大數(shù)據(jù)背景下的電力計(jì)量裝置故障智能化診斷技術(shù)應(yīng)用

摘 要：在當(dāng)前大數(shù)據(jù)時(shí)代的背景下，信息、電子等技術(shù)在我們的日常生活中獲得了廣泛運(yùn)用。在此之中，電力計(jì)量裝置的重要性逐漸凸顯出來，其能直接決定電力計(jì)量系統(tǒng)運(yùn)作時(shí)的穩(wěn)定性，因而當(dāng)其發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取合理的診斷技術(shù)來對(duì)故障原因加以分析，從而才能采取有效措施來處理故障，使得電力計(jì)量裝置可以正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);電力計(jì)量裝置;故障;智能化;診斷

電力計(jì)量工作質(zhì)量高低既與公司自身的經(jīng)濟(jì)收益息息相關(guān)，并且也牽涉到電力用戶的切身利益，特別是當(dāng)電力計(jì)量裝置在運(yùn)行期間發(fā)生故障時(shí)，若是工作人員無法在第一時(shí)間內(nèi)查明故障并將其處理，則必定會(huì)導(dǎo)致電能資源出現(xiàn)流失或是對(duì)電力公司的信譽(yù)造成影響。因此，持續(xù)強(qiáng)化對(duì)電力計(jì)量裝置故障問題的分析探究，確保其正常、準(zhǔn)確地運(yùn)作對(duì)于提升電能服務(wù)質(zhì)量，為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的電能資源而言有著重要作用。

1 電力計(jì)量裝置故障智能化診斷技術(shù)的作用

電力計(jì)量裝置實(shí)際上指的是對(duì)電能使用情況加以記錄的電能設(shè)備如電能表、電壓表等。而在電力供應(yīng)期間對(duì)電力計(jì)量裝置實(shí)施診斷檢測(cè)技術(shù)可以有效保證電力計(jì)量系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。從某種程度上而言，在當(dāng)今電力需求量日益增大的情況下，提高電力計(jì)量裝置診斷檢測(cè)力度可提高電力用戶滿意度，同時(shí)也能為電力企業(yè)的節(jié)能降耗起到促進(jìn)作用，從而幫助電力企業(yè)節(jié)約成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。因此，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)電力計(jì)量裝置的故障進(jìn)行細(xì)致分析，以便保障電力設(shè)備的安全。

2 電力計(jì)量裝置常見的故障

2.1 電力計(jì)量裝置自身存在故障

電力計(jì)量裝置若是自身存在異常，那么就會(huì)使得電能的計(jì)量準(zhǔn)確性受到一定影響。并且，電力計(jì)量裝置通常都是處在惡劣的環(huán)境中運(yùn)行，時(shí)間久了，就會(huì)使得裝置內(nèi)部的零件發(fā)生嚴(yán)重?fù)p耗，使之性能降低，從而導(dǎo)致互感器或是電表產(chǎn)生異常，促使整個(gè)電力計(jì)量裝置在進(jìn)行電能的計(jì)量之時(shí)產(chǎn)生較大誤差，最終計(jì)量得出的結(jié)果與實(shí)際存在差異，也就不能將其作為依據(jù)來對(duì)用戶進(jìn)行收費(fèi)[1]。

2.2 電壓表出現(xiàn)短路或失壓

在電力計(jì)量裝置中出現(xiàn)較為頻繁的故障有電壓表短路和失壓問題。由于電流線圈為電壓表十分重要的零配件，在具體使用時(shí)，如果長時(shí)間處在高負(fù)荷狀態(tài)下則極易引起電壓表出現(xiàn)短路，進(jìn)而使得計(jì)算出的電壓數(shù)值存在誤差。此外，如果電壓表在制造期間存在瑕疵，就會(huì)在后期運(yùn)作時(shí)出現(xiàn)接觸不良的問題，這也屬于引發(fā)裝置故障的一類原因。因此，有關(guān)工作人員必須要仔細(xì)檢查電壓表，判斷其是否存在質(zhì)量問題，而且還要細(xì)致、全面地對(duì)電力計(jì)量裝置的各個(gè)零配件實(shí)行檢測(cè)，從而充分保障計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3 電力計(jì)量裝置故障診斷方法

