關(guān)口電能計(jì)量裝置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

馮超，喻虹，吳雨詩，劉海峰

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關(guān)口電能計(jì)量裝置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

馮超1，喻虹1，吳雨詩1，劉海峰2

（1.國(guó)網(wǎng)湖北省電力有限公司咸寧供電公司；湖北 咸寧 437000；2.煙臺(tái)東方威思頓電氣有限公司，山東 煙臺(tái) 264000）

電能計(jì)量是電力企業(yè)管理工作的重要組成部分，電能計(jì)量裝置運(yùn)行必須可靠。傳統(tǒng)的電能表在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行前需要進(jìn)行人工校驗(yàn)，但實(shí)際電能表計(jì)量受現(xiàn)場(chǎng)接線、實(shí)際運(yùn)行參數(shù)等眾多因素影響，如何實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)關(guān)口電能表運(yùn)行狀態(tài)顯得尤為重要。介紹了一種計(jì)量裝置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，充分整合利用SCADA系統(tǒng)和電能量采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，采集并分析多維度計(jì)量裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)，評(píng)估計(jì)量裝置健康程度，最終實(shí)現(xiàn)了計(jì)量裝置可靠運(yùn)行的目標(biāo)。

關(guān)口電能表；運(yùn)行狀態(tài)；在線監(jiān)測(cè)；可靠運(yùn)行

1 引言

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，人們的用電量不斷增長(zhǎng)，需要現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的電能表數(shù)量隨之增長(zhǎng)，工作量劇增，給供電企業(yè)計(jì)量部門帶來了較大的工作量。目前，對(duì)關(guān)口電能表的運(yùn)維管理主要由專人攜帶標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)儀器設(shè)備，定期到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢驗(yàn)[1]。對(duì)關(guān)口電能表的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，探索采用新的創(chuàng)新模式和方法，以做到實(shí)時(shí)地進(jìn)行遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)和校驗(yàn)，成為電能表校驗(yàn)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)[2]。目前，各供電公司信息化、智能化水平的顯著提高，SCADA系統(tǒng)（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)系統(tǒng)）和關(guān)口電能量采集系統(tǒng)已在電力企業(yè)中投入使用，為變電站關(guān)口電能計(jì)量裝置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可采集并分析多維度計(jì)量裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)，評(píng)估計(jì)量裝置的健康程度[3-4]。

國(guó)內(nèi)目前的計(jì)量裝置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大多是通過在現(xiàn)場(chǎng)安裝額外的采集裝置，并與計(jì)量裝置進(jìn)行電量比對(duì)產(chǎn)生報(bào)警事件，或者僅僅單獨(dú)依賴電能量采集系統(tǒng)采集相關(guān)異常事件，對(duì)計(jì)量裝置進(jìn)行監(jiān)測(cè)[5]。本文通過集成關(guān)口電能量采集系統(tǒng)與SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，在不額外安裝硬件裝置的前提下，研究并設(shè)計(jì)一套既能獨(dú)立運(yùn)行也可依附關(guān)口電能量采集系統(tǒng)運(yùn)行的計(jì)量裝置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)關(guān)口電量異常監(jiān)測(cè)。因此，這部分的研究有著重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

2 計(jì)量裝置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)物理架構(gòu)

本系統(tǒng)充分整合SCADA系統(tǒng)和電能量采集系統(tǒng)的資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)口計(jì)量裝置的在線監(jiān)測(cè)功能，系統(tǒng)組成見圖1.

圖1 關(guān)口電能計(jì)量裝置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)物理架構(gòu)圖

系統(tǒng)組成具體包括：①現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，由關(guān)口計(jì)量裝置、采集裝置組成，用于采集變電站各關(guān)口線路的電能量數(shù)據(jù)。②通信層，用于實(shí)現(xiàn)采集裝置與主站的通信網(wǎng)絡(luò)，一般通過電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)與主站層的通信。③主站層，主要由采集服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、接口服務(wù)器、計(jì)量裝置在線監(jiān)測(cè)服務(wù)器、工作站、GPS時(shí)鐘組成。其中，采集服務(wù)器用于采集關(guān)口計(jì)量裝置的電能量相關(guān)數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器用于存儲(chǔ)相關(guān)的負(fù)荷、電量、異常事件等數(shù)據(jù)；接口服務(wù)器在電能量采集系統(tǒng)中集成SCADA系統(tǒng)所采集的各線路高密度電壓、電流、功率等負(fù)荷數(shù)據(jù)；計(jì)量裝置在線監(jiān)測(cè)服務(wù)器通過監(jiān)測(cè)關(guān)口計(jì)量裝置負(fù)荷數(shù)據(jù)、電量數(shù)據(jù)，異常事件，同時(shí)與SCADA系統(tǒng)共享的數(shù)據(jù)做積分電量比對(duì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量裝置狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)。

3 系統(tǒng)特點(diǎn)

3.1 計(jì)量裝置異常分析判斷

計(jì)量裝置異常分析判斷主要包括計(jì)量異常分析、電量異常分析等功能，電能量采集系統(tǒng)采集計(jì)量裝置負(fù)荷、電量、電能示值和異常事件等數(shù)據(jù)，利用專家?guī)熘兄付ǖ囊?guī)則對(duì)異?；蚬收线M(jìn)行快速判斷。

