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[摘 要]电能计量装置是供、用电双方的关键纽带，深入分析其故障原因具有多个层面的必要性。通过一起计量装置典型故障分析与论证，查找故障的原由，以保护供、用电双方的利益。
[关键词]电能计量装置；典型故障；分析论证
中图分类号：TM933.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01
一、前言
电力资源是我们最平常使用的能源，我们消耗电能，计算方式是通过电能表进行计量来实现的。电能计量的数据是供电企业和用户进行结算的基础，而在进行结算时，计量误差会严重损害到双方的经济效益。因此，深入分析电能计量装置的故障原因是十分必要的。本文通过一起计量装置典型故障分析与论证，查找故障的原由，以保护供、用电双方的利益。
二、计量装置常见的故障分析
（1）自身干扰。计量装置系统产生干扰主要是电力系统谐波的干扰，而谐波来源于电力系统内部电子设备与非线性负荷。这种情况如果得不到有效解决，就会给电力系统的安全稳定运行造成影响，也会影响计量装置准确性。因此，采用感应式电能表能够改善这一情况，虽然感应式电能表的运行条件苛刻，但是还是会产生相应的效果。
（2）偷电窃电。在用电紧张时期，经常会有一些不法人员采取隐蔽手段对电能表进行人为的破坏来获取电能，这样容易造成计量装置异常，不仅影响计量装置准确性，使所用电量少计或不计，还造成严重的经济损失。
（3）综合误差。如果计量装置质量较差或配置不合理以及在恶劣的环境下运行，容易导致计量装置发生故障。常见的计量装置故障有互感器故障、回路故障等。在计量装置没有发生故障时，其综合误差不会发生较大变动，如果计量装置发生故障，那么其综合误差就会增大，进而影响计量的准确性。
三、电能计量装置典型故障实例分析
在一次计量收费过程中，某加工企业用电客户和供电企业计量箱实际情况不认同，该计量箱是否经过修理、试验等情况不易说清楚，计量箱从外观看也没有明显的经过修理的痕迹，因而再对计量箱进行试验，以试验结论进行分析并不符合实际情况。鉴于上述原因，在对该起计量纠纷进行调查时，首先广泛地收集了各种有关资料。利用历次测试记录、电量抄表数据、用户负荷特性等进行分析。（1）基本情况如下：1）计量箱采用JLSJWH-10型电力计量箱；2）用户是加工企业，生产过程采用三相异步机进行工作；3）该用户经过加装自动无功补偿装置（电容器组）；4）测试数据分析，该用户三相负荷是基本平衡的；5）该用户的自动无功补偿装置一直是投入运行的；6）每年春节期间，由于节假日影响，电量大幅减少，而每年2月份均属非正常用电月份。
（2）计量箱的组成。JLSJWH-10型电力计量箱采用三相三线计量方式，由两台单相电压互感器、两台单相电流互感器、一只三相三线有功电能表、一只三相三線内相角60°的无功电能表组成，电压互感器采用V/V 接线，电流互感器采用不完全星形接线。
（3）用户负荷情况分析。由于用户是加工企业，生产过程是采用三相电动机。三相电动机在正常运行时三相负荷是平衡的，若发生单相断相等故障，虽然会导致三相不平衡，但是由于电动机装设有断相保护回路，因而不可能在此种故障下长时间运行。也就是说，正常生产过程中，用户负荷不会出现三相不平衡的情况。
另外，由于用户装设自动无功补偿装置（电容器） 后，电容器组根据功率因数、电压指标，自动分组投、退，功率因数能够始终保持在0.85 以上。
（4）抄见电量总体分析。根据实测数据分析，7～9月抄见电量实存在异常，主要有下述三点：1）平均功率因数明显降低，由原来的0.94 左右，降低到0.667。
2）有功用电量大幅下降，由原来的正常用电月份平均用电量6.50万kWh下降到2.68万kWh，下降幅度近60%。3）7～9月无功用电量大幅攀升，由原来的月平均无功电量2.32万kvarh上升到3.00kvarh，上升幅度近30%。
根据用户负荷情况的分析可知，只要用户无功补偿装置投入运行，即使在减少产量的情况下，负荷功率因数也应该基本不变，只会使有功电量、无功电量大致成比例下降，而不会导致负荷功率因数大幅降低而消耗无功，因而用户所说的由于减产导致用电量减少的说法不能完全解释上述异常情况。
（5）故障分析
1）计量箱C相电流互感器二次回路断线功率因数变化情况分析；
①根据三相三线有功电能表功率表达式：
P=UabIa cos（30°+φ）+Ucb Ic cos（φ- 30°）
当C相电流断线，即三相三线有功表C元件不计量，有功功率表达式为：
P=UabIa cos（30°+φ）
当三相平衡，且φ= 19°时
P=U Icos49°=0.656U I （1）