在國內(nèi)，當(dāng)前運(yùn)用較為普遍的對(duì)電力計(jì)量裝置故障加以診斷的方法主要有：信號(hào)診斷、數(shù)據(jù)模型診斷法，以及還有借助個(gè)人的過往實(shí)操經(jīng)驗(yàn)來實(shí)行診斷。就目前來看，診斷工作普遍需依靠人力操作，智能化與自動(dòng)化程度較低，因而整體工作量比較龐大，并且工作效率也不高。為此，伴隨著科技水平的持續(xù)提升，智能化技術(shù)也愈發(fā)完善，將其運(yùn)用在電力計(jì)量裝置的故障診斷中，能夠取得較好的效果[2]。不過在電力數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)，計(jì)量裝置十分容易產(chǎn)生各種故障，同時(shí)伴隨著收集數(shù)據(jù)量的持續(xù)增多，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫無法迅速對(duì)發(fā)生的故障加以分析排查，使得整體工作效率不高，不能滿足目前用戶的服務(wù)要求。而在工作人員實(shí)行故障排查時(shí)，大多是憑借個(gè)人的過往經(jīng)驗(yàn)來開展分析工作，再綜合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況來實(shí)行故障的分析診斷。盡管采取此種模式可以有效地處理故障問題，但是所要花費(fèi)的成本卻相對(duì)較高，診斷效率也不高。所以，在大數(shù)據(jù)背景下，新的診斷技術(shù)研發(fā)問世，使得上述問題得到了有效的處理，可以以較快的速度排查得出故障原因，提升工作效率，為用電客戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

4 影響智能電能表計(jì)量準(zhǔn)確性的因素

4.1 環(huán)境因素

智能電表是由許多的功能模塊所構(gòu)成，在實(shí)際使用時(shí)極易因周邊環(huán)境的干擾而受到影響，例如，空氣質(zhì)量、溫度、濕度、磁場(chǎng)的波動(dòng)等。

4.2 燒表因素

當(dāng)出現(xiàn)燒表問題時(shí)，極有可能是由于電路板短路、電流量太大等問題所引起的。

4.3 材料因素

若是制作電表所使用的材料質(zhì)量較差、不滿足實(shí)際使用要求，那么在電流通過電表的時(shí)候，正負(fù)極之間會(huì)產(chǎn)生高電壓，從而使得計(jì)量結(jié)果存在誤差。另外，安裝溫度若是在6℃以下，則電容正負(fù)極中不存在電荷，此時(shí)若是電壓持續(xù)降低，則電表的表電壓也會(huì)因此受到一定影響，使得計(jì)量芯片出現(xiàn)問題。

5 大數(shù)據(jù)平臺(tái)及運(yùn)行架構(gòu)分析

5.1 大數(shù)據(jù)技術(shù)平臺(tái)

大數(shù)據(jù)技術(shù)即是將數(shù)據(jù)分析技術(shù)作為基礎(chǔ)載體，將大量數(shù)據(jù)資源作為重點(diǎn)分析對(duì)象，基于對(duì)數(shù)據(jù)和信息流等有關(guān)資源的準(zhǔn)確高效處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)分析和整理工作的有效處理。當(dāng)前科技水平不斷提升、基礎(chǔ)理論研究日漸完善，研發(fā)出了包括數(shù)據(jù)處理、模型建設(shè)、信息解析等多種技術(shù)方式。大數(shù)據(jù)自其研發(fā)問世至今，前后發(fā)生了較多的改變與補(bǔ)充，在價(jià)值內(nèi)涵層面獲得了較大的擴(kuò)充，承載了重要的時(shí)代價(jià)值，在運(yùn)用范圍與運(yùn)用水平層面獲得了較大擴(kuò)展?？v覽大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展和演變軌跡，既延伸發(fā)展出了較多高效率的數(shù)據(jù)分析方式，同時(shí)在數(shù)據(jù)的整理和儲(chǔ)存層面取得了飛躍式發(fā)展，創(chuàng)建構(gòu)成了以時(shí)代信息為基礎(chǔ)的技術(shù)平臺(tái)結(jié)構(gòu)，為新時(shí)代背景下社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展匯入了強(qiáng)勁動(dòng)力[3]。

