電力采集系統故障時刻精度的提高方法

李群，王塞北，單常書

摘 要：本文對電力系統故障發生點與原因進行分析，并在問題的探究中尋找提高電力系統數據精度的方法，首先對電力采集系統運行的流程與概念進行論述，然后提出其中可能會潛藏的問題，最后結合問題的原因針對性的提出了提高精度的方法。

關鍵詞：電力采集系統；采集時刻精度；系統故障分析

自動化數據采集是時代發展的產物，這種采集方式給采集工作帶來便利的同時，也隨時間的推移衍生出了更多問題。其中最為突出的一個問題就是自動化電力采集系統在實際運作的過程中無法對精度進行保障，本文針對這個問題的解決進行了方法論述。

1 電力采集系統的具體介紹

首先，從電能表方面進行分析，電能表是通過RS-485口上傳至采集器，數據可凍結供工人集抄，也可網絡上傳集中器，可多種通信方式傳輸到系統的主站完成采集功能。其次，采集器則是微處理器控制的職能設備，是本集抄系統的主要設備之一。其作用是采集多個表計的電脈沖信號，并轉換成數字數據信息記錄保存，故稱數據采集器簡稱采集器。在系統中，它通過RS-485通信電纜或220V電力線載波與集中器通信。接收集中器發來的各種命令，向集中器傳送所記錄的用戶表計數據及狀態。采集器還可通過紅外通訊接口，在現場與手抄器通信，接受手抄器發出的各種命令，傳送采集器所記錄的各種數據。采集器采用EEPROM組成數據存儲單元，采用最新時鐘芯片。

2 關于電力系統故障的分析

電力系統在信息采集的過程中，如果發生故障，那么故障就會以暫態數據交換的形式進行記錄，故障發生過程中的產生的數據是穩定數據，但是待故障發生以后，數據就會直接轉換為暫態數據了，可以對原始數據進行影響的兩個因素是采樣系統電氣傳輸特性引入相移與采樣頻率，這兩個影響因素在電力數據精度故障中較為常見。電力系統的電壓與頻率是可以從穩定狀態過渡到暫態狀態，這樣的過程也是電力系統運作出現問題時才會有。一般情況下，導致電力系統出現問題的原因一般有兩個，一是斷路，二是短路。故障出現時，電路會直接從一種狀態過渡到另一種狀態，這個變化的過程被稱作是暫態過程，這個過程主要分為兩種，一個是電磁暫態，一個是機電暫態，當電力系統發生故障時，故障產生的信號就會非常復雜。

3 短路對電力系統的危害

電力系統一旦發生短路，產生的危害是非常大的，這樣的狀況對電力系統的正常運行與電氣設備安全都會造成威脅。短路突然發生時，會使電源供電的阻抗減小，短路的暫態過程也會在這時出現，暫態過程中會使短路線路中的電流值突然增大，并且數值是額定電流的很多倍。此時短路點距發電機電氣距離的遠近也會有不同的表現，距離越近短路電線中的電流越大。比如短路發生在發電機的某端，通過的定子回路的電流最大的瞬間值可能會達到發電機平時額定電流的10到15倍，而此時在大容留系統中通過的電流可達到幾萬甚至是十幾萬安培。短路點的電弧在此時很有很可能會將電氣設備給燒壞。其次，短路電流產生的熱能可能會將導體與絕緣體給燒壞。電力系統在發生故障時，其時刻的精度就會產生紊亂的現象，有些人就會利用的這點漏洞進行偷電的行為，偷電不僅會對國家的利益產生傷害，對于社會的公共秩序的維護也會產生不利的影響。所以在電力系統發生故障時，要及時發現問題并做出處理，爭取在第一時間將問題處理掉，避免因過長時間的停電給用電用戶的生活帶來影響。提高處理問題的效率也是為了防止一些不法分子故障過程中盜取電能，傷害人民與國家的利益。短路還會引起網絡中電壓降低，特別是靠近短路點處電壓下降很最多，結果可能使部分用戶的供電受到破壞。可能引起并列遠行的發電機失去同步系統中發生短路相當于改變了網絡的結構，必然引起系統中功率分布的變化，發電機輸出功率也相應地變化。當電力系統的精度出現問題時，如果電力供電企業并沒有及時察覺到問題的存在，就會給一些投機取巧的人留下機會，做出偷電漏電的行為，這種行為嚴重損害了電力企業的利益，同時還破壞了社會秩序的穩定與公平。

4 采集時刻精度分析

針對電量的數據采集，是電力設備實現自動化最為重要且明顯的一分特點，在自動化數據采集的過程中，效果最為突出的一個就是交流采樣，這種采樣方式的優勢是時效性強、相位失真概率小、資金占用少等，同時在系統維護上，也可減輕工作人員的任務負擔，使用最少的消耗，獲得更多的效果。這些優勢讓交流采樣形式的數據采集工作得到了較大范圍的推廣，與此同時，加上集成電路計算機技術的輔助，交流采樣的算法復雜與不夠精確的問題都得到了較為的妥善的解決，這也是交流采樣形式的數據獲取方式會在未來將直流取樣方法給取代的原因。

5 數據采集的方法對比

實現電力系統自動化的一個重要的環節就是數據采集。但是想要準確并且快速的將系統中的各個模擬電量給采集到不是一件容易的事，這也是電力工作者實時關注的原因。采樣信號的不同將采樣方法分為兩大類，第一種是直流采樣，直流采樣是將電流信號或是交流電壓轉換為0到5伏的直流電壓，這樣的轉換方法的優勢在于算法異常簡單且濾波也很容易獲得，但是凡事都有兩面性，直流采樣的缺點是投資較大且設備維護上操作較為復雜，在信號采集的時效性上也差，因此在電力系統中的應用會受到一定程度上的限制。

第二種是交流采樣的方法，這種方法的的工作原理是將直流量轉化為交流電壓，在進行數據采集。優勢是時效性好，相位失真小，并且相對于直流采樣所花費的錢數也少。在機器設備的維護的操作上也較為簡單方便。缺點是算法較為復雜，精度的控制上也不是很好。

6 提高精度的方法

想要電力系統在穩定運行的狀態下，還能保障采集系統的數據采集工作的精度，技術人員首先要做到的就是將電量數值的平衡工作給做好，通俗來說就是電能可以隨時對線路的負荷發生變化進行平衡性調節。如果無法事先對系統的負荷變化進行預測，那么電能就可能隨著系統的無法主動適應，造成大量的浪費，機組組合方式得到專業性的調整與核對以后，就可以直接對系統的穩定運行起到較為全面的保護，最大限度降低機組運行過程中可能出現的電路短路或是斷路問題。

7 結束語

通過以上對電力采集系統故障時刻精度故障原因與提升措施分析，可以從中獲得的經驗是電力采集系統在實際運作過程中十分復雜，同時影響精度的因素較多。為了從根本上提升電力企業的綜合效益進行提升，工作人員應以成本核算作為主要內容，采取措施度電力企業運作的穩定進行保證，以此提升電力企業的經濟與社會效益。

參考文獻

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