电力用户用电采集系统故障诊断技术研究

电力用户用电采集系统故障诊断技术研究

范业帅 王赫 李帅

国网辽宁省电力有限公司营口供电公司 辽宁营口 115007

摘要：用电信息采集系统的故障排查目前主要采用人工事后排查，该方法虽然可以达到故障检测的目的，但是对于上千万个用户的省级用电信息采集系统需要投入大量的人力资源，同时排查结果严重滞后。因此，采取高效且具有实时性的方法替代人力实现对整个用电信息采集系统的故障诊断及定位，对电力公司的运营和用电信息的管理都有着重要意义。

关键词：电力用户；用电采集系统；故障诊断技术

1电力采集系统分析

电力采集系统包括以下几个部分：一是发电，二是输电，三是变电，四是配电。电力采集系统的作用就是对每一家用户的用电数据信息进行采集，相关人员会对用户用电数据信息进行监控和管理。随着社会的快速发展，计算机技术也得到迅猛发展，计算机技术已经广泛应用于用电采集中，实现电量数据的自动化采集。在电力采集系统中，电能表的功能就是冻结用户的用电数据和信息，供相关人员进行用电数据和信息的采集。电能表也可以把采集到的用电数据和信息上传到电力系统平台上，并完成最终的信息采集任务。由此可以看出，电能表在电力采集系统中的作用不可替代。在电力采集系统中，采集器的作用就是采集电能表的电脉冲信号，并把相关信息转化成数字的形式保存在电力系统平台中。集中器是和电力采集系统的控制中心相连接的，并通过调制解调器来实现集中器联网。集中器的使用提高了抄表的效率，降低了抄表的成本，降低了抄表的错误率，实现对每一家用户用电信息的监控。为了满足国家电网公司的要求和地区电力系统用户的特点，采集系统的结构主要由三部分组成：用户的电能计量装置（即采集对象），远程和本地通信通道，以及用电信息采集应用系统主站。电网信息采集系统（简称采集系统）需要实现的功能有：实时采集监控供电关口、购电关口、配电线路、台区及售电侧贸易结算关口电能量信息。对完成电能量信息实时采集系统按照“功能、平台、通信规约”三个统一进行整合，继而可以动态监控电量销售、负荷控制、线损分析。具体包括：1）计算全网电量并统计。能够快速地判断出电量的损失点，以此可以防止窃电事件的发生，能较为高效的帮助反窃电工作的进行；同时可以减少抄表人员的劳动量，提高劳动生产率，降低销售成本，提高电网的运行效率。2）自动采集全网用户电能量信息。提高实际抄表率，有效防止估抄漏抄，数据同步后可确保数据的全面性与准确性，为企业判断管理提供有效的数据基础。3）对电网营业管理“一条龙”实现全封闭管理。4）将实时用电信息提供给企业客户。将企业的用电损耗降低来为企业建立健全的供用电秩序打下坚实基础。5）每日对全网的线损进行管理。线损分析与管理实现了对全网电量的大块（分区域、分电压等级）至小块（分线路、变台）的每日线损的监测，由此提高了线损指标管理考核的精确度与科学性，进而优化电网结构、改善管理缺陷6）通过采集用电信息，得到电网运行的基础数据以此来提高电网运行质量，对配网及馈线自动化打下基础。

