用電信息采集系統(tǒng)電能計(jì)量數(shù)據(jù)異常的原因探討

安秋路

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司 連云港供電分公司，江蘇 連云港 222000）

1 用戶用電信息采集系統(tǒng)簡(jiǎn)述及特點(diǎn)

1.1 用戶用電信息采集系統(tǒng)簡(jiǎn)述

電力電子數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由采集設(shè)備層、通信信道層、主站層3部分組成，能夠?qū)崟r(shí)采集、處理和監(jiān)測(cè)用電量，同時(shí)分析、管理、監(jiān)測(cè)用電設(shè)備與用電設(shè)備的數(shù)據(jù)交互，對(duì)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化起重要作用。電力數(shù)據(jù)采集的基本結(jié)構(gòu)是全覆蓋、全采集，保證對(duì)各類電力需求進(jìn)行全方位采集，并采集各個(gè)時(shí)間段的電能示值、電壓、電流、功率、功率因數(shù)、剩余電量、電費(fèi)等數(shù)據(jù)。在電網(wǎng)建設(shè)完成后，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)用電的遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)，并對(duì)其進(jìn)行分析。

1.2 用電信息采集系統(tǒng)的特點(diǎn)

自動(dòng)抄表技術(shù)是現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物，它能有效地降低人工成本，同時(shí)還能有效地防止抄表時(shí)的不規(guī)范和作弊現(xiàn)象。電力信息的采集系統(tǒng)的主要技術(shù)如下文所述。

（1）電力線路的載波通信技術(shù)。這是一種新的技術(shù)，首先要做的就是將所有的信息都進(jìn)行調(diào)制，在信號(hào)達(dá)到5～500 kHz之后，再進(jìn)行疊加，然后將這些信息通過電線進(jìn)行傳輸。該技術(shù)具有成本低、維護(hù)方便、靈活等諸多優(yōu)勢(shì)，目前在10 kV及以上的輸電線路已經(jīng)得到了廣泛的使用，技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。

（2）擴(kuò)展頻譜技術(shù)。這個(gè)技術(shù)的基本原理是通過轉(zhuǎn)換技術(shù)，將所傳送的資料進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并通過擴(kuò)頻碼產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制來完成。在接收到數(shù)字信息時(shí)，需要使用相同的頻段進(jìn)行解碼，把它轉(zhuǎn)換成原來的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的有效控制。而且這種技術(shù)還擁有遠(yuǎn)程傳輸能力，可以在幾十千米外進(jìn)行通信，而且還擁有很強(qiáng)的抗干擾性和安全性。因此，這種方法最適用于自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集，而不會(huì)與其他格式產(chǎn)生沖突。但現(xiàn)在的主流產(chǎn)品是通過收集器和擴(kuò)頻器將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒胩幚砥魃希瑢?shí)現(xiàn)無(wú)線通信。

（3）混合通信技術(shù)。在特定的傳輸中，要實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)技術(shù)的協(xié)同工作。多項(xiàng)技術(shù)結(jié)合起來，可以互相補(bǔ)充。在電力市場(chǎng)上，一般都會(huì)采用多路通信來實(shí)現(xiàn)多個(gè)通信功能的自動(dòng)抄表。但在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)采集需要采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、紅外或低壓功率載波等多種通信手段，實(shí)現(xiàn)小容量、小距離的通信。

2 用電信息采集系統(tǒng)異常數(shù)據(jù)原因分析

2.1 電能表異常

在智能電網(wǎng)中，電能表是電能信息采集系統(tǒng)的重要組成部分，它直接關(guān)系到電能信息的采集、處理和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。電能表對(duì)電力數(shù)據(jù)采集不正常的影響主要是：電能表自身的質(zhì)量問題。由于國(guó)內(nèi)電能表制造商眾多，生產(chǎn)的電能表質(zhì)量參差不齊，很多小型電能表廠商生產(chǎn)的電能表質(zhì)量很差，造成用電信息采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集出現(xiàn)問題。選擇功率計(jì)的模式，根據(jù)不同的電網(wǎng)、變電所不同的用途、不同的供電方式，不同的用戶對(duì)不同的電表類型、不同的功能也有不同的需求，如電表的通信規(guī)范、波特率等。

