一種精確上報采集終端停上電事件的方法研究

摘要：采集終端的停上電事件直接關系到用電信息的采集質量，因此采集終端停上電事件上報的準確率一直是國家電網(wǎng)以及各地市供電局重點考核的指標?，F(xiàn)有的一些上報采集終端停上電事件的方法只是對采集終端的交采電壓進行一次檢測，若交采電壓低于設定的閾值則認為是發(fā)生了停電事件。此類方法較好地實現(xiàn)了智能化檢測采集終端停上電事件的功能，但采集終端的應用場景較為復雜，實際應用中會存在假停電的情況，現(xiàn)有的方法無法較好地處理假停電的情況。針對這一問題，在傳統(tǒng)的方法上進行了改進，提出了一種精確上報采集終端停上電事件的方法。

關鍵詞：采集終端;停上電事件;臺區(qū)停上電判斷

中圖分類號：TM76 文獻標志碼：A 文章編號：1671-0797（2024）18-0085-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.18.021

0 引言

隨著電力系統(tǒng)用電信息管理領域的信息化、自動化、數(shù)字化，國民對用電質量的要求也越來越高。主站可以通過采集終端上報的用電信息對用戶的用電情況以及臺區(qū)的電能質量、線損等數(shù)據(jù)進行分析[1]。在此背景下，采集終端是否能高效、準確地采集用電信息至關重要。而在實際配電網(wǎng)運行過程中，可能會因為一些不可抗力因素發(fā)生采集終端停電事件。為確保用電信息的采集質量，需要及時準確地將采集終端的停電事件上報至地方電網(wǎng)的主站，以便地方電網(wǎng)安排進行相關的搶修。

傳統(tǒng)的停電事故搶修主要依賴于客戶的主動報修，這對于電力公司開展搶修工作十分被動，處理效率低。采集終端隨著其發(fā)展，可根據(jù)自身的供電情況產(chǎn)生停上電事件，并且通過以太網(wǎng)或無線網(wǎng)絡等方式主動上報至電網(wǎng)主站。但電力采集系統(tǒng)的應用環(huán)境復雜多變，從而導致停上電事件誤報的情況大量存在，嚴重影響了停電故障研判的準確率。因此，提高停電事件上報的準確率，減少誤報有著重要的意義。

1 停上電事件概述

1.1 停上電事件定義

停上電事件是一組成對出現(xiàn)的事件，在整個電網(wǎng)的采集系統(tǒng)中，采集終端和電能表均會產(chǎn)生停上電事件。停上電事件的定義如表1所示[2]，其中默認的閾值參數(shù)為國網(wǎng)發(fā)布的統(tǒng)一標準，允許各地市在此基礎上根據(jù)實際使用場景進行適當調(diào)整。電能表的停上電事件由采集終端進行采集或電能表主動上報給采集終端，再由采集終端上報至電網(wǎng)主站。采集終端的停上電事件則由終端本身對供電電壓進行監(jiān)測，滿足相關條件后生成停電事件或上電事件。

1.2 臺區(qū)停電判斷規(guī)則

采集終端的停上電事件可根據(jù)自身供電電壓進行判斷，若采集終端完全掉電或供電電壓低于正常運行電壓則可判斷為停電事件。若需要對臺區(qū)的停上電進行檢測，則需在判斷終端停上電的基礎上，進一步結合臺區(qū)內(nèi)電能表的停電信息進行綜合判斷[3]。具體臺區(qū)停電判斷規(guī)則如下：

1）若采集終端檢測到自身供電電壓低于設定的閾值則產(chǎn)生停電事件。

2）產(chǎn)生終端停電事件后，抄讀總表停電事件記錄，若無法采集到電能表的停電事件，則認為電能表已掉電，即認為臺區(qū)停電。

3）產(chǎn)生終端停電事件后，抄讀總表停電事件記錄，電能表返回相關記錄信息，則表示電能表未掉電，認為只是采集終端停電。

2 采集終端停上電功能實現(xiàn)

2.1 采集終端交采電壓采集

交采電壓即為采集終端的供電電壓，采集終端交采電壓的采集如圖1所示。其中，采集終端的電壓互感器PT和電流互感器CT將市電轉化成計量芯片能夠處理的低電壓;計量芯片通過相關算法將低電壓轉換成數(shù)字信號發(fā)送給MCU單元;MCU單元收到數(shù)據(jù)信號后，再通過比例計算得到標準的市電電壓[4]，即采集終端的供電電壓。

