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

周必文

国网内蒙古东部电力有限公司霍林郭勒市供电分公司 内蒙古 通辽市 029200

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。

关键词：电力用户；用电采集系统；故障诊断技术

一、电力用户用电采集系统

传统的故障诊断方法存在信息数据容易丢失、故障排查可靠性差以及效率低等问题，已难以满足现代电网复杂的电力用户用电采集系统需求。为此，提出了电力用户用电采集系统故障诊断技术。根据用电采集系统和设备自身故障性分析构建了故障诊断的总体架构；提出了故障诊断的可信度函数以及实施流程；进行了电力用户用电采集系统故障诊断的可信度的测试验证。结果表明，所提的用电采集系统故障诊断技术能够将繁琐信息进行简化，从而高效合理的进行故障诊断，具有一定的工程应用价值。电力用户用电采集系统是配电网智能化发展的重要组成部分主要包括主站层、通信信道层和采集设备层。主站层是用电采集系统的关键部分，主要的组成部分有数据搜集、信息处理融合、在线监控和应用扩展等；通信层通道的基本功能是完成主站和信息数据采集之间的信息传输，进而完成主站和其他连接之间的信息沟通和共享，常见的通信有光纤专网、无线专网4G网以及GPRS等；而采集设备层的基本功能是对电力用户用电量信息的采集，所需的设备包括专变终端、远程多功能表、载波表和采集器等。

二、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。

三、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。

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即是故障诊断系统的报警功能以及故障修复功能。

四、电力用户用电采集系统故障诊断技术

4.1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。

4.2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。

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即是故障诊断系统的报警功能以及故障修复功能。

结语：

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。

参考文献：

[1]王亚东,高岩,金锋.智能电能表数据分析及应用综述研究[J].信息技术,2019,(2):64-68.

[2]王思彤,周晖,袁瑞铭,等.智能电能表的概念及应用[J].电网技术,2019,34(4):17-23.

[3]邓伯发.提高用电信息采集系统低压用户采集成功率途径[J].电力需求侧管理,2019,18(6):31-31.