電能量采集系統(tǒng)遠(yuǎn)程抄表的故障判別與分析

張 捷，宋曉旭，李素蘭

(1.國(guó)網(wǎng)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(fā)展有限公司，上海 200025)

建設(shè)智慧城市已成為當(dāng)今世界城市發(fā)展的趨勢(shì)，智能電網(wǎng)是智慧城市的基礎(chǔ)和依托。電能量采集系統(tǒng)是智能電網(wǎng)的核心要素之一，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，由各類(lèi)自動(dòng)化裝置以及現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)組成。它對(duì)用電信息進(jìn)行采集、處理和監(jiān)控，具有自動(dòng)采集用電量、異常計(jì)量事件報(bào)警、用電分析和管理等功能[1]。但是錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以及品類(lèi)繁多的自動(dòng)化設(shè)備也產(chǎn)生了復(fù)雜的故障現(xiàn)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(tǒng)現(xiàn)有的采集信息，通對(duì)通信狀態(tài)進(jìn)行分析，自動(dòng)化判斷故障的方法，指導(dǎo)運(yùn)維人員快速消缺，提高電能量采集系統(tǒng)穩(wěn)定性。

1 電能量采集系統(tǒng)運(yùn)行情況

1.1 系統(tǒng)建設(shè)

圖1 電能量采集系統(tǒng)拓?fù)鋱D

電能量采集系統(tǒng)是國(guó)網(wǎng)上海市電力公司調(diào)度控制中心面向變電站電能量數(shù)據(jù)采集及相關(guān)應(yīng)用的在運(yùn)系統(tǒng)。系統(tǒng)自2005年4月開(kāi)始建設(shè)，截至目前己建設(shè)成為能采集外省關(guān)口數(shù)據(jù)、電廠數(shù)據(jù)，以及全部國(guó)網(wǎng)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(tǒng)，系統(tǒng)拓?fù)湟?jiàn)圖1。該系統(tǒng)的建立極大地降低了供電企業(yè)的人力成本，避免了人工抄表的弊端，有利于節(jié)能降損工作，為用電管理提供了科學(xué)依據(jù)[2]，可以對(duì)掌握上海電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況提供數(shù)據(jù)支持，是供電量預(yù)測(cè)、線損計(jì)算等應(yīng)用的重要數(shù)據(jù)來(lái)源。

電廠數(shù)據(jù)和外省關(guān)口數(shù)據(jù)均取自別的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)，只是數(shù)據(jù)文件的傳輸。變電站電量數(shù)據(jù)則是系統(tǒng)主站通過(guò)網(wǎng)絡(luò)鏈路連接到變電站內(nèi)系統(tǒng)子站電能量采集終端讀取電能表內(nèi)數(shù)據(jù)。

1.2 運(yùn)維情況

隨著接入系統(tǒng)的電能表和采集終端不斷增加，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)增多，出現(xiàn)采集故障的數(shù)量也與日俱增，都需要逐條分析消缺，運(yùn)維工作也日趨嚴(yán)峻。電能量采集系統(tǒng)簡(jiǎn)易拓?fù)鋱D如圖2所示。由圖2可見(jiàn)，電能計(jì)量系統(tǒng)是集電能表計(jì)、電能量數(shù)據(jù)采集終端、通信網(wǎng)絡(luò)、主站服務(wù)器于一體,全面實(shí)現(xiàn)電量數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、統(tǒng)計(jì)分析等功能的自動(dòng)化系統(tǒng)。其中，任意設(shè)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(fā)生故障都會(huì)影響到電量數(shù)據(jù)的采集，需要進(jìn)站去查看消缺。

圖2 電能量采集系統(tǒng)簡(jiǎn)易拓?fù)鋱D

目前系統(tǒng)能給出的關(guān)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(méi)有數(shù)據(jù)；④電表時(shí)間不對(duì)。對(duì)無(wú)法精確定位故障點(diǎn)，還需要人工利用測(cè)試工具和經(jīng)驗(yàn)判斷，甚至進(jìn)站才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)運(yùn)維人員工作經(jīng)驗(yàn)要求高，導(dǎo)致消缺效率低下，從而影響整個(gè)電能量采集系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2 故障自動(dòng)判斷與分析實(shí)現(xiàn)方法