2.2 備用電源

采集終端需配備備用電源，當采集終端的外部電源掉電后，通過后備電源供電能維持采集終端短時間內(nèi)正常運行。傳統(tǒng)的采集終端會配備插拔電池作為備用電源，但部分地區(qū)在終端安裝過程中會遺漏插拔電池的安裝，或存在采集終端長時間運行使得插拔電池損壞的情況。采集終端的外部電源一旦掉電后，若備用電源出現(xiàn)故障會導致采集終端立刻關機，從而無法及時將發(fā)生的停電事件上報至主站，影響主站對臺區(qū)停上電情況的監(jiān)控。為了防止上述情況的出現(xiàn)，當前最新版本的采集終端在硬件設計中額外加入了超級電容，與插拔電池一起組成了采集終端的后備電源。相比插拔電池，超級電容的供電更加持久，使用壽命也更長。

2.3 停上電檢測方案

整個停上電檢測過程大致可分為三個部分，分別為停電檢測、上電檢測以及臺區(qū)停上電綜合判斷。傳統(tǒng)的停上電檢測方案具體如下：

1）采集終端停電檢測。

采集終端初次上電檢測：當采集終端重新上電后，判斷本次掉電時間是否超過300 s，若超過300 s且上一次未上報停電事件，則需要向主站補報上一次的停電事件。采集終端停電實時檢測：采集終端啟動后，進入正常運行狀態(tài)后每分鐘實時檢測采集終端的交采供電電壓。一旦有一次交采電壓的值低于所設定的停電閾值，則認為是發(fā)生停電事件。

2）采集終端上電檢測。

采集終端啟動后，進入上電實時監(jiān)控任務，定時對交采返回的供電電壓進行判斷。若交采返回的電壓滿足上電的閾值，則判定當前終端的上電狀態(tài)正常。進一步判斷上一條事件是否為停電事件，若為停電事件則判定此刻終端剛上電，需產(chǎn)生上電事件并上報至主站。若上一條事件為上電事件，則無須再產(chǎn)生上電事件。

3）臺區(qū)停上電綜合判斷。

當發(fā)生停電事件后，進入臺區(qū)停電判定。采集終端通過485端口主動點抄臺區(qū)總表的電壓，若抄讀總表成功且電壓值低于設置的停電閾值電壓，或抄讀總表不成功，則該停電事件判斷為有效，即臺區(qū)停電。

當發(fā)生上電事件后，進入臺區(qū)上電判定。采集終端主動抄讀臺區(qū)485總表電壓，若抄讀總表成功且總表電壓值高于設置的上電閾值電壓則將該上電事件判為有效，即臺區(qū)上電。若抄讀總表成功且電壓值低于設置的上電閾值電壓則判為無效。若終端不能抄讀臺區(qū)485總表電壓再通過485通信下的廣播抄表（優(yōu)先用總表檔案里的協(xié)議類型抄讀，失敗再用其他規(guī)約抄讀），如果能抄到，核對通信地址是否與檔案中總表地址一致，若一致判為有效，不一致或不能抄讀，判為總表未通信，即臺區(qū)仍處于停電狀態(tài)。

上述傳統(tǒng)的停上電檢測方案較好地實現(xiàn)了智能化檢測停上電的功能。主站通過上報的停上電事件能夠分析出是采集終端停電還是臺區(qū)停電。但是在實際應用中會存在許多假停電的情況，比如無須處理的短時停電異常事件、電路瞬時故障或者遙信抖動等情況均會產(chǎn)生停電事件。傳統(tǒng)的停上電方案無法較好地區(qū)分假停電的情況，從而會導致上報假停電事件至主站，影響主站實時掌握臺區(qū)的停上電狀況。并且傳統(tǒng)的停上電檢測方案沒有對備用電源的狀況進行檢測，這使得采集終端的備用電源出現(xiàn)故障時無法得到及時搶修。在備用電源故障的情況下發(fā)生停電事件，采集終端會立刻掉電，導致無法及時上報停電事件至主站。

3 本文方法

傳統(tǒng)停上電檢測方案存在無法處理假停電以及無法獲取備用電源信息的缺陷，本文針對上述缺陷提出了一種精確上報采集終端停上電事件的方法。該方法對停電檢測、上電檢測進行了優(yōu)化，能夠過濾無效和不真實的停上電事件，降低誤報率，從而更加精確地把真實有效的停上電事件上報至主站。同時，該方法增加了備用電源信息統(tǒng)計和停電上報備用電源信息的功能，當發(fā)生停電事件后主站能及時掌握備用電源的健康狀況。具體實現(xiàn)方法如下。

