電力采集系統故障時刻精度的提高方法

白建海，弓俊才

（國網山西省電力公司計量中心 山西 太原 030032）

1 引言

隨著信息化水平的穩(wěn)步提升，使得電力系統也更加的完善，在電力信息采集方面也在不斷地更新換代，現階段電力系統中運用最為廣泛的就是自動化數據采集系統。隨著人們用電量需求的增加，使得電力系統壓力劇增，加之電力能源應用范圍的擴大，致使電力自動化信息在采集過程中會出現各種問題，其中最為明顯、表現最多的便是精度、準確度方面的問題，所以為了提升電力信息采集水平，對其采集精度進行探究是十分必要的。此外，還有一部分素質底下的人會進行偷電等不法行為，因此提升電力采集時刻精度是十分必要的。

2 電力采集系統概述

用電信息采集系統可以節(jié)約用電成本，通過對終端用戶用電情況分析、變壓器變化情況了解線路受損情況、電路負荷情況、用電量實時監(jiān)控情況，然后根據采集的信息進行自動智能抄表、用電高峰交叉用電、用電檢查、負荷情況預測，從而達到節(jié)約用電成本等目的。

通常情況下，電力系統被分為四部分，即發(fā)電系統、輸電系統、變電系統以及配電系統。電力采集系統是實現用戶自身用電信息采集的系統，采集完成以后經處理與實施監(jiān)控達到對用戶信息的采集，對計量異常、電能質量、用電分析等進行監(jiān)測與管理。這一系統是由電能表、采集裝置、集中裝置以及負控終端裝置等構成。

第一，電能表。電能通常是一般是經過485口上傳到采集器，或者是通過網絡傳輸到采集中心，上傳后的數據可以被有效凍結，相關人員可以進行集中抄表。

第二，采集器。該設備不僅是集抄系統中的主要設備，還充當了職能設備在微處理器中應用，在實際工作中，采集器可以對不同表計產生的脈沖信號進行采集，之后將其轉化成相應的數據信息進行記錄保存，因此數據采集器被簡稱為采集器。在采集系統中，采集器是通過通信電纜或者是220v電力載波來實現與集中器的通信，通信開始后會接收集中器發(fā)出的不同指令，并在此基礎上傳送表計數據以及用戶的實際狀態(tài)信息。采集器工作狀態(tài)下，可應用紅外通訊接口以及手抄設備等實現通信需求，接收設備發(fā)射的指令，并對采集數據進行傳輸。例如，通常情況下，采集器中的芯片會應用最新型的時鐘芯片，采用EEPROM存儲單元來完成數據存儲。同時它還具備閏年校正、自動調整不足31天的月份和千年蟲問題。同時這種采集器在掉電狀態(tài)下，有效保證實時時鐘時長在10年以上，相應的數據保存之間在40年以上。此外，采集器還可以根據不同的時間段，用電高峰等進行費率計算。

第三，抄表集中裝置位于管理中心中。集中器會有控制中心系統中的計算機設備進行連接，或者是與系統中的調至解碼器進行連接，進而實現聯網目的，同時使用總線連接分方式來實現對集中器與抄表采集器間的有效連接。電力集抄過程中，可實現遠程抄表的設備分為兩類，一種是集中器，另外一種是終端，這兩種方式都可以對大用戶和變電站進行集抄。如果系統中么沒有集中器這一設備，雖能進行抄表工作，但抄表效率、實際費用、數據自身完整性、數據共享等就會受到干擾以及影響，所以為了解決此種問題發(fā)生，都會選用集中器或者是負控終端設備。

第四，負控終端。這一設備時運用無線網絡與主站之間進行有效聯絡，實現對用戶數據的已經監(jiān)控監(jiān)控。供電企業(yè)在與用戶簽訂合同以后，會在合同中表明用電最大負荷的限額，這一限額等同于報表變壓器的容量，或者是稍小于變壓器的容量。一旦用戶實際用電，超出負荷限額，供電企業(yè)就會采取與相應的措施來降低負荷水平，而當某地區(qū)電力負荷供應出現緊張狀態(tài)時，在政府部分進行授權以后，就會對該區(qū)域實施行業(yè)性的符合調控，保證咋用電高峰期周期群眾生活用電等關鍵性需求。同時，負控終端要結合多功能表一起使用，進而保證這兩種裝置都能對電能表信息進行采集。

