电能量采集系统中数据采集失败的故障诊断方法

摘要

一种电能量采集系统中数据采集失败的故障诊断方法，属计量领域。获取变电站母线拓扑关系；对母线电量不平衡率进行统计和分析；当统计数据发生异常时，根据SCADA数据比对分析故障位置；根据数据比例关系分析故障类型：在现场排查前进行精准的故障定位和故障定型，缩小排查范围，提升排查的效率；利用数据还原进行故障结果验证，提升判断结果的准确性。其依托SCADA拓扑结构和电能量采集系统的电量数据，计算区域供电公司的实际线路线损，将运维人员的故障分析经验转化成系统的智能经验库，根据故障的不同反馈进行故障自动判别，分析不合格的线路线损成因，提供可行的解决方案，指导运维人员进行缺陷处理，达到提升线损合格率满足考核要求的目标。

说明书

技术领域

本发明属于电能计量领域，尤其涉及一种用于电能量采集系统中数据采集失败的故障诊断方法。

背景技术

变电站母线输入电量、输出电量之间的差值称为不平衡电量，不平衡电量与输入电量的比值称为母线不平衡率。

母线不平衡率异常不仅反映着变电站设备的异常运行状况，也反映了站内计量装置的实时性和准确性。

开展母线电量不平衡率的统计和分析，是发现站内设备故障、计量异常的重要手段。

随着电表精细化工程的推进，计量准确度的提高使得系统对母线不平衡合理率的要求也进一步提升。

在现阶段，母线不平衡率的异常主要依靠电能采集系统进行统计、计算，根据计算结果进行现场排查，不仅没有充分利用各个系统的数据，还造成排查工作量大，耗费较多的人力物力。更甚者，现场排查人为影响较大，易出现无法查明原因的情况，因此如何利用不同系统的数据分析来预判母线不平衡率的异常原因成为当前提升不平衡率合理率的重要方向。

当前的研究中，有部分文献针对具体案例文献总结了造成母线不平衡率的原因，其中，《母线电能不平衡异常原因分析》(陈炜.电测与仪表,2010,47(7):92-94.135)对变比错误原因引起的母线电量不平衡率进行了研究；《电能量计量表计应用和发展》(电力自动化设备,陈赤培.2002,22(4):55-57)、《基于计量自动化系统的变电站母线电量不平衡分析》(中国电力教育,刘小华.2012,(27):143-144)及《基于SCADA/EMS的负荷实测与网损在线计算的研究与应用》(电力系统保护与控制,汪永华,王正风.2012,40(4):96-100)中主要对电压互感器压降误差、电流互感器累积误差引起的母线电量不平衡率进行了分析；《TV二次电压回路误代造成电能计量误差的分析》(电工技术,张志斌,李明鉴,路宗强等.2010,(9):55-56.)对电能表故障以及电能表二次回路接线故障等原因引起的母线电量不平衡率进行研究，取得了一定的成果，但没有针对原因研究母线不平衡率的排查方法；《变电站母线电量不平衡率异常的分析》(电工技术,谢楠.2011,(10):25-26,35)提出利用联络线路的两侧比对、T接或多T接线路的多侧比对、线变组接线的比对、主变变损比对、趋势化比对的方法，但没有考虑到同一计量回路的整体性故障，也无法解决历史遗留问题；《变电站电能表二次回路故障辨识方法》(电测与仪表,夏澍,徐英成,王思麒等.2017,54(11):99-105)提出了的电度表二次回路故障预判的辨识方法，但没有提出利用系统进行在线分析的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电能量采集系统中数据采集失败的故障诊断方法。其基于数据比对的母线不平衡率异常排查法，充分挖掘电能采集系统以及SCADA(Supervisory ControI And Data AcquiSition System，电能计量数据采集、监视和控制系统)系统的大数据规律，通过数据分析和电量比对确定引起母线不平衡率异常的故障定位方法；通过查找故障关系对应表确定故障定型方法；然后通过数据还原校验判断结果准确性；进而提出集成SCADA系统数据和电采系统数据的母线不平衡率分析平台的实现方法。

