電能計量裝置異常數(shù)據(jù)動態(tài)辨識及處理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

黃東蘭

（廣東電網(wǎng)有限責任公司茂名供電局，廣東 茂名 525000）

1 系統(tǒng)構造

電能計量裝置異常數(shù)據(jù)動態(tài)辨識及處理系統(tǒng)建設基于Java+C++跨平臺技術，屬于相對獨立的異常數(shù)據(jù)實時分析系統(tǒng)，包括統(tǒng)計報表管理、設備檔案管理、計量故障專家?guī)臁惓?shù)據(jù)分析模型共四個模塊。該系統(tǒng)具備多類型的數(shù)據(jù)分析模型，同時安裝了高速通信接口，可以實現(xiàn)與營銷系統(tǒng)、計量自動化系統(tǒng)的對接，以及數(shù)據(jù)相互實時傳輸。通過構建電能自動化計量故障診斷模型，實現(xiàn)了電能量數(shù)據(jù)實時分析，對采集的用戶計量裝置數(shù)據(jù)進行自動檢測和動態(tài)辨識，并根據(jù)判斷的異常情況給出處理建議，方便計量運維人員針對性進行現(xiàn)場處理，實現(xiàn)電能量數(shù)據(jù)異常監(jiān)測和故障處理閉環(huán)管理，大大提升了電能量數(shù)據(jù)分析和計量運維工作效率[1]。系統(tǒng)構造如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)構造圖

2 建立完善的數(shù)據(jù)實時動態(tài)辨析體制

該系統(tǒng)每天在00:00:00進行同步，以小時為周期，按照固定要求的格式來采集自動化的實時電量（實時表碼）數(shù)據(jù)、日凍結數(shù)據(jù)、瞬時量數(shù)據(jù)和日電量數(shù)據(jù)，同時將這些數(shù)據(jù)存儲到服務器中，然后由系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行隨機抽取。其中，實時電量1 h下載一次，10 min內(nèi)完成數(shù)據(jù)的判斷和解析并存入相應的數(shù)據(jù)庫。日電量24 h下載一次，30 min內(nèi)完成判斷和解析并存入到相應數(shù)據(jù)庫。采集數(shù)據(jù)結果包括如下3種。（1）檔案：用電類別、用戶編號、測量類型、用戶名稱、用戶級別、計量點編號、應用類型、計量點名稱、故障狀態(tài)、額定電壓、供電所名稱及變壓器編號。（2）電能量：反無功功率（峰、平、谷）、最大需量、反無功功率（總）、正有功功率（總）、反有功功率（峰、平、谷）、反有功功率（總）和正無功功率（峰、平、谷）等。（3）瞬時量：功率因數(shù)（A，B，C相）、有功功率（總）、功率因數(shù)（總）、有功功率（A，B，C相）、電流（A，B，C相）、無功功率（A，B，C相）和電壓（A，B，C相）。該自動化計量系統(tǒng)用戶信息是根據(jù)電能量數(shù)據(jù)用戶計量裝置測量點進行一戶一采集，進而構建模型，自動化計量系統(tǒng)根據(jù)建模關系來進行異常數(shù)據(jù)分析。系統(tǒng)后臺根據(jù)設定的故障判斷規(guī)則庫自動對電量數(shù)據(jù)進行計算以及環(huán)比、同比等對比分析診斷，將診斷完成的數(shù)據(jù)直接存入數(shù)據(jù)庫，如果數(shù)據(jù)被定義為異常數(shù)據(jù)，可在操作界面進行查詢處理。

3 建立異常數(shù)據(jù)監(jiān)測模型

3.1 根據(jù)用戶類別和數(shù)據(jù)類型進行建立

根據(jù)我國現(xiàn)行相關電力技術管理規(guī)程要求，按照電力的傳輸和分配，供電企業(yè)電力網(wǎng)分為主配網(wǎng)；運行中的電能計量裝置按其所計量電能量的多少和計量對象的重要性分類如下。I類：月平均用電量5×106kW·h及以上或變壓器容量為10 000 kVA及以上的高壓計費用戶等。Ⅱ類：月平均用電量1×105kW·h及以上或變壓器容量為315 kVA及以上的計費用戶、100 MW以下發(fā)電機。Ⅲ類：月平均用電量1×105kW·h及以上或變壓器容量為315 kVA及以上的計費用戶、100 MW以下發(fā)電機。Ⅳ類：負荷容量為3l5 kVA以下的計費用戶、發(fā)供電企業(yè)內(nèi)部經(jīng)濟技術指標分析、考核用的電能計量裝置。因此，本系統(tǒng)設計了診斷異常展示頁面分專變用戶異常統(tǒng)計、公變用戶異常統(tǒng)計、低壓集抄用戶異常以及綜合統(tǒng)計共4個模塊[2]。

3.2 設定優(yōu)先等級判斷機制

根據(jù)現(xiàn)場設備維運情況可將數(shù)據(jù)異常優(yōu)先等級分為3級。第1級為數(shù)據(jù)有效性對比，主要是對采集的瞬時量和電量數(shù)據(jù)進行正確性分析。第2級為歷史數(shù)據(jù)對比，經(jīng)過第1級數(shù)據(jù)有效性對比之后，接下來與歷史同期數(shù)據(jù)進行比對，通過二次對比發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)。第3級為異常規(guī)則庫故障條件比對，進一步細化故障的判斷條件和分析依據(jù)。

