關(guān)口電能計(jì)量裝置故障診斷技術(shù)

趙悅?cè)? 何雨佳

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)和各行各業(yè)的快速發(fā)展，電力行業(yè)發(fā)展也十分快速。隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，人們的用電量不斷增長，需要現(xiàn)場檢驗(yàn)的電能表數(shù)量隨之增長，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)場進(jìn)行檢驗(yàn)。對關(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)測和校驗(yàn)，成為電能表校驗(yàn)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

關(guān)鍵詞：關(guān)口電能表;運(yùn)行狀態(tài);故障診斷技術(shù)

引言

關(guān)口電能計(jì)量裝置在現(xiàn)代電網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行維護(hù)、計(jì)量管理中發(fā)揮著重要的作用，做好關(guān)口電能裝置的維護(hù)管理與狀態(tài)評估工作，對于優(yōu)化其運(yùn)行狀態(tài)和適應(yīng)智能電網(wǎng)建設(shè)需求有著重要的意義。目前關(guān)口電能計(jì)量裝置檢驗(yàn)過程中存在工作量大、校驗(yàn)時(shí)間長、采樣精度和算法性能制約等問題，設(shè)計(jì)一套電能計(jì)量裝置，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線狀態(tài)診斷。設(shè)計(jì)關(guān)口電能計(jì)量裝置檢測用戶可視化界面及在線校驗(yàn)界面，利用可視化方式及時(shí)上傳裝置故障圖片。系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)有利于提升關(guān)口電能計(jì)量裝置的遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測及運(yùn)維管理水平。

1關(guān)口電能計(jì)量裝置設(shè)置

關(guān)口電能計(jì)量裝置的投運(yùn)前管理是其投運(yùn)后準(zhǔn)確可靠運(yùn)行和公正合理計(jì)費(fèi)的前提，應(yīng)在嚴(yán)格執(zhí)行國家相關(guān)規(guī)程的基礎(chǔ)上，積極迎合和滿足智能電網(wǎng)建設(shè)對關(guān)口電能計(jì)量裝置的性能要求：具體來說需注意以下幾點(diǎn)：1）關(guān)口計(jì)量點(diǎn)設(shè)置。關(guān)口計(jì)量點(diǎn)的設(shè)置應(yīng)按照國家電力法規(guī)要求，設(shè)置在產(chǎn)權(quán)分界處，但部分因電網(wǎng)擴(kuò)建、改建及特殊的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架所造成的某些變電站的關(guān)口計(jì)量點(diǎn)無法獨(dú)立計(jì)量電量的情況，則應(yīng)將其設(shè)置在產(chǎn)權(quán)分界處發(fā)電機(jī)出口升壓變高壓側(cè)，并將其作為主關(guān)口計(jì)量點(diǎn)，以避免不準(zhǔn)確的計(jì)量和相應(yīng)的糾紛;2）關(guān)口計(jì)量接線方式。按《DL/T448—2000電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定：接入非中性點(diǎn)絕緣系的關(guān)口電能計(jì)量裝置采用三相四線連接法，但同時(shí)應(yīng)注意對實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)的，已投運(yùn)但不滿足關(guān)口電能計(jì)量裝置要求的接線方式進(jìn)行技術(shù)改造;3）關(guān)口計(jì)量設(shè)備配置。以往使用最廣泛的關(guān)口電能表為進(jìn)口瑞士蘭吉爾表計(jì)公司的ZMQ202C.4高精度電能表，但隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷推進(jìn)，該類電表的功能顯得十分單一，因此應(yīng)盡量按照國家電力營銷需求配置ZMQ202C.8型高精度電能表，并充分發(fā)揮其分時(shí)計(jì)量、諧波電量計(jì)量、失壓計(jì)時(shí)等功能，對于不滿足0.2S級要求的關(guān)口電能表應(yīng)及時(shí)給予更換。

2關(guān)口表視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程錄波裝置安裝在關(guān)口表附近，采用高精度采樣模塊獲取現(xiàn)場電壓電流時(shí)域波形，同時(shí)記錄所診斷的關(guān)口表脈沖數(shù)量，并將這些數(shù)據(jù)通過高速以太網(wǎng)等通道返回主站。檢測到故障后，啟動視頻監(jiān)控系統(tǒng)，攝像頭延伸到關(guān)口表，并時(shí)時(shí)檢測故障并回傳數(shù)據(jù)。借助主站強(qiáng)大計(jì)算能力，提供典型非線性負(fù)荷特性的電能計(jì)量算法及電能計(jì)量裝置故障狀態(tài)分析模型。

