一种精确上报采集终端停上电事件的方法研究

0引言

随着电力系统用电信息管理领域的信息化、自动化、数字化,国民对用电质量的要求也越来越高。主站可以通过采集终端上报的用电信息对用户的用电情况以及台区的电能质量、线损等数据进行分析^[1]。在此背景下,采集终端是否能高效\准确地采集用电信息至关重要。而在实际配电网运行过程中,可能会因为一些不可抗力因素发生采集终端停电事件。为确保用电信息的采集质量,需要及时准确地将采集终端的停电事件上报至地方电网的主站,以便地方电网安排进行相关的抢修。

传统的停电事故抢修主要依赖于客户的主动报修,这对于电力公司开展抢修工作十分被动,处理效率低。采集终端随着其发展,可根据自身的供电情况产生停上电事件,并且通过以太网或无线网络等方式主动上报至电网主站。但电力采集系统的应用环境复杂多变,从而导致停上电事件误报的情况大量

存在,严重影响了停电故障研判的准确率。因此,提高停电事件上报的准确率,减少误报有着重要的意义。

1停上电事件概述

1.1停上电事件定义

停上电事件是一组成对出现的事件,在整个电网的采集系统中,采集终端和电能表均会产生停上电事件。停上电事件的定义如表1所示^[2],其中默认的阈值参数为国网发布的统一标准,允许各地市在此基础上根据实际使用场景进行适当调整。电能表的停上电事件由采集终端进行采集或电能表主动上报给采集终端,再由采集终端上报至电网主站。采集终端的停上电事件则由终端本身对供电电压进行监 测,满足相关条件后生成停电事件或上电事件。

1.2 台区停电判断规则

采集终端的停上电事件可根据自身供电电压进行判断,若采集终端完全掉电或供电电压低于正常运行电压则可判断为停电事件。若需要对台区的停上电进行检测,则需在判断终端停上电的基础上,进一步结合台区内电能表的停电信息进行综合判断^[3]。具体台区停电判断规则如下:

1)若采集终端检测到自身供电电压低于设定的阈值则产生停电事件。

2)产生终端停电事件后,抄读总表停电事件记录,若无法采集到电能表的停电事件,则认为电能表已掉电,即认为台区停电。

3)产生终端停电事件后,抄读总表停电事件记录,电能表返回相关记录信息,则表示电能表未掉电,认为只是采集终端停电。

2采集终端停上电功能实现

2.1采集终端交采电压采集

交采电压即为采集终端的供电电压,采集终端交采电压的采集如图1所示。其中,采集终端的电压互感器PT和电流互感器CT将市电转化成计量芯片能够处理的低电压;计量芯片通过相关算法将低电压转换成数字信号发送给MCU单元;MCU单元收到数据信号后,再通过比例计算得到标准的市电电压^[4],即采集终端的供电电压。

2.2备用电源

采集终端需配备备用电源,当采集终端的外部电源掉电后,通过后备电源供电能维持采集终端短时间内正常运行。传统的采集终端会配备插拔电池作为备用电源,但部分地区在终端安装过程中会遗漏插拔电池的安装,或存在采集终端长时间运行使得插拔电池损坏的情况。采集终端的外部电源一旦掉电后,若备用电源出现故障会导致采集终端立刻关机,从而无法及时将发生的停电事件上报至主站,影响主站对台区停上电情况的监控。为了防止上述情况的出现,当前最新版本的采集终端在硬件设计中额外加入了超级电容,与插拔电池一起组成了采集终端的后备电源。相比插拔电池,超级电容的供电更加持久,使用寿命也更长。

2.3停上电检测方案

整个停上电检测过程大致可分为三个部分,分别为停电检测、上电检测以及台区停上电综合判断。传统的停上电检测方案具体如下:

1)采集终端停电检测。

采集终端初次上电检测:当采集终端重新上电后,判断本次掉电时间是否超过300 s,若超过300 s且上一次未上报停电事件,则需要向主站补报上一次的停电事件。采集终端停电实时检测:采集终端启动后,进入正常运行状态后每分钟实时检测采集终端的交采供电电压。一旦有一次交采电压的值低于所设定的停电阈值,则认为是发生停电事件。

2)采集终端上电检测。

采集终端启动后,进入上电实时监控任务,定时对交采返回的供电电压进行判断。若交采返回的电压满足上电的阈值,则判定当前终端的上电状态正常。进一步判断上一条事件是否为停电事件,若为停电事件则判定此刻终端刚上电,需产生上电事件并上报至主站。若上一条事件为上电事件,则无须再产生上电事件。

3)台区停上电综合判断。

当发生停电事件后,进入台区停电判定。采集终端通过485端口主动点抄台区总表的电压,若抄读总表成功且电压值低于设置的停电阈值电压,或抄读总表不成功,则该停电事件判断为有效,即台区停电。