3 提升電力采集系統時刻精度的有效方法

3.1 電力采集系統故障分析

采集系統對數據進行記錄使，故障數據就采用暫態(tài)數據的方式來對交換通用的格式進行記錄，所以該故障時刻數據被叫做穩(wěn)定數據，故障以后的數據被叫做暫態(tài)數據。致使采集系統出現故障的眾多原因中，主要由電氣傳輸特性引入相移、采樣頻率等多導致，而故障類型對系統采樣特性與GPS同步的影響，則可以忽略不計。

電力系統故障或是短路時，會讓系統電壓和系統頻率出現不穩(wěn)定的現象，通常是由穩(wěn)定轉向激烈通常情況，一般定力系統的運行狀態(tài)都要歷經過度狀態(tài)，也就是兩個穩(wěn)態(tài)之間的過度被叫做暫態(tài)過程。電力系統出現故障時，其故障信號十分繁雜，而在真正保護故障信號中，所采用的信號時間區(qū)段都不會很長。

一旦發(fā)生短路就會對電力系統產生嚴重的危害，首先，短路會引發(fā)電力系統運行、電力設備損害等嚴重情況，這是由于電源供電的回路所受到的阻抗降低，以及突發(fā)短路時的暫態(tài)，因此致使電路中的電流值瞬間增加，甚至是其額定電流的數倍或數十倍。短路處是靠近發(fā)電機，阻抗越小，電路電流越大的地方。譬如，如果在發(fā)電機端出現電路情況時，通過電機定子回路時的瞬間電流會達到幾萬者是幾十萬A，一旦短路出就會對電氣設備造成影響，嚴重時會損壞設備，這是由于短路時的瞬間熱效應會讓設備中的絕緣部分損壞。而導體在受到點動力沖擊以后，會出現形變，進而增加損耗，因此電氣設備自身要具有良好的熱穩(wěn)定性以及機械穩(wěn)定性，才能保證短路電流進過時不會損壞電氣。其次，短路還能導致電力網絡中電壓的下降，尤其是貼近短路處位置的電壓會下降的十分明顯，嚴重時還可能會導致部分日常用電受到破壞。

最后，短路故障還會導致彎路結構的改變，引起系統功率分布變化，因此發(fā)電機的實際輸入功率會比較大。

因為電力系統出現故障，就會導致采集時刻精度出現誤差，所以有少數人會利用這一情況，做出偷電等違法行為，因此要有針對性的提升電力采集系統故障時刻精度，進而使電力管理水平得到完善。

3.2 提升故障時刻的有效方法

電量的數據是實現電力自動化的關鍵環(huán)節(jié)，因此對其數據進行良好采集是十分必要的。而交流采樣法憑借自身特點，被越來越廣泛的應用在采集系統中，能夠提升采樣準確性，因此這種方法應用范圍在不斷擴大。此外想要提高故障時刻精準度，還可以采用下面幾種方法。首先，要提升電力系統運行順暢水平，需要確保實際發(fā)行量與系統負荷變化之間相符合，也就是發(fā)電站發(fā)送電能與平衡電路負荷相吻合，并且要提前做好預測電荷的工作，因為一旦預測負荷存在誤差，就會出現電能浪費。精準預測負荷可以確定系統的運行方式，健全機組組合、實現區(qū)間功率輸送與負荷調度符合要求。因此要想提高采集系統故障時刻的精度，就要先提升測量儀器的精準性，良好且精準的儀器可以提高數據測量準確性。采用高精準度設備的最終目的是保證測得數據值更加接近真實值。其次，可以應用小波變化基，來對故障時刻的相位精度進行分析，通過多次測量來獲得相應的定位誤差，要保證采樣頻率的不同，并且最大和最小故障時刻進行取值，同時還要充分對電氣傳輸引入相移進行校正，從而提升故障時刻定位的精度。應用小波變換所提取的故障時刻一般在0.5ms左右，而電氣傳輸引入誤差經過相應的補償后可以降低為原來的1/5左右。如果短時間的采樣頻率可以提升到20kHz，相對誤差可以降低1ms左右。而配置短路時采集頻率越高，就越能保證故障時刻的精度水平，更好的保證采集數據質量。

4 結語

綜上所述，人們的生活，城市的建設、科技的進步、國家的發(fā)展，都離不開電力系統的平穩(wěn)運行。電力系統的穩(wěn)定是保障人們日常生活的基礎，改善電力采集系統，降低其故障發(fā)生對電力企業(yè)的發(fā)展起到至關重要的作用。強化現有的電力自動化信息采集系統，為促進電力企業(yè)的發(fā)展，提高、改善人們的生活水平夯實基礎。

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