3.1 采集終端停電檢測

采集終端初次上電檢測：與傳統(tǒng)停上電檢測方案保持一致，第一次上電需判斷掉電是否超過300 s且最近一次未上報停電事件，若滿足上述條件則補報一次停電事件。具體流程如圖2所示。

采集終端停電實時檢測：針對實際現(xiàn)場使用中出現(xiàn)的短時停電異常事件、電路瞬時故障或者遙信抖動等原因造成采集終端供電電壓不穩(wěn)定的情況，本文按照預設周期對采集終端的供電電壓即交采電壓進行周期性檢測。

采集終端按照預設周期（每分鐘）統(tǒng)計交采電壓，若出現(xiàn)連續(xù)5次（預設采集次數(shù)，根據(jù)采集終端現(xiàn)場應用情況而定）交采電壓低于所設定的采集終端停電閾值的情況，則認為終端發(fā)生了真實的停電事件。若其中有一次交采電壓不滿足所設置的停電閾值，則認為是假停電，對此類假停電事件不進行停電事件的產(chǎn)生和上報。采集終端停電實時檢測流程如圖3所示。

3.2 采集終端上電檢測

采集終端按照預設周期（每分鐘）統(tǒng)計交采電壓，若連續(xù)5次交采電壓均高于所設定的采集終端上電閾值，則認為采集終端當前處于上電狀態(tài)。進一步查詢上一次事件是否為停電事件，若上一次為停電事件則生成上電事件上報至主站。若上一次為上電事件，則表示采集終端已產(chǎn)生過上電事件，不再重復產(chǎn)生。采集終端上電檢測流程如圖4所示。

3.3 采集終端備用電源信息統(tǒng)計與上報

新版采集終端的備用電源包括插拔電池和超級電容，本文方法增加了對備用電源包括插拔電池和超級電容信息的實時統(tǒng)計與上報，當采集終端判定發(fā)生停電事件后，立刻上報備用電源的電壓。發(fā)生停電時主站可根據(jù)收到的備用電源的電壓值判斷備用電源的健康狀態(tài)，是否欠壓或失壓，以便采取相關維修措施。當采集終端發(fā)生停電事件后，記錄下后備電源的供電時長，采集終端上電后上報上電事件，同時將上一次備用電源的供電時長上報至主站，以便主站掌握備用電源供電時長是否滿足標準要求。采集終端備用電源檢測流程如圖5所示。

3.4 臺區(qū)停上電綜合判斷

沿用傳統(tǒng)停上電方案中的方式對臺區(qū)停上電進行綜合判斷。

3.5 停上電閾值參數(shù)未設置或設置錯誤

在采集終端現(xiàn)場運行過程中發(fā)現(xiàn)部分地區(qū)存在停上電閾值參數(shù)設置錯誤或沒有設置的情況，直接影響到了采集終端的停上電判斷邏輯，無法實現(xiàn)正常的停上電檢測功能。針對現(xiàn)場存在的這一類問題，本文提出對設置的停上電閾值進行合法性判斷。若設置的停上電閾值非法或者沒有進行設置，則采用以下默認的方式進行停上電閾值計算：

停電閾值=采集終端額定電壓×60%

上電閾值=采集終端額定電壓×80%

4 結束語

本文對停上電事件進行了深入分析，傳統(tǒng)停上電檢測方案無法較好地處理某些地區(qū)變壓器供電電壓波動較大或者其他現(xiàn)場原因、硬件原因等造成的供電電壓不穩(wěn)定的情況，從而會導致停上電事件誤報，影響各地市局的指標考核。本文針對這一問題，結合采集終端的實際使用情況，對傳統(tǒng)停上電檢測方案中的停電檢測和上電檢測進行了優(yōu)化，通過對采集終端的供電電壓預設采集周期和檢測次數(shù)過濾掉因電壓抖動造成的停上電誤報。

采集終端的備用電源在終端掉電后起到了臨時供電的重要作用，本文提出的方案對采集終端的備用電源進行了檢測，并且在發(fā)生停電事件時將相關信息上報至主站，供主站及時掌握采集終端備用電源的使用情況，能預防采集終端外部電源掉電后立刻關機，從而導致不能及時上報重要數(shù)據(jù)至主站。

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收稿日期：2024-05-13

作者簡介：徐亮（1994—），男，浙江寧波人，碩士，研究方向：電力智能采集系統(tǒng)。