3數(shù)據(jù)并行化智能故障診斷模型的建立

1）首先建立數(shù)據(jù)并行化故障診斷模型，利用歷史數(shù)據(jù)對其進(jìn)行訓(xùn)練，最后在實(shí)際的在線檢測過程中檢驗(yàn)?zāi)Ｐ驮\斷效果。①基于已有的歷史數(shù)據(jù)，獲取每類故障及正常運(yùn)行時(shí)的電流、電壓等采樣數(shù)據(jù)。②按照子節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)對訓(xùn)練樣本進(jìn)行分割，將樣本數(shù)據(jù)平均分配到處理器中，每個(gè)子節(jié)點(diǎn)中含有完整的支持向量機(jī)，各子節(jié)點(diǎn)之間互不關(guān)聯(lián)。③每個(gè)子節(jié)點(diǎn)基于支持向量機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練，統(tǒng)計(jì)各子節(jié)點(diǎn)的權(quán)重，按照這樣的方式，建立形成并行化故障診斷模型。2）基于并行算法和SVM的數(shù)據(jù)并行化智能故障診斷模型，實(shí)際的電能計(jì)量裝置運(yùn)行狀態(tài)診斷具體的實(shí)現(xiàn)過程如下。①采用該文設(shè)計(jì)改進(jìn)的數(shù)據(jù)采集前置裝置獲取現(xiàn)場的采樣數(shù)據(jù)，提取能夠反映裝置運(yùn)行狀態(tài)的電流、電壓等樣本數(shù)據(jù)作為故障診斷模塊的輸入信息。②通過故障診斷模塊中的數(shù)據(jù)并行處理方式，各子節(jié)點(diǎn)基于支持向量機(jī)進(jìn)行電能計(jì)量裝置運(yùn)行狀態(tài)的診斷。③輸出各子節(jié)點(diǎn)的故障診斷結(jié)果，各子節(jié)點(diǎn)輸出結(jié)果應(yīng)為電能計(jì)量裝置常見的5種類型故障以及正常狀態(tài)中的一種類型。④再根據(jù)數(shù)據(jù)并行化故障診斷模型中各子節(jié)點(diǎn)的權(quán)重，將各節(jié)點(diǎn)的診斷結(jié)果匯總，對權(quán)重高的裝置運(yùn)行狀態(tài)作為總節(jié)點(diǎn)進(jìn)行輸出。⑤通過總節(jié)點(diǎn)輸出電能計(jì)量裝置的運(yùn)行狀態(tài)，若故障則判斷存在的故障類型。

4計(jì)量異常監(jiān)測

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、有功電量少于無功電量;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。

5確保流程正常運(yùn)行的人力資源保證

省級關(guān)口電能計(jì)量裝置管理涉及到的流程和內(nèi)容較多，各環(huán)節(jié)需要相應(yīng)的機(jī)構(gòu)和崗位予以配合。（1）現(xiàn)場查勘需要運(yùn)行人員陪同，防止走錯間隔造成人身和設(shè)備傷害，需要開啟屏柜門或互感器端子箱時(shí)，應(yīng)由設(shè)備主人執(zhí)行，配合完成計(jì)量裝置現(xiàn)場查勘。（2）裝置整改階段，對于變電站關(guān)口點(diǎn)，在整改計(jì)劃下達(dá)時(shí)，由變電站所屬地市公司計(jì)量部門與生產(chǎn)部門溝通，提出計(jì)量專業(yè)整改計(jì)劃，將整改內(nèi)容納入到整個(gè)變電站的改造項(xiàng)目中，計(jì)量人員配合完成互感器和計(jì)量二次回路整改。（3）狀態(tài)監(jiān)測環(huán)節(jié)，須由設(shè)備主人定期對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。對于設(shè)置在變電站的省級關(guān)口，由于省級關(guān)口計(jì)量回路中裝有一塊考核表，考核表的電氣參量、電能參量已上傳至用電信息采集系統(tǒng)，各地市通過監(jiān)測用電信息采集系統(tǒng)中考核表的運(yùn)行狀態(tài)來監(jiān)測該地市范圍內(nèi)省級關(guān)口計(jì)量裝置運(yùn)行是否異常。對于設(shè)置在電廠內(nèi)的省級關(guān)口，可結(jié)合運(yùn)行抄表工作一起，每日抄錄表底碼時(shí)檢查表計(jì)狀態(tài)，判斷計(jì)量裝置運(yùn)行是否正常。（4）故障處理環(huán)節(jié)，省級關(guān)口電能計(jì)量裝置出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)第一時(shí)間通知省公司營銷部?，F(xiàn)場故障處理時(shí)，地市公司計(jì)量人員應(yīng)配合省計(jì)量中心人員完成故障處理和電量追補(bǔ)工作。

6故障預(yù)警技術(shù)

通過對電能計(jì)量裝置進(jìn)行在線監(jiān)測，并利用智能化故障診斷模型，對其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評估診斷，極大地降低計(jì)量事故的發(fā)生。同時(shí)，當(dāng)計(jì)量裝置運(yùn)行狀態(tài)被診斷存在某類故障時(shí)，系統(tǒng)會自動啟動關(guān)口處的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)裝置，拍攝關(guān)口表的運(yùn)行狀況。通過網(wǎng)絡(luò)或無線，把圖片傳輸?shù)街髡鞠到y(tǒng)，以便于工作人員結(jié)合故障診斷結(jié)果對故障、異常事件進(jìn)行分析處理。同時(shí)，系統(tǒng)將提供多樣化的預(yù)警方式，包括：文語轉(zhuǎn)換技術(shù)、短信平臺技術(shù)以及基于不同用戶需求制定的分類預(yù)警技術(shù)。

結(jié)語

關(guān)口電能計(jì)量裝置系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對大量分散在各處關(guān)口的電能表自動遠(yuǎn)程運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及診斷，采集并分析多維度計(jì)量裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)，評估計(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)測的自動化、智能化管理水平。

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