2.2 變壓器異常

影響電子型變壓器故障的原因有變壓器的受潮問題。由于供電信息采集系統(tǒng)中的變壓器工作環(huán)境的影響，加之供電人員對(duì)變壓器的烘干和維修工作缺乏足夠的重視，使得變壓器極易被濕氣腐蝕。如果變壓器受潮，則會(huì)造成電力數(shù)據(jù)的傳輸受阻、故障，從而造成數(shù)據(jù)采集的異常。二次斷路會(huì)對(duì)變壓器的電流輸出功率造成一定的影響，增加了變壓器數(shù)據(jù)采集過程中出現(xiàn)異常的概率[1]。

2.3 接線盒異常

端子不正常的原因有端子箱的安裝有問題。接線盒的裝配問題主要是因?yàn)榻泳€盒螺絲沒有旋緊，導(dǎo)致接線盒的接線端不能完全的使用，功能不能得到最大程度地利用。近年來，由于電力消費(fèi)水平的提高，許多變電站的接線盒都存在過載問題，由于線路長(zhǎng)期處于超負(fù)荷狀態(tài)，其內(nèi)部溫度過高，部件燒壞，對(duì)電力設(shè)備的采集也會(huì)產(chǎn)生一定的干擾。

2.4 數(shù)據(jù)通道異常

電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有多種數(shù)據(jù)通道，包括網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通道、撥號(hào)通道、專線通道等。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信道的故障主要是由于網(wǎng)卡、路由器故障等原因造成的，而網(wǎng)卡、路由器等設(shè)備的性能指標(biāo)都很高，只要有一個(gè)結(jié)構(gòu)發(fā)生故障，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)信道都會(huì)發(fā)生故障，從而造成電力信息采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集出現(xiàn)故障。在電力信息采集系統(tǒng)中，撥號(hào)數(shù)據(jù)信道的異常將極大地增加電力信息采集系統(tǒng)中的異常數(shù)據(jù)發(fā)生頻率。專線數(shù)據(jù)信道的異常主要是由于其錯(cuò)誤率高，致使電力用戶的信息采集系統(tǒng)存在著異?，F(xiàn)象，從而影響了電力用戶的工作效率。

2.5 采集終端異常

電力信息采集終端是電力信息采集系統(tǒng)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是電力信息采集系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)采集不正常的原因有：（1）供電故障，因?yàn)椴杉K端是電力信息收集的最后一個(gè)地方，所以它的工作負(fù)載很大，需要很高的供電能力，如果電力系統(tǒng)發(fā)生了故障，那么整個(gè)電力采集系統(tǒng)都會(huì)受到影響；（2）通信失敗，由于采集端的資料通信是海量使用者的重要資料來源，若通信裝置出現(xiàn)問題，則會(huì)造成整臺(tái)電網(wǎng)資料的異常；（3）未能設(shè)置終端內(nèi)部的參數(shù)，在采集端，其內(nèi)部的參數(shù)設(shè)置有主站規(guī)約、波特率、表地址、召測(cè)周期等[2]。

3 用電信息采集系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)策

3.1 設(shè)計(jì)思路

在系統(tǒng)建設(shè)過程中，電力公司要根據(jù)客戶特定的業(yè)務(wù)需求和具體業(yè)務(wù)要求進(jìn)行電能質(zhì)量管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)的主要目標(biāo)是建立1個(gè)智能化、自動(dòng)化、全面覆蓋的電力市場(chǎng)營(yíng)銷平臺(tái)，利用該平臺(tái)上的各種系統(tǒng)功能，將各種不同的客戶機(jī)連接起來，從而獲得用戶的詳細(xì)用電情況，為用電采集工作的開展提供保障。在電力信息采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，要考慮到在不同測(cè)量點(diǎn)上所產(chǎn)生電力數(shù)據(jù)的收集和統(tǒng)計(jì)[3]。

