電能量采集系統遠程抄表的故障判別與分析

張 捷，宋曉旭，李素蘭

(1.國網上海市電力公司市北供電公司，上海 200072；2.上海欣能信息科技發展有限公司，上海 200025)

建設智慧城市已成為當今世界城市發展的趨勢，智能電網是智慧城市的基礎和依托。電能量采集系統是智能電網的核心要素之一，利用計算機技術，由各類自動化裝置以及現代通信網絡組成。它對用電信息進行采集、處理和監控，具有自動采集用電量、異常計量事件報警、用電分析和管理等功能[1]。但是錯綜復雜的網絡環境以及品類繁多的自動化設備也產生了復雜的故障現象，需要投入人力物力頻繁消缺。本文旨在研究一種利用系統現有的采集信息，通對通信狀態進行分析，自動化判斷故障的方法，指導運維人員快速消缺，提高電能量采集系統穩定性。

1 電能量采集系統運行情況

1.1 系統建設

圖1 電能量采集系統拓撲圖

電能量采集系統是國網上海市電力公司調度控制中心面向變電站電能量數據采集及相關應用的在運系統。系統自2005年4月開始建設，截至目前己建設成為能采集外省關口數據、電廠數據，以及全部國網上海市電力公司35 kV及以上變電站電能表電量的龐大系統，系統拓撲見圖1。該系統的建立極大地降低了供電企業的人力成本，避免了人工抄表的弊端，有利于節能降損工作，為用電管理提供了科學依據[2]，可以對掌握上海電網實時運行狀況提供數據支持，是供電量預測、線損計算等應用的重要數據來源。

電廠數據和外省關口數據均取自別的系統和數據庫，只是數據文件的傳輸。變電站電量數據則是系統主站通過網絡鏈路連接到變電站內系統子站電能量采集終端讀取電能表內數據。

1.2 運維情況

隨著接入系統的電能表和采集終端不斷增加，網絡節點增多，出現采集故障的數量也與日俱增，都需要逐條分析消缺，運維工作也日趨嚴峻。電能量采集系統簡易拓撲圖如圖2所示。由圖2可見，電能計量系統是集電能表計、電能量數據采集終端、通信網絡、主站服務器于一體,全面實現電量數據采集、計算、統計分析等功能的自動化系統。其中，任意設備(電能表，電能量采集終端)，任意條鏈路(電表到終端的通信線，終端到主站端的通信鏈路)，只要發生故障都會影響到電量數據的采集，需要進站去查看消缺。

圖2 電能量采集系統簡易拓撲圖

目前系統能給出的關于故障的提示如下：①整站通信不通；②電表通信不通；③電表沒有數據；④電表時間不對。對無法精確定位故障點，還需要人工利用測試工具和經驗判斷，甚至進站才能發現問題，對運維人員工作經驗要求高，導致消缺效率低下，從而影響整個電能量采集系統的穩定性和可靠性。

2 故障自動判斷與分析實現方法

電網在運行過程中會產生并積累大量的數據，如各種狀態量數據、設備數據、電量數據等，大部分的數據在其利用周期結束之后就無法再繼續創造價值，只能保存在各種存儲介質當中無人問津。利用大數據技術將企業數據重復使用，通過對這些數據的識別分析提升狀態檢修管理能力[3]。

在電能量采集系統中，利用系統現有資源，在原有故障提示基礎上，對采集失敗做進一步故障判斷和原因分析，指導運維人員快速定位故障和處理，提高了消缺效率，從而保證電能量采集系統的穩定性和可靠性。

系統每天存儲的數據除了電量數據還有每一塊電能表無論采集成功或是失敗都會產生的通信數據。先總結電能量采集系統中電能表數據采集失敗的原因，包括電能表數據突變、電能表對時失敗等現象，然后研究分析每天的采集通信報文，找到故障現象對應的日志數據，作為判斷的依據，編寫一套算法，對采集失敗的計量點進行故障判斷和原因分析，最終以報表的形式呈現，一一列明故障原因，指導消缺。

本方案涉及數據庫里3張表(見表1至表3)，每塊電表在數據庫中有一個唯一的測點編號作為關聯字段。

表1 測點信息表

表2 通信故障日志表

表3 通信報文日志表

通過總結可以將故障類型分為3類。

(1) 通信故障：讀取測點信息表中Last_conn中的時間和當天0點比較，小于這個時間說明今天沒有通信過，判斷為通信故障。

(2) 表計數據故障：讀取測點信息表中Last_load的時間和當天0點比較，小于這個時間說明當天數據未采集，判斷為通信故障。

(3) 表計時間故障：讀取測點信息表中Evt_state的值，如果是1判斷為表計時間故障。

對上一步已經判斷出故障類型的測點進一步分析故障原因，時間故障的測點不再進一步分析，因為時間故障本身就是原因。

故障類型分析流程見圖3。

通過分析可知，將故障原因分為5類。

(1) ping不通：讀取通信故障日志表中Type的值，如果是1判斷為ping電能量采集終端地址失敗，提示從網絡和終端故障兩方面著手消缺。

(2) 端口連接失敗：讀取通信故障日志表中Type的值，如果是2判斷為連接端口失敗，提示終端某個端口故障，需要更換。

(3) 無應答：讀取通信故障日志表中Type的值，如果是3繼續讀取通信報文日志表中ERR_type的值，如果是1判斷為電表對主站下發的報文么有應答，提示該電表通信中斷。

(4) 報文異常：讀取通信故障日志表中Type的值，如果是3繼續讀取通信報文日志表中ERR_type的值，如果是>1判斷為電表回復主站的報文異常。

(5) 表計本身問題：讀取通信故障日志表中Type的值，如果沒有值則判斷為表計本身問題。

故障原因分析流程圖見圖4。

圖3 故障類型分析流程圖

圖4 故障原因分析流程圖

3 結語

通過系統分析采集失敗的通信數據，對失敗原因自動分類，該方法填補了電能量采集系統中數據采集失敗智能故障診斷的空白。與現有的系統故障提示相比，該方法基于海量電能量采集系統電量和通信數據，將數據采集失敗分析工作由人工主觀靠經驗分析轉變為系統客觀分析，使故障判別結果定位更精準，分析更細致，大大縮小了故障排查范圍。該方法使用簡便，根據診斷結果

可以直接指導運維人員進站消缺，提高了消缺效率，達到了提供系統穩定性的目的。