5.2 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

在大數(shù)據(jù)背景下，電力計(jì)量工作所要處理的數(shù)據(jù)信息量十分龐大，而且已經(jīng)邁入了數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理的宏觀階段，通過運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)來完成對(duì)電力計(jì)量裝置故障的診斷分析工作，能夠?yàn)楦倪M(jìn)裝置的綜合效果提供有力參考依據(jù)。結(jié)合了大數(shù)據(jù)的故障智能化診斷技術(shù)，需要將數(shù)據(jù)和信息流作為核心基礎(chǔ)，結(jié)合云計(jì)算數(shù)據(jù)平臺(tái)的價(jià)值關(guān)聯(lián)，創(chuàng)建構(gòu)成數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理云平臺(tái)立體化組織結(jié)構(gòu)，以此為相關(guān)業(yè)務(wù)的進(jìn)行與數(shù)據(jù)分析整合工作提供有力支撐。

6 電力計(jì)量裝置智能化診斷技術(shù)措施

6.1 電力計(jì)量裝置故障智能化診斷知識(shí)庫的建立

通過建立此知識(shí)庫，既能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的有效儲(chǔ)存，并且還能夠?qū)?shù)據(jù)實(shí)行充分的處理，例如，刪除、輸入、替換、修正、檢索等。另外，在知識(shí)庫內(nèi)，還存放著與各類故障有關(guān)的問題，所以有關(guān)管理人員應(yīng)當(dāng)及時(shí)將知識(shí)庫的內(nèi)容加以更新，保證診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性。此知識(shí)庫涵蓋了兩大部分：

（1）異常特征模型;

（2）專家規(guī)則庫。

這兩部分均具有特殊的管理模式。前者所使用的管理模式為，創(chuàng)建模塊再實(shí)行修改或者是刪除處理，后者則是設(shè)置了導(dǎo)入和導(dǎo)出模塊，再實(shí)行更換調(diào)整。在知識(shí)庫界面方面，需要利用Web平臺(tái)來實(shí)行管理控制，在將數(shù)據(jù)輸入知識(shí)庫內(nèi)后，便需與異常特征模型與專家規(guī)則庫實(shí)行對(duì)比和分類。每當(dāng)開展一次故障診斷分析工作，對(duì)應(yīng)的知識(shí)庫便會(huì)構(gòu)建與之對(duì)應(yīng)的異常特征模型庫，而且能夠有效憑借電力計(jì)量裝置故障的具體特征來構(gòu)建故障模型。不過在具體的異常特征模型庫內(nèi)，并非是足夠全面的，所以，有關(guān)管理人員應(yīng)當(dāng)及時(shí)調(diào)整和改進(jìn)知識(shí)庫，保證數(shù)據(jù)庫能夠及時(shí)進(jìn)行更新。在實(shí)際工作中，考慮到知識(shí)庫的異常特征模型庫所涵蓋的內(nèi)容極為龐大，為防止其占取較大內(nèi)存，應(yīng)當(dāng)及時(shí)將無用信息加以刪除，保證能為有用信息預(yù)留出足夠的空間。在異常特征模型庫中，因?yàn)槠鋽?shù)據(jù)量非常大，所以，相應(yīng)地更新與維護(hù)工作流程也較為復(fù)雜?？赏ㄟ^較為常用的異常字段狀態(tài)來創(chuàng)建異常類型表，對(duì)各種異常狀況加以仔細(xì)登記，通過此表能夠有效分析計(jì)量裝置的各項(xiàng)異常信息數(shù)據(jù)。在創(chuàng)建知識(shí)庫時(shí)，還涵蓋了詳盡的專家規(guī)則，對(duì)于實(shí)際運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的每次故障都應(yīng)將其有關(guān)信息加以記錄，這使得技術(shù)人員查找歷史信息變得更加方便。并且每項(xiàng)專家規(guī)則中均具備特定的邏輯，因此技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)處理好維護(hù)更新工作，以此合理豐富知識(shí)庫內(nèi)的邏輯[4]。知識(shí)庫內(nèi)的各種信息數(shù)據(jù)均可視作邏輯規(guī)則，合理運(yùn)用邏輯規(guī)則，能夠有效分辨異常特征與裝置故障二者間的聯(lián)系，從而準(zhǔn)確判定此故障的具體類別。