本发明的技术方案是：提供一种电能量采集系统中数据采集失败的故障诊断方法，其特征是：

1)首先获取变电站母线拓扑关系，

2)对母线电量不平衡率进行统计和分析；

3)当母线不平衡率的统计数据发生异常时，根据SCADA数据，比对、分析故障位置；

4)根据数据比例关系分析故障类型：

5)在现场排查前，进行精准的故障定位和故障定型，缩小排查范围，提升排查的效率；

6)利用数据还原进行故障结果验证，提升判断结果的准确性。

具体的，所述的获取变电站母线拓扑关系，包括查询对应变电站的SCADA系统图形，可得到电站的母线-线路的拓扑关系。

具体的，所述的比对、分析故障位置，包括故障定位。

具体的，所述的故障定位包括根据变电站运行拓扑结构，针对独立运行的母线段，分别计算主变进线电量、出线电量，并计算各段母线的不平衡率，误差较大的判断为故障母线。

进一步的，对于不平衡率的误差超过[-1％～1％]的母线，判断为故障母线。

具体的，对已经判断出的故障母线，通过SCADA系统导出计算日的该段母线进线和出线的日平均电流值，并根据电量计算公式，计算当日电量；将SCADA电量与电采系统电量相比对，实时有效辨识计量回路的异常情况。

具体的，在进行所述的故障定型时，以SCADA电量作为参考电量，电采电量作为实际电量，根据实际电量和参考电量的比值，在故障类型表中查找最接近的数值，与之对应的故障类型即为判断出的故障结果。

进一步的，在所述排查环节中，SCADA系统为电能采集系统提供实时的网架结构信息，电能采集系统提供母线电量不平衡率的计算数据；当母线不平衡率出现异常需要进行比对分析时，SCADA接口将提供异常电站的电流、电压信息。

具体的，对于判断得到的故障位置及对应的故障类型，通过电量还原的方法验证故障判断结果的准确性。

进一步的，若母线不平衡率在[-1％，1％]的合理范围内，则故障判断结果准确；若超出此范围，表示母线不平衡率仍不合理，故障判断不准确；保留故障变电站的信息至下个计算日，重新进行母线不平衡率异常分析流程。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.系统依托SCADA拓扑结构和电能量采集系统的电量数据，计算区域供电公司的实际线路线损，并分析不合格的线路线损成因，提供可行的解决方案；

2.将运维人员的故障分析经验转化成系统的智能经验库，根据系统故障的不同反馈，进行故障自动判别；

3.在电能量采集系统数据采集可靠的前提下，对线损不合理的线路进行分析原因，系统自动智能研判，生成线损不合理分析报表，直接给出不合理原因，指导运维人员进行缺陷处理，达到提高公司线损管理水平，提升线损合格率满足考核要求的目标。

附图说明

图1是本发明故障诊断方法的流程方框图；

图2是本发明母线不平衡率异常分析流程图；

图3是本发明母线不平衡率异常分析平台数据架构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

结合图1至图3中所示，，本发明的技术方案提供了一种电能量采集系统中数据采集失败的故障诊断方法，其发明点在于：

1)首先获取变电站母线拓扑关系，

2)对母线电量不平衡率进行统计和分析；

3)当母线不平衡率的统计数据发生异常时，根据SCADA数据，比对、分析故障母线或计量表计的位置；

4)根据数据比例关系，分析故障类型：

5)在现场排查前，进行精准的故障定位和故障定型，缩小排查范围，提升排查的效率；

6)利用数据还原进行故障结果验证，提升判断结果的准确性；

7)根据预判结果进行现场排查及消缺。

获取变电站母线拓扑关系包括查询对应变电站的SCADA系统图形，可得到电站的母线-线路的拓扑关系。

前述的比对、分析故障位置，包括故障定位。

其中，故障定位包括根据变电站运行拓扑结构，针对独立运行的母线段，分别计算主变进线电量、出线电量，并计算各段母线的不平衡率，误差较大的判断为故障母线。

进一步的，对于不平衡率的误差超过[-1％～1％]的母线，判断为故障母线。

对已经判断出的故障母线，通过SCADA系统导出计算日的该段母线进线和出线的日平均电流值，并根据电量计算公式，计算当日电量；将SCADA电量与电采系统电量相比对，实时有效辨识计量回路的异常情况。

在进行所述的故障定型时，以SCADA电量作为参考电量，电采电量作为实际电量，根据实际电量和参考电量的比值，在故障类型表中查找最接近的数值，与之对应的故障类型即为判断出的故障结果。

