保故障电能计量系统尽快处于稳定运行状态。

二、电能计量系统故障检测信号的提取分析

在运行中，如果电网负荷超过规定范围，电能计量系统互感器极易出现饱和现象。在解决电流互感器一次侧短路故障中，检修人员可以先测量电流互感器是否出现饱和现象，合理优化故障检测电路的基础上，让电网负荷处于规定范围中，解决饱和问题，并利用FIR数字滤波器，从故障信号中合理提取所需的检测信号，客观判断电流互感器一次侧短路故障，进行合理化解决。

（一）故障检测电路优化

由于受到多方面主客观因素，电能计量系统某些故障问题直接检测的难度较大，尤其是电流互感器运行中出现的一次侧短路故障，具有鲜明的隐蔽性特征。在电能计量系统运行过程中，流过电流互感器一次侧的电流属于负荷电流，负荷电流并不是固定不变的，一旦运行中的电流互感器出现短路故障问题，电能计量系统计量电能会逐渐减少，但电能减少的具体原因具有不确定性，可能和负荷有某种关系，也可能是发生的短路故障。针对这种情况，检修人员可以综合分析主客观影响因素，科学提取电能计量系统故障检测信号的基础上，从根源上彻底解决故障问题，提高电能计量系统运行稳定性。

在日常运行过程中，检修人员要将电网负荷放在中心位置，随时了解电网负

荷动态变化。如果发现负荷超过规定范围，检修人员可以多角度测量电流互感器出现的饱和问题，发现和互感器二次回路阻抗等有着某种必然联系。在日常运行中，电能计量系统要能处于稳定运行状态，测量互感器二次回路必须大致处于短路状态，该回路具有多样化特征，属于激励信号，二次回路阻抗不能太少，否则，激励信号出现在电能计量系统后极易受到干扰，无法合理提取相关故障检测信号。在优化故障检测电路过程中，检修人员还需要客观测试其中的测量互感器铁芯，准确把握其饱和现象以及在频率信号不同情况下，各类磁芯短路前后电能计量系统短路故障出现前后动态变化，尤其是工频铁芯。在此基础上，检修人员可以根据二次回路阻抗等情况，围绕电能计量系统运行中出现的饱和问题，多角度优化故障检测电路。

（二）合理设计FIR数字滤波器，科学提取故障检测信号

2.1合理设计FIR数字滤波器

在优化故障检测电路的过程中，检修人员需要根据电能计量系统运行情况，

科学设计FIR数字滤波器，要具有较高的稳定性，要建立在相关算法基础上，可以合理分离电能计量系统检测信号中存在的各方面故障信号，为分析与解决电能计量系统电流互感器一次测故障问题提供有利保障。检修人员可以根据电能计量系统特征、优势等，科学设计等波纹线性相位FIR数字滤波器，巧妙利用相关工具，简化滤波器设计，便于更好地作用到故障检测信号提取过程中，将电能计量系统检测信号中存在的各类故障信号彻底分离出来。随后，检测人员可以采用嵌入形式，实时滤波，在GPRS通信情况下，实时传输获取的故障检测数据，上位机要对其进行合理化滤波。相应地，下面便是等波纹滤波器的相频特性结构示意图。

等波纹滤波器的相频特性结构示意图

2.2科学提取故障检测信号

在设计好FIR数字滤波器之后，检修人员需要根据电能计量系统电流互感器一次侧特征、性能，科学设置电能计量系统负载，分别合理化动态监测电能计量系统，准确把握不同负载下电能计量系统电流互感器一次侧情况。在没有负载情况，电能计量系统电流互感器二次绕组阻抗并不大，检测信号变化较小，但随着负载增加，阻抗以及检测信号也有质的变化，以此为基点，可以动态判断电能计量系统出现的短路故障问题。检修人员可以利用FIR滤波器，科学处理电能计量系统电流互感器一次侧短路故障发生时候的信号，获取所需的短路故障检测信号。随后，检修人员可以进一步测试不同负载作用下电流互感器一次侧，准确把握负载、短路故障关系，巧妙利用滤波处理方法，对检测信号进行合理化滤波，确保获取的故障检测信号具有较高的准确率。检修人员要从不同角度入手对比、分析故障检测前后一系列信号，准确把握电能计量系统运行中电流互感器一次侧出现的短路故障问题，客观分析该故障问题出现的具体原因，结合出现的饱和现象，准确定位短路故障发生的具体位置，采取针对性措施科学解决短路故障问题，有效降低短路故障发生率，促使电流互感器一次侧处于高效运行中。相应地，下面是在负荷为10%情况下，电流互感器一次侧短路故障检测信号结构示意图。

三、结语

总而言之，电能计量系统的稳定运行和故障发生率有着密不可分的联系。在

日常运行中，电力企业必须高度重视电能计量系统故障问题，要科学优化故障检测电路，合理设计FIR数字滤波器，科学提取故障检测信号。以此，科学解决故障问题，提高电能计量系统运营效益。

参考文献：

[1]王洋洋,原明亭.电网畸变信号下电能的计量方法研究[J].青岛大学学报(工程技术版),2016,3103:29-34.

[2]张月阳.神经网络和粒子群算法在高压电力计量系统故障诊断中的应用研究[D].河南大学,2015.