式中：U为线电压；I为线电流。
②根据三相三线内相角60°无功电能表功率表达式：
Q=UbcIa sin（150°-φ）+UacIcsin（210°-φ）
当C相电流断线，无功功率表达式为：
Q=UbcIasin（150°-φ）
当三相平衡，且φ= 19°时
Q=U Isin （131°）= 0.75U I （2）
③根据平均功率因数计算公式
（3）
将（1）、（2） 式代入（3）式得：cosφ=0.656，φ=49°
④根据理论计算：
当φ=19°时，若发生C相电流互感器二次回路断线，功率因数将由0.94 变为0.656左右，该结果与电量分析表统计的平均功率因数0.667非常吻合。因而，从计量箱原理分析，7～ 9月间计量箱发生C相电流互感器二次回路断线故障是存在的。
2）计量箱C相电流互感器二次回路断线电量对比分析
①若计量箱性能良好，则有功功率、无功功率表达式分别为：
（4）
（5）
②C相电流互感器二次回路断线时，有功功率、无功功率表达式分别为：
P=U Icos49°=0.656U I （同（1）式）
Q=U Isin（131°）=0.75U I（同（2）式）
③假定7～9月计量箱C相二次回路断线属实，则7～9月实际月平均用电量是多少？
Gp=P0/P=2.50 （6）
Gq=Q0/Q=0.75 （7）
其中：Gp是有功电能量更正系数；Gq是无功电能量更正系数。
根据（6）、（7）式，可得实际月平均有功、无功用电量：
Ep=6.69万kWh
Eq=2.28万kvarh
（6）技术分析结论。根据上述的理论推导及电量对比分析，实际情况完全满足计量箱C相电流互感器断线所造成的结果，因而可以推断7～9月，用户的计量箱确实发生了C相电流互感器二次回路断线的故障，并持续运行了3个月以上。因而用户应向供电公司补缴因计量箱故障导致的追补电量。
四、结语
综上所述，供电企业或用户在发现计量装置故障后，首先应保护好现场，另调查组人员接到请求后，应广泛收集有关资料，包括历年电量数据、计量装置测试、运行、检修数据、用户负荷情况资料、用户生产情况资料、计量装置技术档案等，并进行分析，以便得出结论，从而保护供、用双方的利益。
参考文献
[1] 王中敏，雷国波.电能计量装置故障分析及管理[J].中国新技术新产品，2013（16）.
[2] 叶侃，施琛.浅析电能计量装置误差产生的原因及减少误差的措施[J].机电信息，2012（36）.
[3] 高维智.电能计量装置检测及常见故障分析与处理[J].黑龙江科技信息，2012（32）.
[关键词]电能计量装置；典型故障；分析论证
中图分类号：TM933.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01
一、前言
电力资源是我们最平常使用的能源，我们消耗电能，计算方式是通过电能表进行计量来实现的。电能计量的数据是供电企业和用户进行结算的基础，而在进行结算时，计量误差会严重损害到双方的经济效益。因此，深入分析电能计量装置的故障原因是十分必要的。本文通过一起计量装置典型故障分析与论证，查找故障的原由，以保护供、用电双方的利益。
二、计量装置常见的故障分析
（1）自身干扰。计量装置系统产生干扰主要是电力系统谐波的干扰，而谐波来源于电力系统内部电子设备与非线性负荷。这种情况如果得不到有效解决，就会给电力系统的安全稳定运行造成影响，也会影响计量装置准确性。因此，采用感应式电能表能够改善这一情况，虽然感应式电能表的运行条件苛刻，但是还是会产生相应的效果。
（2）偷电窃电。在用电紧张时期，经常会有一些不法人员采取隐蔽手段对电能表进行人为的破坏来获取电能，这样容易造成计量装置异常，不仅影响计量装置准确性，使所用电量少计或不计，还造成严重的经济损失。
（3）综合误差。如果计量装置质量较差或配置不合理以及在恶劣的环境下运行，容易导致计量装置发生故障。常见的计量装置故障有互感器故障、回路故障等。在计量装置没有发生故障时，其综合误差不会发生较大变动，如果计量装置发生故障，那么其综合误差就会增大，进而影响计量的准确性。
三、电能计量装置典型故障实例分析
在一次计量收费过程中，某加工企业用电客户和供电企业计量箱实际情况不认同，该计量箱是否经过修理、试验等情况不易说清楚，计量箱从外观看也没有明显的经过修理的痕迹，因而再对计量箱进行试验，以试验结论进行分析并不符合实际情况。鉴于上述原因，在对该起计量纠纷进行调查时，首先广泛地收集了各种有关资料。利用历次测试记录、电量抄表数据、用户负荷特性等进行分析。（1）基本情况如下：1）计量箱采用JLSJWH-10型电力计量箱；2）用户是加工企业，生产过程采用三相异步机进行工作；3）该用户经过加装自动无功补偿装置（电容器组）；4）测试数据分析，该用户三相负荷是基本平衡的；5）该用户的自动无功补偿装置一直是投入运行的；6）每年春节期间，由于节假日影响，电量大幅减少，而每年2月份均属非正常用电月份。
