一種精確上報(bào)采集終端停上電事件的方法研究

0引言

隨著電力系統(tǒng)用電信息管理領(lǐng)域的信息化、自動(dòng)化、數(shù)字化,國(guó)民對(duì)用電質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。主站可以通過(guò)采集終端上報(bào)的用電信息對(duì)用戶的用電情況以及臺(tái)區(qū)的電能質(zhì)量、線損等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析^[1]。在此背景下,采集終端是否能高效\準(zhǔn)確地采集用電信息至關(guān)重要。而在實(shí)際配電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中,可能會(huì)因?yàn)橐恍┎豢煽沽σ蛩匕l(fā)生采集終端停電事件。為確保用電信息的采集質(zhì)量,需要及時(shí)準(zhǔn)確地將采集終端的停電事件上報(bào)至地方電網(wǎng)的主站,以便地方電網(wǎng)安排進(jìn)行相關(guān)的搶修。

傳統(tǒng)的停電事故搶修主要依賴于客戶的主動(dòng)報(bào)修,這對(duì)于電力公司開(kāi)展搶修工作十分被動(dòng),處理效率低。采集終端隨著其發(fā)展,可根據(jù)自身的供電情況產(chǎn)生停上電事件,并且通過(guò)以太網(wǎng)或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等方式主動(dòng)上報(bào)至電網(wǎng)主站。但電力采集系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜多變,從而導(dǎo)致停上電事件誤報(bào)的情況大量

存在,嚴(yán)重影響了停電故障研判的準(zhǔn)確率。因此,提高停電事件上報(bào)的準(zhǔn)確率,減少誤報(bào)有著重要的意義。

1停上電事件概述

1.1停上電事件定義

停上電事件是一組成對(duì)出現(xiàn)的事件,在整個(gè)電網(wǎng)的采集系統(tǒng)中,采集終端和電能表均會(huì)產(chǎn)生停上電事件。停上電事件的定義如表1所示^[2],其中默認(rèn)的閾值參數(shù)為國(guó)網(wǎng)發(fā)布的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),允許各地市在此基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際使用場(chǎng)景進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。電能表的停上電事件由采集終端進(jìn)行采集或電能表主動(dòng)上報(bào)給采集終端,再由采集終端上報(bào)至電網(wǎng)主站。采集終端的停上電事件則由終端本身對(duì)供電電壓進(jìn)行監(jiān) 測(cè),滿足相關(guān)條件后生成停電事件或上電事件。

1.2 臺(tái)區(qū)停電判斷規(guī)則

采集終端的停上電事件可根據(jù)自身供電電壓進(jìn)行判斷,若采集終端完全掉電或供電電壓低于正常運(yùn)行電壓則可判斷為停電事件。若需要對(duì)臺(tái)區(qū)的停上電進(jìn)行檢測(cè),則需在判斷終端停上電的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步結(jié)合臺(tái)區(qū)內(nèi)電能表的停電信息進(jìn)行綜合判斷^[3]。具體臺(tái)區(qū)停電判斷規(guī)則如下:

1)若采集終端檢測(cè)到自身供電電壓低于設(shè)定的閾值則產(chǎn)生停電事件。

2)產(chǎn)生終端停電事件后,抄讀總表停電事件記錄,若無(wú)法采集到電能表的停電事件,則認(rèn)為電能表已掉電,即認(rèn)為臺(tái)區(qū)停電。

3)產(chǎn)生終端停電事件后,抄讀總表停電事件記錄,電能表返回相關(guān)記錄信息,則表示電能表未掉電,認(rèn)為只是采集終端停電。

2采集終端停上電功能實(shí)現(xiàn)

2.1采集終端交采電壓采集

交采電壓即為采集終端的供電電壓,采集終端交采電壓的采集如圖1所示。其中,采集終端的電壓互感器PT和電流互感器CT將市電轉(zhuǎn)化成計(jì)量芯片能夠處理的低電壓;計(jì)量芯片通過(guò)相關(guān)算法將低電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)發(fā)送給MCU單元;MCU單元收到數(shù)據(jù)信號(hào)后,再通過(guò)比例計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)的市電電壓^[4],即采集終端的供電電壓。