4 建立完善的異常數(shù)據(jù)判斷規(guī)則庫

4.1 建立計量故障判斷規(guī)則庫

根據(jù)現(xiàn)場計量運維專家經(jīng)驗以及故障計量設備運行特征，設置計量故障規(guī)則庫，形成完善的計量故障判斷規(guī)則庫。計量人員按不同故障類型分類檢索出詳細的計量設備故障用戶清單，同時根據(jù)用戶計量設備出現(xiàn)故障的頻率以及緊急程度進行分類，針對性對故障計量設備的運行數(shù)據(jù)進行核查，并進一步分析計量設備主要故障和故障率，從而獲取針對性的解決方案，實現(xiàn)提高現(xiàn)場故障快速排查處理效率[3]。

4.2 建立完備的故障模型庫

（1）失流失壓故障。額定電壓為100 V電能表接線方式為三相三線，額定電壓為57.7 V或220 V電能表接線方式為三相四線。其中三相三線電能表只有A相和C相有電流電壓值，因此，對于安裝接線方式為三相三線電能表用戶，A相或C相電壓正常范圍為90%Un＜任意一項＜110%Un（Un為額定電壓），數(shù)值偏小時為“A相或C相電壓失壓”，數(shù)值偏大時為“A相或C相電壓越限值”；對于安裝接線方式為三相四線電能表用戶，A相、B相或C相電壓正常范圍為90%Un＜任意一項＜110%Un（Un為額定電壓），數(shù)值偏小時為“A相、B相或C相電壓失壓”，數(shù)值偏大時為“A相、B相或C相電壓越限值”。為了避免專公變用戶失流失壓誤判和漏判，失流故障判斷模型按計量方式又細分高供高計判斷和高供低計判斷，高供高計大電量用戶按電流不平衡異常判斷，高供低計小電量用戶按電流連續(xù)為零進行判斷。

（2）有功功率異常。通過有功功率異常判斷電能表現(xiàn)場接線錯誤用戶，取計量自動化采集的專公變用戶連續(xù)幾天數(shù)據(jù)進行判斷，三相總功率與分相功率和之比大于或等于100%，即（A相正向有功功率+B相正向有功功率+C相正向有功功率）-正向有功總功率））/正向有功總功率＞100%，并且數(shù)據(jù)異常率占比達到20%判斷為異常。為了避免用戶容性過補償?shù)纫鸬挠泄β十惓Ｕ`判，只判斷總功率因數(shù)大于0.5的數(shù)據(jù)，確保有功功率異常數(shù)據(jù)判斷的準確性。

（3）低壓集抄用電戶反向計量異常。通過低壓集抄用電戶反向表碼變化異常診斷出低壓用電戶計量回路接線錯誤和電能表故障等；根據(jù)低壓集抄用電戶某段時間反向表碼變化值大于設定的閥值，并且同時間段正向表碼變化值與反向表碼變化值差異率小于或等于設定的閥值判斷為異常。

5 數(shù)據(jù)動態(tài)辨識統(tǒng)計分析

5.1 數(shù)據(jù)動態(tài)辨識的實現(xiàn)

電能計量裝置異常數(shù)據(jù)動態(tài)辨識及處理系統(tǒng)，通過對采集到的電能量數(shù)據(jù)經(jīng)過異常數(shù)據(jù)分析模塊進行分析，即可出具電能量異常數(shù)據(jù)，并且可實現(xiàn)根據(jù)異常數(shù)據(jù)分析結果進行自動統(tǒng)計，其中包括故障類型、異常出現(xiàn)次數(shù)和處理完成數(shù)量統(tǒng)計。該系統(tǒng)不僅可以根據(jù)應用需要動態(tài)對異常數(shù)據(jù)查詢格式進行調整和增加，而且可以根據(jù)計量設備運行特征變化動態(tài)修改異常診斷規(guī)則庫，進一步減少計量異常誤判、漏判情況出現(xiàn)，在電能量數(shù)據(jù)異常管理工作領域實現(xiàn)精益求精。

5.2 應用效果分析

該系統(tǒng)所在應用轄區(qū)內(nèi)可以實現(xiàn)專變用戶、廠站共1.5×104個電能表電能量數(shù)據(jù)分析，同時生成了電能量數(shù)據(jù)異常告警。根據(jù)對歷史月份電能量異常數(shù)據(jù)分析查詢結果可知，由電能量數(shù)據(jù)異常分析系統(tǒng)一年內(nèi)可以診斷出失壓失流等約5 640宗電能量數(shù)據(jù)異常，實現(xiàn)了及時發(fā)現(xiàn)計量設備異常運行情況，有效規(guī)避了漏報帶來的經(jīng)濟損失，一年可追補電量約210 529 kW·h。

6 結 論

電能計量裝置異常數(shù)據(jù)動態(tài)辨識及處理系統(tǒng)的應用不僅有效規(guī)避了計量自動化系統(tǒng)的漏判、誤判，而且更加及時發(fā)現(xiàn)計量異常問題，縮短計量設備異常運行時間，降低用戶投拆率，降低因計量問題導致營銷差錯的風險，助力營銷計量運維管理升級轉型。