3.2 設(shè)計(jì)原則

在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循以下幾個(gè)基本準(zhǔn)則，以確保其設(shè)計(jì)的有效性符合預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)。

（1）在滿足現(xiàn)代化要求的前提下，設(shè)計(jì)了1套完整的數(shù)據(jù)采集體系。在構(gòu)建數(shù)據(jù)收集體系的過程中，必須充分考慮到信息技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)，確保其技術(shù)的先進(jìn)性、智能化，從而實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)的智能化。

（2）在信息系統(tǒng)的開發(fā)過程中，必須遵循一些基本的準(zhǔn)則和規(guī)范。在建設(shè)初期，應(yīng)按照有關(guān)法律規(guī)定，制定科學(xué)的規(guī)劃，建立高質(zhì)量的資料采集系統(tǒng)，并根據(jù)有關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行通信信道和計(jì)量設(shè)備結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一的目標(biāo)。在電力市場(chǎng)的建設(shè)過程中，要從電力市場(chǎng)的實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)電力市場(chǎng)的發(fā)展提出了新的要求[4]。

3.3 系統(tǒng)功能

首先是對(duì)電力用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，通過信息收集對(duì)各用戶的用電量進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以判斷其是否真實(shí)、準(zhǔn)確。在電網(wǎng)用戶的供電數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常情況時(shí)，為了確保供電數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性，會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次處理。在采集到資料后，按照預(yù)先設(shè)定的相關(guān)規(guī)定，對(duì)用電質(zhì)量、用電負(fù)荷等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以改善用電質(zhì)量，避免不正當(dāng)?shù)挠秒娰Y訊采集。

其次是采集電力數(shù)據(jù)，電力使用者的電力狀況主要有電力設(shè)施運(yùn)行狀況、電力計(jì)量、電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量以及預(yù)付款等。利用該信息收集體系，可以對(duì)上述所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面、統(tǒng)一的收集，從而大大增強(qiáng)了數(shù)據(jù)收集的準(zhǔn)確性和有效性。相關(guān)主管只需發(fā)出指令，便可完成對(duì)使用者資料的收集，以防止因人為原因造成資料收集不精確的問題。

另外，利用該系統(tǒng)可以極大地減少電力公司的人工成本。作為智能電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵部分，電力信息采集系統(tǒng)的構(gòu)建能夠充分發(fā)揮其處理功能。在具體的管理和控制中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是以每一個(gè)用戶的測(cè)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以對(duì)用戶進(jìn)行合理的群組和分組。信息采集系統(tǒng)的控制功能主要包括遙控信號(hào)和跳閘信號(hào)的發(fā)布，如當(dāng)用戶發(fā)生欠費(fèi)后，通過智能儀表發(fā)送信息給電能表來實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的遠(yuǎn)程欠費(fèi)管理，也可以通過發(fā)送遠(yuǎn)程控制來實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)負(fù)載的控制。

3.4 提升電量采集與計(jì)量準(zhǔn)確性的措施

（1）各廠商的電能表大多使用485標(biāo)準(zhǔn)接口，在不滿足標(biāo)準(zhǔn)接口條件的情況下，必須對(duì)其進(jìn)行改造和優(yōu)化。同時(shí)，在進(jìn)行安裝時(shí)，必須遵守有關(guān)通信協(xié)議的規(guī)定，對(duì)其他的資料進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，并在安裝完畢后，對(duì)所傳送的資料進(jìn)行檢查、校驗(yàn)。

