電力采集系統(tǒng)故障時(shí)刻精度的提高方法

李群，王塞北，單常書(shū)

摘 要：本文對(duì)電力系統(tǒng)故障發(fā)生點(diǎn)與原因進(jìn)行分析，并在問(wèn)題的探究中尋找提高電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)精度的方法，首先對(duì)電力采集系統(tǒng)運(yùn)行的流程與概念進(jìn)行論述，然后提出其中可能會(huì)潛藏的問(wèn)題，最后結(jié)合問(wèn)題的原因針對(duì)性的提出了提高精度的方法。

關(guān)鍵詞：電力采集系統(tǒng)；采集時(shí)刻精度；系統(tǒng)故障分析

自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集是時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物，這種采集方式給采集工作帶來(lái)便利的同時(shí)，也隨時(shí)間的推移衍生出了更多問(wèn)題。其中最為突出的一個(gè)問(wèn)題就是自動(dòng)化電力采集系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)作的過(guò)程中無(wú)法對(duì)精度進(jìn)行保障，本文針對(duì)這個(gè)問(wèn)題的解決進(jìn)行了方法論述。

1 電力采集系統(tǒng)的具體介紹

首先，從電能表方面進(jìn)行分析，電能表是通過(guò)RS-485口上傳至采集器，數(shù)據(jù)可凍結(jié)供工人集抄，也可網(wǎng)絡(luò)上傳集中器，可多種通信方式傳輸?shù)较到y(tǒng)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(shè)備，是本集抄系統(tǒng)的主要設(shè)備之一。其作用是采集多個(gè)表計(jì)的電脈沖信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信息記錄保存，故稱(chēng)數(shù)據(jù)采集器簡(jiǎn)稱(chēng)采集器。在系統(tǒng)中，它通過(guò)RS-485通信電纜或220V電力線(xiàn)載波與集中器通信。接收集中器發(fā)來(lái)的各種命令，向集中器傳送所記錄的用戶(hù)表計(jì)數(shù)據(jù)及狀態(tài)。采集器還可通過(guò)紅外通訊接口，在現(xiàn)場(chǎng)與手抄器通信，接受手抄器發(fā)出的各種命令，傳送采集器所記錄的各種數(shù)據(jù)。采集器采用EEPROM組成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，采用最新時(shí)鐘芯片。

2 關(guān)于電力系統(tǒng)故障的分析

電力系統(tǒng)在信息采集的過(guò)程中，如果發(fā)生故障，那么故障就會(huì)以暫態(tài)數(shù)據(jù)交換的形式進(jìn)行記錄，故障發(fā)生過(guò)程中的產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是穩(wěn)定數(shù)據(jù)，但是待故障發(fā)生以后，數(shù)據(jù)就會(huì)直接轉(zhuǎn)換為暫態(tài)數(shù)據(jù)了，可以對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行影響的兩個(gè)因素是采樣系統(tǒng)電氣傳輸特性引入相移與采樣頻率，這兩個(gè)影響因素在電力數(shù)據(jù)精度故障中較為常見(jiàn)。電力系統(tǒng)的電壓與頻率是可以從穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)渡到暫態(tài)狀態(tài)，這樣的過(guò)程也是電力系統(tǒng)運(yùn)作出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)才會(huì)有。一般情況下，導(dǎo)致電力系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題的原因一般有兩個(gè)，一是斷路，二是短路。故障出現(xiàn)時(shí)，電路會(huì)直接從一種狀態(tài)過(guò)渡到另一種狀態(tài)，這個(gè)變化的過(guò)程被稱(chēng)作是暫態(tài)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程主要分為兩種，一個(gè)是電磁暫態(tài)，一個(gè)是機(jī)電暫態(tài)，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，故障產(chǎn)生的信號(hào)就會(huì)非常復(fù)雜。