2电力采集系统故障分析

电力系统故障发生短路时，会让系统电压和系统频率出现不稳定的现象，通常是由稳定转向激烈通常情况，一般定力系统的运行状态都要历经过度状态，也就是两个稳态之间的过度被叫做暂态过程。电力系统出现故障时，其故障信号十分繁杂，而在真正保护故障信号中，所采用的信号时间区段都不会很长。一旦发生短路就会对电力系统产生严重的危害，首先，短路会引发电力系统运行、电力设备损害等严重情况，这是由于电源供电的回路所受到的阻抗降低，以及突发短路时的暂态，因此致使电路中的电流值瞬间增加，甚至是其额定电流的数倍或数十倍。短路处是靠近发电机，阻抗越小，电路电流越大的地方。譬如，如果在发电机端出现电路情况时，通过电机定子回路时的瞬间电流会达到几万者是几十万A，一旦短路出就会对电气设备造成影响，严重时会损坏设备，这是由于短路时的瞬间热效应会让设备中的绝缘部分损坏。而导体在受到点动力冲击以后，会出现形变，进而增加损耗，因此电气设备自身要具有良好的热稳定性以及机械稳定性，才能保证短路电流进过时不会损坏电气。其次，短路还能导致电力网络中电压的下降，尤其是贴近短路处位置的电压会下降的十分明显，严重时还可能会导致部分日常用电受到破坏。最后，短路故障还会导致弯路结构的改变，引起系统功率分布变化，因此发电机的实际输入功率会比较大。因为电力系统出现故障，就会导致采集时刻精度出现误差，所以有少数人会利用这一情况，做出偷电等违法行为，因此要有针对性的提升电力采集系统故障时刻精度，进而使电力管理水平得到完善。

3电力用户用电采集系统故障诊断技术

3.1采集系统故障诊断实现方法

根据上述分析可知，用电采集系统包含智能电能表、计量现场监测设备、采集终端以及各类不同传感器等信息采集设备，其中智能电能表对基础的计量和计费数据进行采集，且能够记录电网的电能质量、电压、电流和潮流数据;计量现场监测设备记录了现场排查过程中的数据；而采集终端则将智能电能表的一些数据进行上传。该类信息采集设备数量多且设备之间存在复杂的交互关系，因此需要对用电采集系统故障进行合理有效的诊断。电力用户用电采集系统的故障诊断能够快速、准确地查找采集系统故障发生的原因，具体的包括采集系统IO模板和通道组件的在线故障诊断。用电采集系统的故障诊断硬件配置主要是完成推理和控制策略，其中推理策略主要是分析信息采集过程中所呈现的故障现象和相关联组件之间的复杂逻辑关系，一般方法有演绎推理以及归纳推理。而控制策略则是整个故障诊断过程中所具有的控制策略，一般方法有正向推理和反向推理。本文的故障诊断系统在多源数据分析处理的基础上，采用专家库系统进行诊断推理。在此基础上，设计用电采集系统故障诊断的总体软件流程。软件功能分为两层，第一层的软件功能模块包括数据处理系统、专家知识库和故障系统处理，主要是分析隐患性的故障综合系统和判断现实问题的故障；而第二层是在第一层的基础上执行，具体的软件功能模块包括协同处理软件模块、应急处理模块、故障优先处理模块和转移模块等。最后的软件实现功能模块具有故障诊断系统的报警功能，以及故障修复功能。

3.2信息采集系统的维护

（1）选用负荷功能：在进行信息采集终端时，选用设定用户的时间和功率定值，若警报声响起则说明超负荷了，往往这时候警报会对此进行自行判断，同时也可能会跳闸。一般来说，负荷功能即控制电量，据此可以及时有效制定出相对成熟的用电控制方案。（2）配变的功能：使用电力时，用电信息中的配电监测功能可以对三相不平衡电压、失压、超过电压的具体情况进行记录。若要在一定时间内发现配变计量中的故障或问题，则一定要在统计电压时对时间和电压的合格率进行严格的控制。（3）对采集系统在线统计分析的功能：此主要在于终端问题，为了保证统计分析的正确性，需要在主站系统中采集更多的用户信息。

4结束语

在电力用户信息采集系统数据复杂的情况下，研究采集系统的故障诊断技术是非常有必要的，如果不及时的排查采集系统故障，大部分用电数据的丢失会严重影响电网系统的用电管理。为此，本文提出了一种电力用户用电采集系统的故障诊断技术。采用系统分解的思想将多源复杂信息进行分析来实现合理有效的故障原因诊断。根据用电采集系统的特点，给出了故障诊断的架构，利用多源数据融合和故障可信度函数，设计了故障诊断的具体实现流程。

参考文献

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