6.2 電力計(jì)量裝置故障的在線檢測(cè)

電力計(jì)量裝置的動(dòng)態(tài)檢測(cè)功能是通過分布式系統(tǒng)來加以實(shí)現(xiàn)的。為能對(duì)電力計(jì)量裝置實(shí)行動(dòng)態(tài)化檢測(cè)分析，最為關(guān)鍵的一點(diǎn)便是要檢測(cè)電力計(jì)量裝置中存儲(chǔ)的有關(guān)信息。由于這些數(shù)據(jù)是十分關(guān)鍵的，對(duì)于整個(gè)裝置的正常運(yùn)作有著決定性作用，不過這些數(shù)據(jù)的總量極其龐大，若是其發(fā)生異常，就會(huì)使得計(jì)量裝置立刻產(chǎn)生故障，無法正常運(yùn)作，所以對(duì)裝置的有關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)行動(dòng)態(tài)化檢測(cè)屬于整體監(jiān)控工作中最為重要的內(nèi)容之一。接著便是需要檢測(cè)信息數(shù)據(jù)的訪問方式，在具體工作中，記錄裝置的內(nèi)部信息訪問普遍均是憑借流式數(shù)據(jù)來加以實(shí)現(xiàn)的，若是在檢測(cè)期間發(fā)現(xiàn)無法借助此方式實(shí)行數(shù)據(jù)訪問，那表示可能出現(xiàn)了某種問題。對(duì)計(jì)量裝置實(shí)行在此檢測(cè)，主要目的在于測(cè)試其能否處理大文件，處于正常狀態(tài)下的計(jì)量裝置是能夠處理百GB甚至是TB大小的文件額定，而且可以對(duì)內(nèi)部信息數(shù)據(jù)實(shí)行準(zhǔn)確計(jì)算，若是經(jīng)過檢測(cè)得知其無法進(jìn)行處理，則表明存在故障。此外，還應(yīng)檢測(cè)數(shù)據(jù)再平衡是否可以實(shí)現(xiàn)，正常的電力計(jì)量裝置可以基于實(shí)現(xiàn)設(shè)置好的臨界值，把檢測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)移動(dòng)至其他位置，若是檢測(cè)得知此功能無法實(shí)現(xiàn)，則表明存在故障[5]。

6.3 采集功率因數(shù)變化信息

因?yàn)殡娏τ?jì)量裝置的異常狀況具有多樣性，所以對(duì)于功率因素的變化信息需要進(jìn)行全面收集，如此方可在異常狀況的分析、處理期間提供更有效地保障。此種技術(shù)方式通常是運(yùn)用在檢測(cè)對(duì)象的設(shè)計(jì)工作中，用于確定斷路器的安裝位置和負(fù)載功率因數(shù)等。若是功率因素產(chǎn)生了異常狀況，那么便要按照檢測(cè)的實(shí)際特征與原理實(shí)行對(duì)應(yīng)的分析，檢測(cè)的核心重點(diǎn)為，判斷功率因素的變化值是否超出允許范圍，若是已經(jīng)超出了允許范圍，那么可按照超出程度來判斷斷路器是否發(fā)生了嚴(yán)重事故，對(duì)斷路器當(dāng)前狀態(tài)的正常與否加以分析，然后使用專業(yè)化技術(shù)手段進(jìn)行優(yōu)化。

6.4 電力計(jì)量電壓異常檢測(cè)

