電能量計費系統(tǒng)常見故障原因分析及處理措施

邢金峰，習新魁，吳曉云

(1.河北省電力公司， 石家莊 050021;2.石家莊供電公司，石家莊 050051)

近年來，隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展及運行管理方式的轉(zhuǎn)換，電能量計費系統(tǒng)越來越重要。電能量計費系統(tǒng)具有獨立、完整的數(shù)據(jù)采集處理功能，可及時完成電網(wǎng)關(guān)口電能量的合理計費、負荷和費率管理，統(tǒng)計以及用戶信息服務等功能，并且可以通過Web網(wǎng)頁發(fā)布電量采集、統(tǒng)計的數(shù)據(jù)和報表，實現(xiàn)電量數(shù)據(jù)信息共享。其配置應充分考慮可靠性、安全性、準確性和非實時性。

1 概述

河北省南部電網(wǎng)(簡稱“河北南網(wǎng)”)電能量計費系統(tǒng)主站是DGC2000系統(tǒng)，于1998年5月投運。該系統(tǒng)可實現(xiàn)電能量數(shù)據(jù)自動采集，自動統(tǒng)計，考核結(jié)算，網(wǎng)損、線損統(tǒng)計，生成所需報表和數(shù)據(jù)Web頁面發(fā)布。目前，系統(tǒng)運行狀況良好，性能穩(wěn)定，能夠及時、準確地實現(xiàn)完整電能量的采集、傳輸和處理等功能[1]。

河北南網(wǎng)電能量計費系統(tǒng)由安裝在河北省電力調(diào)度通信中心的主站DGC2000及安裝在各廠、站關(guān)口計量點的電能表、電能量遠方終端和數(shù)據(jù)傳輸通道組成。數(shù)據(jù)傳輸以調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)為主通道、以64 KB專線或拔號為備用通道。電能量計費系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)見圖1。電能量計費系統(tǒng)由電能量遠方終端直接采集高精度電能表脈沖信號或串行口的電能數(shù)值，然后送至主站，由主站計算機對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和計算[2-3]。

圖1 電能量計費系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)

截至2009年1月1日，河北南網(wǎng)電能量計費系統(tǒng)已接入遠方終端162套，實現(xiàn)了河北省電力調(diào)度通信中心范圍內(nèi)全部電廠、500 kV變電站和220 kV變電站的關(guān)口電能量采集。其中，電廠遠方終端設備35套，500 kV變電站電能量遠方終端設備16套，220 kV變電站電能量遠方終端設備111套。

2 系統(tǒng)常見故障介紹及原因分析

2.1 主站故障

2.1.1 故障介紹

主站DGC2000系統(tǒng)故障主要表現(xiàn)為自動采集任務受阻。該類故障發(fā)生時間不固定，影響到的廠站個數(shù)也不固定，有時系統(tǒng)本身能夠自動恢復，有時需要人工干預才能夠恢復。系統(tǒng)運行過程中應加強監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

2.1.2 故障原因分析

造成該類故障的原因有：系統(tǒng)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫服務器、Web服務器運行任務太多，且處理數(shù)據(jù)量很大，受計算機設備性能的限制，造成處理速度和效率低、可靠性差；隨著接入的廠站端的個數(shù)增多，主站在同一時刻要執(zhí)行多個自動采集任務，對系統(tǒng)資源要求很高，但服務器系統(tǒng)資源有時不能滿足需要，導致任務受阻；目前，有部分電能量遠方終端是通過電話拔號方式與主站相聯(lián)上傳數(shù)據(jù)，但電話拔號通道不夠穩(wěn)定，與主站無法連接時，主站就需要長時間等待，從而影響系統(tǒng)自動采集任務。

2.2 廠站端故障

2.2.1 故障介紹

廠站端設備包括電能表、電能量遠方終端和傳輸通道，故障主要分為電能量遠方終端設備故障、通信故障、電能表故障、電源故障和其它故障。以2008年發(fā)生的故障次數(shù)為例，故障類型分布情況見表1。

表1 故障類型分布情況 %

2.2.2 故障原因分析

設備故障在各類故障中發(fā)生次數(shù)最多，占47%。電能量遠方終端是具有對電能量(電能累計量)采集、數(shù)據(jù)處理、分時存貯、長時間保存、遠方傳輸?shù)裙δ艿脑O備[4-5]。設備運行年限較長的廠站側(cè)發(fā)生該類故障較多，比如易州、高陽、寧晉、涿州、束鹿、車寄、萬花、下莊等220 kV變電站，新投運的廠站發(fā)生該類故障較少。該類故障表現(xiàn)為采集失敗，有些采集到底碼為0或是大數(shù)。故障原因有：設備軟件問題，軟件程序運行死機或是采集規(guī)約與主站不完全對應，需要廠家及時對軟件進行完善；設備硬件問題，采集串口卡、主板、MODEM等硬件出現(xiàn)問題，需要廠家及時對硬件進行更換。

通信故障是影響電量采集的第二多發(fā)故障，占27%。通信故障可分為遠方終端與電能表、遠方終端與主站之間的故障。第1類故障多表現(xiàn)為電能表通信模塊故障，統(tǒng)計到了電能表故障類型。第2類即電量傳輸通道故障，發(fā)生過該類故障的有韓通、平山等220 kV變電站通過模擬專線或電話拔號方式傳輸?shù)膹S站，64 KB專線和調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通道運行比較好。部分老220 kV變電站不具備數(shù)字通道和調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)條件，而采用模擬專線或電話撥號方式，此時通道故障情況比較多，但是隨著通信設備的更新?lián)Q代和改造，該類故障的發(fā)生會呈現(xiàn)下降趨勢。故障現(xiàn)象即主站連接不上電能量遠方終端，表現(xiàn)為采集中斷。故障原因多是通道本身問題。