2.2備用電源

采集終端需配備備用電源,當(dāng)采集終端的外部電源掉電后,通過(guò)后備電源供電能維持采集終端短時(shí)間內(nèi)正常運(yùn)行。傳統(tǒng)的采集終端會(huì)配備插拔電池作為備用電源,但部分地區(qū)在終端安裝過(guò)程中會(huì)遺漏插拔電池的安裝,或存在采集終端長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行使得插拔電池?fù)p壞的情況。采集終端的外部電源一旦掉電后,若備用電源出現(xiàn)故障會(huì)導(dǎo)致采集終端立刻關(guān)機(jī),從而無(wú)法及時(shí)將發(fā)生的停電事件上報(bào)至主站,影響主站對(duì)臺(tái)區(qū)停上電情況的監(jiān)控。為了防止上述情況的出現(xiàn),當(dāng)前最新版本的采集終端在硬件設(shè)計(jì)中額外加入了超級(jí)電容,與插拔電池一起組成了采集終端的后備電源。相比插拔電池,超級(jí)電容的供電更加持久,使用壽命也更長(zhǎng)。

2.3停上電檢測(cè)方案

整個(gè)停上電檢測(cè)過(guò)程大致可分為三個(gè)部分,分別為停電檢測(cè)、上電檢測(cè)以及臺(tái)區(qū)停上電綜合判斷。傳統(tǒng)的停上電檢測(cè)方案具體如下:

1)采集終端停電檢測(cè)。

采集終端初次上電檢測(cè):當(dāng)采集終端重新上電后,判斷本次掉電時(shí)間是否超過(guò)300 s,若超過(guò)300 s且上一次未上報(bào)停電事件,則需要向主站補(bǔ)報(bào)上一次的停電事件。采集終端停電實(shí)時(shí)檢測(cè):采集終端啟動(dòng)后,進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)后每分鐘實(shí)時(shí)檢測(cè)采集終端的交采供電電壓。一旦有一次交采電壓的值低于所設(shè)定的停電閾值,則認(rèn)為是發(fā)生停電事件。

2)采集終端上電檢測(cè)。

采集終端啟動(dòng)后,進(jìn)入上電實(shí)時(shí)監(jiān)控任務(wù),定時(shí)對(duì)交采返回的供電電壓進(jìn)行判斷。若交采返回的電壓滿足上電的閾值,則判定當(dāng)前終端的上電狀態(tài)正常。進(jìn)一步判斷上一條事件是否為停電事件,若為停電事件則判定此刻終端剛上電,需產(chǎn)生上電事件并上報(bào)至主站。若上一條事件為上電事件,則無(wú)須再產(chǎn)生上電事件。

3)臺(tái)區(qū)停上電綜合判斷。

當(dāng)發(fā)生停電事件后,進(jìn)入臺(tái)區(qū)停電判定。采集終端通過(guò)485端口主動(dòng)點(diǎn)抄臺(tái)區(qū)總表的電壓,若抄讀總表成功且電壓值低于設(shè)置的停電閾值電壓,或抄讀總表不成功,則該停電事件判斷為有效,即臺(tái)區(qū)停電。

當(dāng)發(fā)生上電事件后,進(jìn)入臺(tái)區(qū)上電判定。采集終端主動(dòng)抄讀臺(tái)區(qū)485總表電壓,若抄讀總表成功且總表電壓值高于設(shè)置的上電閾值電壓則將該上電事件判為有效,即臺(tái)區(qū)上電。若抄讀總表成功且電壓值低于設(shè)置的上電閾值電壓則判為無(wú)效。若終端不能抄讀臺(tái)區(qū)485總表電壓再通過(guò)485通信下的廣播抄表 (優(yōu)先用總表檔案里的協(xié)議類型抄讀,失敗再用其他規(guī)約抄讀),如果能抄到,核對(duì)通信地址是否與檔案中總表地址一致,若一致判為有效,不一致或不能抄讀,判為總表未通信,即臺(tái)區(qū)仍處于停電狀態(tài)。