電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生并積累大量的數(shù)據(jù)，如各種狀態(tài)量數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、電量數(shù)據(jù)等，大部分的數(shù)據(jù)在其利用周期結(jié)束之后就無(wú)法再繼續(xù)創(chuàng)造價(jià)值，只能保存在各種存儲(chǔ)介質(zhì)當(dāng)中無(wú)人問(wèn)津。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)將企業(yè)數(shù)據(jù)重復(fù)使用，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的識(shí)別分析提升狀態(tài)檢修管理能力[3]。

在電能量采集系統(tǒng)中，利用系統(tǒng)現(xiàn)有資源，在原有故障提示基礎(chǔ)上，對(duì)采集失敗做進(jìn)一步故障判斷和原因分析，指導(dǎo)運(yùn)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(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

系統(tǒng)每天存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)除了電量數(shù)據(jù)還有每一塊電能表無(wú)論采集成功或是失敗都會(huì)產(chǎn)生的通信數(shù)據(jù)。先總結(jié)電能量采集系統(tǒng)中電能表數(shù)據(jù)采集失敗的原因，包括電能表數(shù)據(jù)突變、電能表對(duì)時(shí)失敗等現(xiàn)象，然后研究分析每天的采集通信報(bào)文，找到故障現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的日志數(shù)據(jù)，作為判斷的依據(jù)，編寫(xiě)一套算法，對(duì)采集失敗的計(jì)量點(diǎn)進(jìn)行故障判斷和原因分析，最終以報(bào)表的形式呈現(xiàn)，一一列明故障原因，指導(dǎo)消缺。

本方案涉及數(shù)據(jù)庫(kù)里3張表(見(jiàn)表1至表3)，每塊電表在數(shù)據(jù)庫(kù)中有一個(gè)唯一的測(cè)點(diǎn)編號(hào)作為關(guān)聯(lián)字段。

表1 測(cè)點(diǎn)信息表

表2 通信故障日志表

表3 通信報(bào)文日志表

通過(guò)總結(jié)可以將故障類(lèi)型分為3類(lèi)。

(1) 通信故障：讀取測(cè)點(diǎn)信息表中Last_conn中的時(shí)間和當(dāng)天0點(diǎn)比較，小于這個(gè)時(shí)間說(shuō)明今天沒(méi)有通信過(guò)，判斷為通信故障。

(2) 表計(jì)數(shù)據(jù)故障：讀取測(cè)點(diǎn)信息表中Last_load的時(shí)間和當(dāng)天0點(diǎn)比較，小于這個(gè)時(shí)間說(shuō)明當(dāng)天數(shù)據(jù)未采集，判斷為通信故障。

(3) 表計(jì)時(shí)間故障：讀取測(cè)點(diǎn)信息表中Evt_state的值，如果是1判斷為表計(jì)時(shí)間故障。

對(duì)上一步已經(jīng)判斷出故障類(lèi)型的測(cè)點(diǎn)進(jìn)一步分析故障原因，時(shí)間故障的測(cè)點(diǎn)不再進(jìn)一步分析，因?yàn)闀r(shí)間故障本身就是原因。

故障類(lèi)型分析流程見(jiàn)圖3。

通過(guò)分析可知，將故障原因分為5類(lèi)。

(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(wǎng)絡(luò)和終端故障兩方面著手消缺。

(2) 端口連接失?。鹤x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(gè)端口故障，需要更換。

(3) 無(wú)應(yīng)答：讀取通信故障日志表中Type的值，如果是3繼續(xù)讀取通信報(bào)文日志表中ERR_type的值，如果是1判斷為電表對(duì)主站下發(fā)的報(bào)文么有應(yīng)答，提示該電表通信中斷。

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

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

故障原因分析流程圖見(jiàn)圖4。

圖3 故障類(lèi)型分析流程圖

圖4 故障原因分析流程圖

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)系統(tǒng)分析采集失敗的通信數(shù)據(jù)，對(duì)失敗原因自動(dòng)分類(lèi)，該方法填補(bǔ)了電能量采集系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集失敗智能故障診斷的空白。與現(xiàn)有的系統(tǒng)故障提示相比，該方法基于海量電能量采集系統(tǒng)電量和通信數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)采集失敗分析工作由人工主觀靠經(jīng)驗(yàn)分析轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)客觀分析，使故障判別結(jié)果定位更精準(zhǔn)，分析更細(xì)致，大大縮小了故障排查范圍。該方法使用簡(jiǎn)便，根據(jù)診斷結(jié)果

可以直接指導(dǎo)運(yùn)維人員進(jìn)站消缺，提高了消缺效率，達(dá)到了提供系統(tǒng)穩(wěn)定性的目的。