当发生上电事件后,进入台区上电判定。采集终端主动抄读台区485总表电压,若抄读总表成功且总表电压值高于设置的上电阈值电压则将该上电事件判为有效,即台区上电。若抄读总表成功且电压值低于设置的上电阈值电压则判为无效。若终端不能抄读台区485总表电压再通过485通信下的广播抄表 (优先用总表档案里的协议类型抄读,失败再用其他规约抄读),如果能抄到,核对通信地址是否与档案中总表地址一致,若一致判为有效,不一致或不能抄读,判为总表未通信,即台区仍处于停电状态。

上述传统的停上电检测方案较好地实现了智能化检测停上电的功能。主站通过上报的停上电事件能够分析出是采集终端停电还是台区停电。但是在实际应用中会存在许多假停电的情况,比如无须处理的短时停电异常事件、电路瞬时故障或者遥信抖动等情况均会产生停电事件。传统的停上电方案无法较好地区分假停电的情况,从而会导致上报假停电事件至主站,影响主站实时掌握台区的停上电状况。并且传统的停上电检测方案没有对备用电源的状况进行检测,这使得采集终端的备用电源出现故障时无法得到及时抢修。在备用电源故障的情况下发生停电事件,采集终端会立刻掉电,导致无法及时上报停电事件至主站。

3 本文方法

传统停上电检测方案存在无法处理假停电以及无法获取备用电源信息的缺陷,本文针对上述缺陷提出了一种精确上报采集终端停上电事件的方法。该方法对停电检测、上电检测进行了优化,能够过滤无效和不真实的停上电事件,降低误报率,从而更加精确地把真实有效的停上电事件上报至主站。同时,该方法增加了备用电源信息统计和停电上报备用电源信息的功能,当发生停电事件后主站能及时掌握备用电源的健康状况。具体实现方法如下。

3.1采集终端停电检测

采集终端初次上电检测:与传统停上电检测方案保持一致,第一次上电需判断掉电是否超过300s且最近一次未上报停电事件,若满足上述条件则补报一次停电事件。具体流程如图2所示。

采集终端停电实时检测:针对实际现场使用中出现的短时停电异常事件、电路瞬时故障或者遥信抖动等原因造成采集终端供电电压不稳定的情况,本文按照预设周期对采集终端的供电电压即交采电压进行周期性检测。

采集终端按照预设周期(每分钟)统计交采电压,若出现连续5次(预设采集次数,根据采集终端现场应用情况而定)交采电压低于所设定的采集终端停电阈值的情况,则认为终端发生了真实的停电事件。若其中有一次交采电压不满足所设置的停电阈值,则认为是假停电,对此类假停电事件不进行停电事件的产生和上报。采集终端停电实时检测流程如图3所示。

3.2采集终端上电检测

采集终端按照预设周期(每分钟)统计交采电压,若连续5次交采电压均高于所设定的采集终端上电阈值,则认为采集终端当前处于上电状态。进一步查询上一次事件是否为停电事件,若上一次为停电事件则生成上电事件上报至主站。若上一次为上电事件,则表示采集终端已产生过上电事件,不再重复产生。采集终端上电检测流程如图4所示。

3.3采集终端备用电源信息统计与上报

新版采集终端的备用电源包括插拔电池和超级电容,本文方法增加了对备用电源包括插拔电池和超级电容信息的实时统计与上报,当采集终端判定发生停电事件后,立刻上报备用电源的电压。发生停电时主站可根据收到的备用电源的电压值判断备用电源的健康状态,是否欠压或失压,以便采取相关维修措施。当采集终端发生停电事件后,记录下后备电源的供电时长,采集终端上电后上报上电事件,同时将上一次备用电源的供电时长上报至主站,以便主站掌握备用电源供电时长是否满足标准要求。采集终端备用电源检测流程如图5所示。

3.4 台区停上电综合判断

沿用传统停上电方案中的方式对台区停上电进行综合判断。

3.5停上电阈值参数未设置或设置错误

在采集终端现场运行过程中发现部分地区存在停上电阈值参数设置错误或没有设置的情况,直接影响到了采集终端的停上电判断逻辑,无法实现正常的停上电检测功能。针对现场存在的这一类问题,本文提出对设置的停上电阈值进行合法性判断。若设置的停上电阈值非法或者没有进行设置,则采用以下默认的方式进行停上电阈值计算:

停电阈值=采集终端额定电压×60%

上电阈值=采集终端额定电压×80%

4结束语

本文对停上电事件进行了深入分析,传统停上

电检测方案无法较好地处理某些地区变压器供电电压波动较大或者其他现场原因、硬件原因等造成的供电电压不稳定的情况,从而会导致停上电事件误报,影响各地市局的指标考核。本文针对这一问题,结合采集终端的实际使用情况,对传统停上电检测方案中的停电检测和上电检测进行了优化,通过对采集终端的供电电压预设采集周期和检测次数过滤掉因电压抖动造成的停上电误报。

采集终端的备用电源在终端掉电后起到了临时供电的重要作用,本文提出的方案对采集终端的备用电源进行了检测,并且在发生停电事件时将相关信息上报至主站,供主站及时掌握采集终端备用电源的使用情况,能预防采集终端外部电源掉电后立刻关机,从而导致不能及时上报重要数据至主站。

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2024年第18期第21篇