上述傳統(tǒng)的停上電檢測(cè)方案較好地實(shí)現(xiàn)了智能化檢測(cè)停上電的功能。主站通過(guò)上報(bào)的停上電事件能夠分析出是采集終端停電還是臺(tái)區(qū)停電。但是在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)存在許多假停電的情況,比如無(wú)須處理的短時(shí)停電異常事件、電路瞬時(shí)故障或者遙信抖動(dòng)等情況均會(huì)產(chǎn)生停電事件。傳統(tǒng)的停上電方案無(wú)法較好地區(qū)分假停電的情況,從而會(huì)導(dǎo)致上報(bào)假停電事件至主站,影響主站實(shí)時(shí)掌握臺(tái)區(qū)的停上電狀況。并且傳統(tǒng)的停上電檢測(cè)方案沒(méi)有對(duì)備用電源的狀況進(jìn)行檢測(cè),這使得采集終端的備用電源出現(xiàn)故障時(shí)無(wú)法得到及時(shí)搶修。在備用電源故障的情況下發(fā)生停電事件,采集終端會(huì)立刻掉電,導(dǎo)致無(wú)法及時(shí)上報(bào)停電事件至主站。

3 本文方法

傳統(tǒng)停上電檢測(cè)方案存在無(wú)法處理假停電以及無(wú)法獲取備用電源信息的缺陷,本文針對(duì)上述缺陷提出了一種精確上報(bào)采集終端停上電事件的方法。該方法對(duì)停電檢測(cè)、上電檢測(cè)進(jìn)行了優(yōu)化,能夠過(guò)濾無(wú)效和不真實(shí)的停上電事件,降低誤報(bào)率,從而更加精確地把真實(shí)有效的停上電事件上報(bào)至主站。同時(shí),該方法增加了備用電源信息統(tǒng)計(jì)和停電上報(bào)備用電源信息的功能,當(dāng)發(fā)生停電事件后主站能及時(shí)掌握備用電源的健康狀況。具體實(shí)現(xiàn)方法如下。

3.1采集終端停電檢測(cè)

采集終端初次上電檢測(cè):與傳統(tǒng)停上電檢測(cè)方案保持一致,第一次上電需判斷掉電是否超過(guò)300s且最近一次未上報(bào)停電事件,若滿足上述條件則補(bǔ)報(bào)一次停電事件。具體流程如圖2所示。

采集終端停電實(shí)時(shí)檢測(cè):針對(duì)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)使用中出現(xiàn)的短時(shí)停電異常事件、電路瞬時(shí)故障或者遙信抖動(dòng)等原因造成采集終端供電電壓不穩(wěn)定的情況,本文按照預(yù)設(shè)周期對(duì)采集終端的供電電壓即交采電壓進(jìn)行周期性檢測(cè)。

采集終端按照預(yù)設(shè)周期(每分鐘)統(tǒng)計(jì)交采電壓,若出現(xiàn)連續(xù)5次(預(yù)設(shè)采集次數(shù),根據(jù)采集終端現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況而定)交采電壓低于所設(shè)定的采集終端停電閾值的情況,則認(rèn)為終端發(fā)生了真實(shí)的停電事件。若其中有一次交采電壓不滿足所設(shè)置的停電閾值,則認(rèn)為是假停電,對(duì)此類假停電事件不進(jìn)行停電事件的產(chǎn)生和上報(bào)。采集終端停電實(shí)時(shí)檢測(cè)流程如圖3所示。

3.2采集終端上電檢測(cè)