（2）在正式運(yùn)營(yíng)時(shí)，必須要有一套完整的制度來保證系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。在完善各項(xiàng)規(guī)章制度的同時(shí)，也要在系統(tǒng)中設(shè)定相應(yīng)的操作權(quán)限，并根據(jù)不同級(jí)別的人員進(jìn)行不同的授權(quán)，從而為系統(tǒng)的安全運(yùn)營(yíng)奠定了良好的基礎(chǔ)。對(duì)某些關(guān)鍵數(shù)據(jù)，要建立相應(yīng)的管理日志，對(duì)員工的作業(yè)時(shí)間、作業(yè)內(nèi)容、作業(yè)人員的資料等進(jìn)行細(xì)致的記錄，并嚴(yán)格遵守各項(xiàng)作業(yè)規(guī)范。

（3）改進(jìn)維修管理方法。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)的電網(wǎng)檢修工作仍有許多缺陷，嚴(yán)重地影響了電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集和測(cè)量精度。所以相關(guān)單位要及時(shí)改進(jìn)維修管理方法，提高維修人員的責(zé)任意識(shí)，明確重要的檢修工作，在進(jìn)行維修工作的過程中把握檢修重點(diǎn)，合理安排人員進(jìn)行日常的巡查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有異常情況時(shí)及時(shí)地進(jìn)行處理，保障用電信息采集系統(tǒng)電能計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4 計(jì)量裝置異常的監(jiān)測(cè)方法

4.1 電壓電流異常的檢測(cè)方法

電壓的測(cè)量包括線路電壓、相電壓、電壓突變量、三相不平衡電壓、斷路器結(jié)構(gòu)等。電流的測(cè)量包括相電流和相電流的突變量、三相不平衡電流、斷路器的位置等。測(cè)試員可以將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)和正常的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，以確定是否有異常。

4.2 功率因數(shù)異常檢測(cè)

功率因數(shù)的測(cè)量主要有負(fù)載功率因數(shù)、斷路器位置等。根據(jù)測(cè)量的資料，比較功率因數(shù)是否超出了限值以及在一段時(shí)間，電源功率因數(shù)值能否回復(fù)到初始值，有沒有斷路器的開斷和維修信息。通過對(duì)比和分析，可以確定有沒有什么不正常的地方。

4.3 開關(guān)信號(hào)異常監(jiān)測(cè)

在測(cè)量設(shè)備的某些開關(guān)信號(hào)出現(xiàn)不正常的情況下，將會(huì)生成與之對(duì)應(yīng)的異常數(shù)據(jù)，其中包括電能表自身檢錯(cuò)、電能表內(nèi)部電流環(huán)路探測(cè)、電能表故障碼顯示等。

4.4 狀態(tài)量異常監(jiān)測(cè)

為了更好地做出正確的決策，需要對(duì)負(fù)載曲線、線損等宏觀狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)狀態(tài)量的變化進(jìn)行分析。在電網(wǎng)運(yùn)行狀況基本不變時(shí)，監(jiān)測(cè)人員通常會(huì)通過監(jiān)控累計(jì)電量變化值的越界、負(fù)載曲線的異常、斷路器開關(guān)和維修情況以及在一段時(shí)間后的數(shù)據(jù)是否恢復(fù)正常等方式來判定電能計(jì)量數(shù)據(jù)的異常[5]。

5 結(jié) 論

電力信息采集系統(tǒng)的電能計(jì)量工作對(duì)于電力企業(yè)的發(fā)展有著舉足輕重的作用，因此企業(yè)要加強(qiáng)對(duì)計(jì)量工作的關(guān)注，并結(jié)合其對(duì)電能計(jì)量的需求和公司的總體發(fā)展，提出一種有效的、切實(shí)可行的計(jì)量方法，通過完善計(jì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，不斷提升電能計(jì)量的準(zhǔn)確性，達(dá)到一個(gè)理想化的電能計(jì)量模式，保證電力企業(yè)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。