进一步的，在排查环节中，SCADA系统为电能采集系统提供实时的网架结构信息，电能采集系统提供母线电量不平衡率的计算数据；当母线不平衡率出现异常需要进行比对分析时，SCADA接口将提供异常电站的电流、电压信息。

具体的，对于判断得到的故障位置及对应的故障类型，通过电量还原的方法验证故障判断结果的准确性。

进一步的，若母线不平衡率在[-1％，1％]的合理范围内，则故障判断结果准确；若超出此范围，表示母线不平衡率仍不合理，故障判断不准确；保留故障变电站的信息至下个计算日，重新进行母线不平衡率异常分析流程。

在文献“变电站电能表二次回路故障辨识方法”(《电测与仪表》,夏澍,徐英成,王思麒等.2017,54(11):99 105.)中，较为完整地总结了三相三线制和三相四线制接线的计量回路出现不同故障时的电量变化规律。在此基础上，针对另一类常见的台账错误，分析其故障前后的电量变化规律，并建立故障类型关系表，具体故障关系表可参照上述文献中所述，在此不再叙述。

实施例：

1、提取详细的母线平衡报表：

根据某站日母线平衡计算列表，母线不平衡率为1.31％，超过[-1％～1％]的合理范围，从电采系统中提取其详细的母线平衡报表，如表1所示。

表1某站日母线平衡报表

2、故障定位：

根据SCADA拓扑图形，该站为二主变四分段运行方式，母线-线路的拓扑关系如表2所示。

表2母线-线路拓扑关系表

按照拓扑关系计算各段母线的输入电量和输出电量，如表3所示。根据表3可明显得知，该站不平衡量出现在10千伏一(1)段母线。

表3各母线不平衡率计算

确定某条母线出现不平衡率异常后，通过SCADA系统查询存在异常的母线进线和出线的平均电流值和母线电压，计算SCADA电量并与母线平衡报表中的计量电量逐一对比，如表4所示。

表4 10千伏一(1)段母线电量比对

结果显示电量偏差较大的值出现在里50、里18，这2条出线与SCADA电量的偏差量恰好接近该站总不平衡量，因此初步判定50、里18存在异常。

3、故障定型：

异常表计确定后，根据母线平衡报表中查询到的电量与SCADA系统中电量的比值，确定可能存在的故障类型。该站电度表采用三相四线制表，里50母线平衡报表中电量为SCADA系统中电量的1/3，通过遍历故障电量关系表可判断异常原因是缺两相电流或电压、单相电流二次极性接反；里18故障后电量为0，而SCADA中电量为6250，判断异常原因可能为缺三相电流或电压、电流或电压相序错误(ACB、BAC或CBA)。

4、故障结果检验：

将里50的电量还原成故障电量的3倍，将里18电量还原为SCADA电量，,重新计算不平衡率为-0.56％，在合理范围内，故障结果判断准确。

最后工作人员前往该站对2条线路进行故障消缺，利用钳形电流表证实里50故障为A相电流二次极性接反，里18为三相失流，实际排查结果验证了上述分析结果的正确性。

5、多个案例效果验证：

为验证方法适用性，对多个站内母平不合理的情况进行故障排查，结果如表5所示。

表5多个变电站母线不平衡率排查情况

由表5可知，该方法普遍适用于站内母线不平衡率异常排查，可快速准确地判断引起母平超标的异常原因，有效提升排查工作效率。

针对变电站母线不平衡率异常排查数据利用率低、现场排查效果差的现状，本发明的技术方案提出了基于SCADA系统在线数据计算的母线不平衡率异常分析方法，并提出了异常分析的实现流程，从而建立了母线不平衡率在线分析平台。

本发明的技术方案利用多来源电力数据的关系挖掘，通过故障电量比对和故障电量数值关系提出了分析母线电量不平衡率异常原因的方法；利用SCADA系统和电能采集系统的关联数据通信，实现母线电量不平衡率异常原因的在线分析。实施案例表明，该方法能够快速准确地辨识引起母线电量不平衡的异常原因，对提升母线不平衡率合理率以及其排查效率具有广泛实施意义。本发明可广泛用于供电系统的运行管理领域。