3 短路對(duì)電力系統(tǒng)的危害

電力系統(tǒng)一旦發(fā)生短路，產(chǎn)生的危害是非常大的，這樣的狀況對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行與電氣設(shè)備安全都會(huì)造成威脅。短路突然發(fā)生時(shí)，會(huì)使電源供電的阻抗減小，短路的暫態(tài)過(guò)程也會(huì)在這時(shí)出現(xiàn)，暫態(tài)過(guò)程中會(huì)使短路線(xiàn)路中的電流值突然增大，并且數(shù)值是額定電流的很多倍。此時(shí)短路點(diǎn)距發(fā)電機(jī)電氣距離的遠(yuǎn)近也會(huì)有不同的表現(xiàn)，距離越近短路電線(xiàn)中的電流越大。比如短路發(fā)生在發(fā)電機(jī)的某端，通過(guò)的定子回路的電流最大的瞬間值可能會(huì)達(dá)到發(fā)電機(jī)平時(shí)額定電流的10到15倍，而此時(shí)在大容留系統(tǒng)中通過(guò)的電流可達(dá)到幾萬(wàn)甚至是十幾萬(wàn)安培。短路點(diǎn)的電弧在此時(shí)很有很可能會(huì)將電氣設(shè)備給燒壞。其次，短路電流產(chǎn)生的熱能可能會(huì)將導(dǎo)體與絕緣體給燒壞。電力系統(tǒng)在發(fā)生故障時(shí)，其時(shí)刻的精度就會(huì)產(chǎn)生紊亂的現(xiàn)象，有些人就會(huì)利用的這點(diǎn)漏洞進(jìn)行偷電的行為，偷電不僅會(huì)對(duì)國(guó)家的利益產(chǎn)生傷害，對(duì)于社會(huì)的公共秩序的維護(hù)也會(huì)產(chǎn)生不利的影響。所以在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并做出處理，爭(zhēng)取在第一時(shí)間將問(wèn)題處理掉，避免因過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的停電給用電用戶(hù)的生活帶來(lái)影響。提高處理問(wèn)題的效率也是為了防止一些不法分子故障過(guò)程中盜取電能，傷害人民與國(guó)家的利益。短路還會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)中電壓降低，特別是靠近短路點(diǎn)處電壓下降很最多，結(jié)果可能使部分用戶(hù)的供電受到破壞?？赡芤鸩⒘羞h(yuǎn)行的發(fā)電機(jī)失去同步系統(tǒng)中發(fā)生短路相當(dāng)于改變了網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，必然引起系統(tǒng)中功率分布的變化，發(fā)電機(jī)輸出功率也相應(yīng)地變化。當(dāng)電力系統(tǒng)的精度出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，如果電力供電企業(yè)并沒(méi)有及時(shí)察覺(jué)到問(wèn)題的存在，就會(huì)給一些投機(jī)取巧的人留下機(jī)會(huì)，做出偷電漏電的行為，這種行為嚴(yán)重?fù)p害了電力企業(yè)的利益，同時(shí)還破壞了社會(huì)秩序的穩(wěn)定與公平。

4 采集時(shí)刻精度分析

針對(duì)電量的數(shù)據(jù)采集，是電力設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化最為重要且明顯的一分特點(diǎn)，在自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中，效果最為突出的一個(gè)就是交流采樣，這種采樣方式的優(yōu)勢(shì)是時(shí)效性強(qiáng)、相位失真概率小、資金占用少等，同時(shí)在系統(tǒng)維護(hù)上，也可減輕工作人員的任務(wù)負(fù)擔(dān)，使用最少的消耗，獲得更多的效果。這些優(yōu)勢(shì)讓交流采樣形式的數(shù)據(jù)采集工作得到了較大范圍的推廣，與此同時(shí)，加上集成電路計(jì)算機(jī)技術(shù)的輔助，交流采樣的算法復(fù)雜與不夠精確的問(wèn)題都得到了較為的妥善的解決，這也是交流采樣形式的數(shù)據(jù)獲取方式會(huì)在未來(lái)將直流取樣方法給取代的原因。

5 數(shù)據(jù)采集的方法對(duì)比

實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)就是數(shù)據(jù)采集。但是想要準(zhǔn)確并且快速的將系統(tǒng)中的各個(gè)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(shí)時(shí)關(guān)注的原因。采樣信號(hào)的不同將采樣方法分為兩大類(lèi)，第一種是直流采樣，直流采樣是將電流信號(hào)或是交流電壓轉(zhuǎn)換為0到5伏的直流電壓，這樣的轉(zhuǎn)換方法的優(yōu)勢(shì)在于算法異常簡(jiǎn)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(diǎn)是投資較大且設(shè)備維護(hù)上操作較為復(fù)雜，在信號(hào)采集的時(shí)效性上也差，因此在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用會(huì)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(zhuǎn)化為交流電壓，在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。優(yōu)勢(shì)是時(shí)效性好，相位失真小，并且相對(duì)于直流采樣所花費(fèi)的錢(qián)數(shù)也少。在機(jī)器設(shè)備的維護(hù)的操作上也較為簡(jiǎn)單方便。缺點(diǎn)是算法較為復(fù)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(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)下，還能保障采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集工作的精度，技術(shù)人員首先要做到的就是將電量數(shù)值的平衡工作給做好，通俗來(lái)說(shuō)就是電能可以隨時(shí)對(duì)線(xiàn)路的負(fù)荷發(fā)生變化進(jìn)行平衡性調(diào)節(jié)。如果無(wú)法事先對(duì)系統(tǒng)的負(fù)荷變化進(jìn)行預(yù)測(cè)，那么電能就可能隨著系統(tǒng)的無(wú)法主動(dòng)適應(yīng)，造成大量的浪費(fèi)，機(jī)組組合方式得到專(zhuān)業(yè)性的調(diào)整與核對(duì)以后，就可以直接對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行起到較為全面的保護(hù)，最大限度降低機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的電路短路或是斷路問(wèn)題。

7 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上對(duì)電力采集系統(tǒng)故障時(shí)刻精度故障原因與提升措施分析，可以從中獲得的經(jīng)驗(yàn)是電力采集系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)作過(guò)程中十分復(fù)雜，同時(shí)影響精度的因素較多。為了從根本上提升電力企業(yè)的綜合效益進(jìn)行提升，工作人員應(yīng)以成本核算作為主要內(nèi)容，采取措施度電力企業(yè)運(yùn)作的穩(wěn)定進(jìn)行保證，以此提升電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

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