（2）计量箱的组成。JLSJWH-10型电力计量箱采用三相三线计量方式，由两台单相电压互感器、两台单相电流互感器、一只三相三线有功电能表、一只三相三線内相角60°的无功电能表组成，电压互感器采用V/V 接线，电流互感器采用不完全星形接线。
（3）用户负荷情况分析。由于用户是加工企业，生产过程是采用三相电动机。三相电动机在正常运行时三相负荷是平衡的，若发生单相断相等故障，虽然会导致三相不平衡，但是由于电动机装设有断相保护回路，因而不可能在此种故障下长时间运行。也就是说，正常生产过程中，用户负荷不会出现三相不平衡的情况。
另外，由于用户装设自动无功补偿装置（电容器） 后，电容器组根据功率因数、电压指标，自动分组投、退，功率因数能够始终保持在0.85 以上。
（4）抄见电量总体分析。根据实测数据分析，7～9月抄见电量实存在异常，主要有下述三点：1）平均功率因数明显降低，由原来的0.94 左右，降低到0.667。
2）有功用电量大幅下降，由原来的正常用电月份平均用电量6.50万kWh下降到2.68万kWh，下降幅度近60%。3）7～9月无功用电量大幅攀升，由原来的月平均无功电量2.32万kvarh上升到3.00kvarh，上升幅度近30%。
根据用户负荷情况的分析可知，只要用户无功补偿装置投入运行，即使在减少产量的情况下，负荷功率因数也应该基本不变，只会使有功电量、无功电量大致成比例下降，而不会导致负荷功率因数大幅降低而消耗无功，因而用户所说的由于减产导致用电量减少的说法不能完全解释上述异常情况。
（5）故障分析
1）计量箱C相电流互感器二次回路断线功率因数变化情况分析；
①根据三相三线有功电能表功率表达式：
P=UabIa cos（30°+φ）+Ucb Ic cos（φ- 30°）
当C相电流断线，即三相三线有功表C元件不计量，有功功率表达式为：
P=UabIa cos（30°+φ）
当三相平衡，且φ= 19°时
P=U Icos49°=0.656U I （1）
式中：U为线电压；I为线电流。
②根据三相三线内相角60°无功电能表功率表达式：
Q=UbcIa sin（150°-φ）+UacIcsin（210°-φ）
当C相电流断线，无功功率表达式为：
Q=UbcIasin（150°-φ）
当三相平衡，且φ= 19°时
Q=U Isin （131°）= 0.75U I （2）
③根据平均功率因数计算公式
（3）
将（1）、（2） 式代入（3）式得：cosφ=0.656，φ=49°
④根据理论计算：
当φ=19°时，若发生C相电流互感器二次回路断线，功率因数将由0.94 变为0.656左右，该结果与电量分析表统计的平均功率因数0.667非常吻合。因而，从计量箱原理分析，7～ 9月间计量箱发生C相电流互感器二次回路断线故障是存在的。
2）计量箱C相电流互感器二次回路断线电量对比分析
①若计量箱性能良好，则有功功率、无功功率表达式分别为：
（4）
（5）
②C相电流互感器二次回路断线时，有功功率、无功功率表达式分别为：
P=U Icos49°=0.656U I （同（1）式）
Q=U Isin（131°）=0.75U I（同（2）式）
③假定7～9月计量箱C相二次回路断线属实，则7～9月实际月平均用电量是多少？
Gp=P0/P=2.50 （6）
Gq=Q0/Q=0.75 （7）
其中：Gp是有功电能量更正系数；Gq是无功电能量更正系数。
根据（6）、（7）式，可得实际月平均有功、无功用电量：
Ep=6.69万kWh
Eq=2.28万kvarh
（6）技术分析结论。根据上述的理论推导及电量对比分析，实际情况完全满足计量箱C相电流互感器断线所造成的结果，因而可以推断7～9月，用户的计量箱确实发生了C相电流互感器二次回路断线的故障，并持续运行了3个月以上。因而用户应向供电公司补缴因计量箱故障导致的追补电量。
四、结语
综上所述，供电企业或用户在发现计量装置故障后，首先应保护好现场，另调查组人员接到请求后，应广泛收集有关资料，包括历年电量数据、计量装置测试、运行、检修数据、用户负荷情况资料、用户生产情况资料、计量装置技术档案等，并进行分析，以便得出结论，从而保护供、用双方的利益。
参考文献
[1] 王中敏，雷国波.电能计量装置故障分析及管理[J].中国新技术新产品，2013（16）.
[2] 叶侃，施琛.浅析电能计量装置误差产生的原因及减少误差的措施[J].机电信息，2012（36）.
[3] 高维智.电能计量装置检测及常见故障分析与处理[J].黑龙江科技信息，2012（32）.