3.2 豐富的異常指標(biāo)專家?guī)?/h3>

異常指標(biāo)專家?guī)彀▽?duì)計(jì)量異常事件的定義和報(bào)警判斷的標(biāo)準(zhǔn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種計(jì)量裝置運(yùn)行異常的智能診斷和分析，為計(jì)量裝置在線監(jiān)測(cè)提供數(shù)據(jù)支撐和監(jiān)控手段。

3.3 可視化展示異常事件

當(dāng)用戶登錄到該系統(tǒng)后，首頁顯示的圖形報(bào)警功能為用戶提供表計(jì)故障的直觀瀏覽，能第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)表計(jì)存在的問題并及時(shí)處理異常事件。

4 計(jì)量裝置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

計(jì)量裝置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)計(jì)量裝置異常分析、誤差分析、各類事件分析和在線監(jiān)測(cè)功能，并為計(jì)量設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)提供統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。通過整合SCADA系統(tǒng)與電能量采集系統(tǒng)，可對(duì)計(jì)量裝置誤差、故障、接線錯(cuò)誤、失壓、失流、二次回路故障等異常及時(shí)報(bào)警，有效降低計(jì)量裝置故障持續(xù)時(shí)間。

4.1 計(jì)量異常監(jiān)測(cè)

本功能主要通過電能量采集系統(tǒng)中的前置采集服務(wù)，采集關(guān)口電能表的相關(guān)負(fù)荷、表碼、異常事件，所識(shí)別判斷的異常事件包含如下：①電量異常事件包括電能表示值不平、電能表飛走、電能表倒走、電能表停走、電量為零但功率不為零、有功電量少于無供電量；②電壓電流異常包括電壓失壓斷相、電壓越限、電壓不平衡、電流失流、電流不平衡；③時(shí)鐘異常包括電能表時(shí)鐘異常，與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘偏差超閾值；④接線異常包括反向電量異常、相序異常、潮流反向；⑤CT二次回路異常，包括CT二次回路短路、開路。

4.2 積分電量計(jì)算與比對(duì)

4.2.1 積分電量計(jì)算

電能量采集系統(tǒng)通過接口服務(wù)器集成SCADA系統(tǒng)分鐘密度的實(shí)時(shí)功率數(shù)據(jù)，采用功率積分法的方式來計(jì)算積分電量。根據(jù)公式電量=有功功率×?xí)r間，即瞬時(shí)電量等于瞬時(shí)功率乘以該功率的持續(xù)時(shí)間值。將各瞬時(shí)電量相加，就可得到即可獲得高峰、腰荷、低谷等各時(shí)段的積分電量。

4.2.2 計(jì)量比對(duì)

電能量采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)關(guān)口電能表電量數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、計(jì)算，利用積分電量和所采集的表底電量進(jìn)行綜合比較，比對(duì)值超過系統(tǒng)設(shè)定的閾值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出告警，并通過Web主界面發(fā)送告警故障點(diǎn)給相關(guān)人員。

4.3 計(jì)量裝置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)異常判別流程

關(guān)口電能計(jì)量裝置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作流程見圖2.

圖2 關(guān)口電能計(jì)量裝置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作流程圖

5 實(shí)踐應(yīng)用

文章研究設(shè)計(jì)成果在國(guó)網(wǎng)湖北咸寧供電公司進(jìn)行了以下實(shí)踐應(yīng)用：①電能量采集系統(tǒng)與SCADA系統(tǒng)通過防火墻連接，并通過104規(guī)約接收SCADA按照一定間隔的負(fù)荷數(shù)據(jù)；②電能量采集系統(tǒng)采集現(xiàn)場(chǎng)關(guān)口計(jì)量裝置的異常事件，并進(jìn)行報(bào)警；③電能量采集系統(tǒng)開發(fā)電量積分比對(duì)功能，計(jì)算積分電量，供后續(xù)電量比對(duì)分析用；④電能量采集系統(tǒng)中可視化展示各類異常報(bào)警事件。通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，降低了計(jì)量裝置現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)的維護(hù)成本，顯著縮短了計(jì)量裝置故障的排除時(shí)間，減少電量計(jì)量意外損失，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可用性。

6 結(jié)束語

本文介紹了一種計(jì)量裝置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，充分整合利用SCADA系統(tǒng)和電能量采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，在不額外增加硬件裝置的前提下，采集并分析多維度計(jì)量裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)，評(píng)估計(jì)量裝置健康程度，最終實(shí)現(xiàn)了計(jì)量裝置可靠運(yùn)行的目標(biāo)。該系統(tǒng)有助于關(guān)口計(jì)量裝置檢定從傳統(tǒng)方式向優(yōu)化決策轉(zhuǎn)變，及時(shí)發(fā)現(xiàn)關(guān)口計(jì)量裝置可能存在的故障隱患，提高了關(guān)口電能表的維護(hù)效率，顯著提高了關(guān)口電能計(jì)量裝置在線監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化、智能化管理水平。

［1］陸祖良.關(guān)于電能表現(xiàn)場(chǎng)檢定的討論［J］.電測(cè)與儀表，2011，48（1）：1-4.

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2095－6835（2019）03－0112－02

TM933.4

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10.15913/j.cnki.kjycx.2019.03.112

馮超（1980—），男，中級(jí)工程師，從事調(diào)度自動(dòng)化運(yùn)維工作。

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