采集終端按照預(yù)設(shè)周期(每分鐘)統(tǒng)計(jì)交采電壓,若連續(xù)5次交采電壓均高于所設(shè)定的采集終端上電閾值,則認(rèn)為采集終端當(dāng)前處于上電狀態(tài)。進(jìn)一步查詢上一次事件是否為停電事件,若上一次為停電事件則生成上電事件上報(bào)至主站。若上一次為上電事件,則表示采集終端已產(chǎn)生過(guò)上電事件,不再重復(fù)產(chǎn)生。采集終端上電檢測(cè)流程如圖4所示。

3.3采集終端備用電源信息統(tǒng)計(jì)與上報(bào)

新版采集終端的備用電源包括插拔電池和超級(jí)電容,本文方法增加了對(duì)備用電源包括插拔電池和超級(jí)電容信息的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)與上報(bào),當(dāng)采集終端判定發(fā)生停電事件后,立刻上報(bào)備用電源的電壓。發(fā)生停電時(shí)主站可根據(jù)收到的備用電源的電壓值判斷備用電源的健康狀態(tài),是否欠壓或失壓,以便采取相關(guān)維修措施。當(dāng)采集終端發(fā)生停電事件后,記錄下后備電源的供電時(shí)長(zhǎng),采集終端上電后上報(bào)上電事件,同時(shí)將上一次備用電源的供電時(shí)長(zhǎng)上報(bào)至主站,以便主站掌握備用電源供電時(shí)長(zhǎng)是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。采集終端備用電源檢測(cè)流程如圖5所示。

3.4 臺(tái)區(qū)停上電綜合判斷

沿用傳統(tǒng)停上電方案中的方式對(duì)臺(tái)區(qū)停上電進(jìn)行綜合判斷。

3.5停上電閾值參數(shù)未設(shè)置或設(shè)置錯(cuò)誤

在采集終端現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)部分地區(qū)存在停上電閾值參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤或沒(méi)有設(shè)置的情況,直接影響到了采集終端的停上電判斷邏輯,無(wú)法實(shí)現(xiàn)正常的停上電檢測(cè)功能。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)存在的這一類問(wèn)題,本文提出對(duì)設(shè)置的停上電閾值進(jìn)行合法性判斷。若設(shè)置的停上電閾值非法或者沒(méi)有進(jìn)行設(shè)置,則采用以下默認(rèn)的方式進(jìn)行停上電閾值計(jì)算:

停電閾值=采集終端額定電壓×60%

上電閾值=采集終端額定電壓×80%

4結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)停上電事件進(jìn)行了深入分析,傳統(tǒng)停上

電檢測(cè)方案無(wú)法較好地處理某些地區(qū)變壓器供電電壓波動(dòng)較大或者其他現(xiàn)場(chǎng)原因、硬件原因等造成的供電電壓不穩(wěn)定的情況,從而會(huì)導(dǎo)致停上電事件誤報(bào),影響各地市局的指標(biāo)考核。本文針對(duì)這一問(wèn)題,結(jié)合采集終端的實(shí)際使用情況,對(duì)傳統(tǒng)停上電檢測(cè)方案中的停電檢測(cè)和上電檢測(cè)進(jìn)行了優(yōu)化,通過(guò)對(duì)采集終端的供電電壓預(yù)設(shè)采集周期和檢測(cè)次數(shù)過(guò)濾掉因電壓抖動(dòng)造成的停上電誤報(bào)。

采集終端的備用電源在終端掉電后起到了臨時(shí)供電的重要作用,本文提出的方案對(duì)采集終端的備用電源進(jìn)行了檢測(cè),并且在發(fā)生停電事件時(shí)將相關(guān)信息上報(bào)至主站,供主站及時(shí)掌握采集終端備用電源的使用情況,能預(yù)防采集終端外部電源掉電后立刻關(guān)機(jī),從而導(dǎo)致不能及時(shí)上報(bào)重要數(shù)據(jù)至主站。

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2024年第18期第21篇