對(duì)于正常的電力系統(tǒng)而言，和電力計(jì)量裝置電壓檢測(cè)結(jié)果異常相關(guān)的指標(biāo)主要有下述幾個(gè)：相電壓/電流、三相不平衡電壓、相電壓突變量、斷路器位置等。對(duì)于電壓異常檢測(cè)，顯示要深入全面電壓異常原理，由于在計(jì)量裝置處于異常狀態(tài)之時(shí)，其運(yùn)行的環(huán)境與狀態(tài)均會(huì)產(chǎn)生一定改變，從而電壓便會(huì)顯示出與正常狀態(tài)下有所不同的數(shù)據(jù)，通常表現(xiàn)為電壓回路存在異常，此外便是電能表異常工作引起電壓變化，主要表現(xiàn)為下述幾種狀況：計(jì)量電壓發(fā)生突變、計(jì)量電壓長時(shí)間處于異常水平、計(jì)量電壓沒有指示、計(jì)量三相電壓處于不平衡的狀態(tài)。全面掌握電壓變化原理與特點(diǎn)，從而制定有針對(duì)性的方案來實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓異常狀況的有效檢測(cè)。

6.5 多樣化故障預(yù)警技術(shù)

在動(dòng)態(tài)監(jiān)控電力計(jì)量裝置過程中，有關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)運(yùn)用智能化診斷模型，來開展裝置運(yùn)作狀況的檢測(cè)工作，以此來有效減少裝置出現(xiàn)故障的記錄。若是計(jì)量裝置無法正常運(yùn)作，也就是存在故障時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)立即開啟攝像頭，將裝置的運(yùn)作狀況拍攝下來，再把所攝取的圖像傳遞到主站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，接著讓技術(shù)人員對(duì)有關(guān)信息實(shí)行整體分析處理，并以此為依據(jù)探尋有效的處理對(duì)策。另外，智能化故障診斷技術(shù)還能通過多種形式來進(jìn)行預(yù)警，例如像語音文字轉(zhuǎn)換、短信提示等，還能夠按照具體需求來實(shí)行制作。其中，所具備的語言文字轉(zhuǎn)換功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同語言類別與音色的準(zhǔn)確識(shí)別，并且合成語音的效率較高，能夠有效提升預(yù)警技術(shù)的操作潛力，短信提示便是利用手機(jī)短信的形式，把故障預(yù)警信息傳送至預(yù)設(shè)的手機(jī)中，以此實(shí)現(xiàn)及時(shí)提醒的功能，至于在定制預(yù)警技術(shù)方面，也就是按照使用對(duì)象的具體要求來確定監(jiān)測(cè)范圍，合理分配用戶責(zé)任區(qū)，在各個(gè)責(zé)任區(qū)中對(duì)故障預(yù)警信息實(shí)行分類傳送。

結(jié)語

基于大數(shù)據(jù)背景下的電力計(jì)量裝置故障智能化診斷技術(shù)，首先應(yīng)當(dāng)創(chuàng)建相應(yīng)的智能化診斷知識(shí)庫，再合理運(yùn)用異常特征模型與專家規(guī)則庫，借助分布式系統(tǒng)來對(duì)電力計(jì)量裝置實(shí)行在線檢測(cè)，同時(shí)把檢測(cè)收集到的數(shù)據(jù)與知識(shí)庫內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)實(shí)行比對(duì)分析，以此達(dá)成對(duì)故障的智能化診斷，并且還能對(duì)裝置實(shí)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。隨著對(duì)電力計(jì)量裝置的各類故障結(jié)合運(yùn)用智能化診斷技術(shù)，基于對(duì)裝置運(yùn)作情況加以檢測(cè)與分析診斷，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問題，并且對(duì)故障采取多種方式實(shí)行自動(dòng)化預(yù)警，使得電力計(jì)量裝置的運(yùn)作更加可靠，同時(shí)也讓計(jì)量結(jié)果更為準(zhǔn)確，也就促使電力公司的經(jīng)濟(jì)效益獲得了有力的保障，并且也讓其保持良好的市場(chǎng)信譽(yù)。

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作者簡介：王楠（1995— ），男，漢族，北京人，本科，助理工程師，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。