電能表故障是影響電量采集的第三多發(fā)故障，占18%。電能表應能夠從各方面滿足電能量計費系統(tǒng)的要求，能完成有功電度、無功電度、有功功率、無功功率、視在功率、頻率、電壓、電流、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)的實時計量與監(jiān)測，能按本地或主站傳來的分時計費方案實現(xiàn)分時、多費率的電能量采集和保存，具有遠方數(shù)字通信接口和當?shù)仫@示功能，既能傳輸電能表窗口值，也可傳送脈沖累加值，還具有故障報警、掉電保護、自動恢復等功能。發(fā)生過該類故障的有白石山、玉林、永年等220 kV變電站。該類故障表現(xiàn)為采集失敗。故障原因有：部分電能表采用了一塊電能表接多個遠方終端的方式，由于設計缺陷造成電能表通信模塊故障；電能表通信線連接不好、TA更換未通知、電能表內(nèi)存數(shù)據(jù)混亂等都造成電量采集故障。

電源故障占1%，雖然所占比例最小，但是對電量數(shù)據(jù)的完整性影響較大。發(fā)生過該類故障的有趙店、萬花、楊村、永年等220 kV變電站。部分變電站電量終端改造中絕大多數(shù)設計采用了電量終端與調(diào)度網(wǎng)設備共屏柜、共逆變電源的方式，當電源故障或空開跳閘時，導致網(wǎng)絡和電量終端長時間停止工作。因現(xiàn)場工作導致電量終端失電的情況也發(fā)生過多次。

其他故障主要是指一些原因未查清楚的采集異常，偶爾有不正常的狀態(tài)置位，故障發(fā)生時間無規(guī)律。

3 處理措施

a. 升級系統(tǒng)硬件、合理分配任務。加快對系統(tǒng)硬件進行整體升級改造，在滿足系統(tǒng)穩(wěn)定運行的同時，提高系統(tǒng)設備的性能。對各進程進行優(yōu)化，對自動采集任務組進行重新分配，保證采集任務按時完成。

b. 推廣使用數(shù)據(jù)網(wǎng)、改造老通道。數(shù)據(jù)網(wǎng)的高速度和穩(wěn)定性滿足了電能量計費系統(tǒng)的需求，還帶來了系統(tǒng)的高性能和易維護性。此外，廠站接人數(shù)據(jù)網(wǎng)方便快捷，只需在網(wǎng)絡連通的基礎(chǔ)，對電能量遠方終端配置IP地址和服務端口即可。建議采用數(shù)據(jù)網(wǎng)為主通道，模擬通道和電話拔號通道具備條件時，應盡快進行升級改造。只支持拔號方式且運行年限較長的遠方終端，也要一同改造。

c. 優(yōu)化設計方案、提高通信可可靠性。針對“一表多采”的問題，應優(yōu)化設計方案，避免今后再出現(xiàn)“一表多采”情況。對于電能表與遠方終端間通信故障，可采取提高通信規(guī)約的兼容性、提高采集器modem板的防雷抗干擾性能、可靠接地、電能表和終端距離不要過長等措施。

d. 改造電源，提高供電可靠性?，F(xiàn)場如具備條件，電能量遠方終端則應外接兩路獨立的交直流輸入電源?，F(xiàn)場有工作涉及到遠方終端的電源時，要采取接臨時電源措施，避免遠方終端長時間停電。

e. 通信規(guī)約標準化。國際電工委員會已制定了IEC 60870-5-102《遠動設備及系統(tǒng) 第5部分：傳輸規(guī)約 第102篇：電力系統(tǒng)電能量計量傳輸配套標準》，為各種智能化電能表和遠方電能量處理終端采用國際標準的通信規(guī)約接入主站系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。

f. 各部門相互配合、快速處理各類故障。電能量計費系統(tǒng)故障處理涉及到部門較多，各部門間應相互支持、配合，包括各生產(chǎn)廠家在內(nèi)，都應及時到現(xiàn)場并快速處理各類故障。隨著接入廠站的增多，運行維護工作量也隨之增加。同時，備品備件要必備，人力、財力要相應增加。

4 結(jié)束語

電能量計費系統(tǒng)充分利用現(xiàn)代通信技術(shù)、信息處理、儲存及發(fā)布技術(shù)，實現(xiàn)對關(guān)口數(shù)據(jù)、變電站、電廠、大用戶等計量點數(shù)據(jù)的遠程自動采集，建立電能量計費系統(tǒng)是電網(wǎng)發(fā)展的需要，是實現(xiàn)電網(wǎng)現(xiàn)代化管理的重要手段。通過以上對各類故障的分析，可以提高專業(yè)維護人員辨別各類故障并查找故障原因的能力，從而達到快速處理各類故障的目的。同時，通過采取一些必要措施，可以很好的預防各類故障的發(fā)生，降低故障發(fā)生概率。

參考文獻：

[1] 唐如意.電量遠方采集技術(shù)在河北省南部電網(wǎng)的應用[J].河北電力技術(shù),2005,24(6)：4-6.

[2] 郭 進.電力系統(tǒng)電能累計量傳輸配套標準在電能量計量系統(tǒng)中的應用[J].電力設備,2004,5(4)：32-34.

[3] 龍愛群, 崔仁濤, 徐 軍，等.電能量遠程計量系統(tǒng)及其綜合應用環(huán)境[J].電網(wǎng)技術(shù),2005,29(3)：81-84.

[4] 張 勝,王 健,賀 春.電能量遠方終端技術(shù)性能探討[J].中國儀器儀表,2008,(11)：52-53，60.

[5] DL/T 743-2001，電能量遠方終端[S].