CN114414940A - 一种基于用电信息采集系统基础数据的故障判定方法 - Google Patents

一种基于用电信息采集系统基础数据的故障判定方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于用电信息采集系统基础数据的故障判定方法，包括如下步骤：根据采集数据的有效性监测判定线路故障或变压器故障；判定线路故障或变压器故障后，基于历史采集数据进行缺失用电数据补全和修正，对正常采集和补全的全量采集数据进行分析，判定设备是否故障或是否存在窃电嫌疑用户。本发明通过采取不同的数据分类方式以及不同的数据分析算法，提升采集到的用电数据质量，提升电力系统以及相关电力设备的基础数据利用率，对异常用电数据进行分析，可用于准确定位计量装置故障以及非正常用电用户。

Description

一种基于用电信息采集系统基础数据的故障判定方法
技术领域
本发明涉及电子信息技术领域，具体是一种基于用电信息采集系统基础数据的故障判定方法。
背景技术
用电信息采集系统每日都会采集数以亿计的基础数据(广大民众的日常用电数据)，数据种类多样，其中包括用户的电能表示值、电压、电流、功率曲线示值等多类型用户基础用电信息，但是对于采集到的各类用户基础用电信息的质量以及利用率相对较低，未对这些基础数据进行综合的分析研判，从而提取存在用电异常信息用户。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于用电信息采集系统基础数据的故障判定方法，通过采取不同的数据分类方式以及不同的数据分析算法，提升采集到的用电数据质量，提升电力系统以及相关电力设备的基础数据利用率，对异常用电数据进行分析，可用于准确定位计量装置故障以及非正常用电用户。
一种基于用电信息采集系统基础数据的故障判定方法，包括如下步骤：
根据采集数据的有效性监测判定线路故障或变压器故障；
判定线路故障或变压器故障后，基于历史采集数据进行缺失用电数据补全和修正，对正常采集和补全的全量采集数据进行分析，判定设备是否故障或是否存在窃电嫌疑用户。
进一步的，所述根据采集数据的有效性监测判定线路故障，包括：判定10KV线路的首端变压器和末端变压器的采集设备是否全部在线或单台在线，若全部在线或单台在线，则线路正常运行；若全部掉线，则判定线路存在停电故障将故障线路信息转入检修部门。
进一步的，所述根据采集数据的有效性监测判定变压器故障，包括：采集10KV线路计量装置基础数据，通过厂站系统某时段的负荷波动情况，结合用电信息采集系统采集设备的上下线记录判定变压器是否存在故障。
进一步的，所述通过厂站系统某时段的负荷波动情况，结合用电信息采集系统采集设备的上下线记录判定变压器是否存在故障，具体为：若厂站系统某时段负荷降低超过50％，且采集系统采集设备于同时段处于掉线状态，则可定为变压器故障，反之则可判定为变压器的采集设备故障，将故障变压器信息转入检修部门。
进一步的，对正常采集和补全的全量采集数据进行分析，判定设备是否故障或是否存在窃电嫌疑用户，包括如步骤：对正常采集和补全的全量采集数据进行分析，通过用电异常诊断算法模型，根据费率示值不平、示值飞走、电压失压和电流失流判定设备是否故障或存在窃电嫌疑用户。
进一步的，费率示值不平的诊断方法为：
计算电能表冻结数据中正/反向有功总电能示值与正/反向有功各费率示值之和的差值，判断差值的绝对值是否大于“费率数×4”，其计算模型如下：
|(正/反向有功总电能示值-∑(正/反向有功各费率电能示值)|>费率数*K；
排除正/反向有功总电能示值为0或正/反向有功各费率示值之和为0的情况，增加判定电能示值是否存在翻转，如存在翻转情况则采用修正的计算模型，具体如下：
||(正/反向有功总电能示值-∑(正/反向有功各费率电能示值)|-M*10N|<费率数*K，M∈{0,…,T}，N为电能表的整数位数，T为费率数-1。
进一步的，示值飞走的诊断方法为：
判断电能表日电量或尖/峰/平/谷各费率的日电量与电能表日理论最大电量的比值是否大于150％；如前一天电能示值缺失，则与7天内最后一次同块表电能示值进行比较，计算得到的电能表电量需除以相差天数；
其计算模型如下：
日电量或尖/峰/平/谷各费率的日电量/日理论最大电量>150％，日理论最大电量计算方法：
单相表＝Un*Imax*24h
三相表＝√3*Un*Imax*24h
其中Un为额定线电压，Imax为电能表额定最大电流。
进一步的，电压失压的诊断方法为：
三相三线失压判断：A相或者C相电压低于0.78*参比电压且非失压相的电压小于1.2倍的参比电压；失压相的二次电流的绝对值大于0.1A；满足上述条件且一天累计超过3个点判为一次；
三相四线失压判断：A相或B相或C相电压低于0.78*参比电压且非失压相的电压小于1.2倍的参比电压；失压相的二次电流的绝对值大于0.1A；满足上述条件且一天累计超过3个点判为一次，排除三相四线某一相或两相电压、电流同时为零的情况；
单相失压判断：A相电压低于0.78*参比电压；失压相的二次电流的绝对值大于0.1A；满足上述条件且一天累计超过3个点判为一次。
进一步的，电流失流的诊断方法为：
三相三线失流：需满足失流相的电压不小于Un*0.7；A相或者C相中任一相电流绝对值小于0.01*In，另一相电流绝对值不小于0.1*In，监测到每天至少连续3个点，生成异常；
三相四线失流：需满足失流相的电压不小于Un*0.7；A相或者B相或者C相中任一相电流绝对值小于0.01*In，另两相中至少一相电流绝对值不小于0.2*In，监测到一天内至少连续3个点，且该相的失流持续48小时以上，同时满足当日最大一次侧有功功率的绝对值>＝20kW，生成异常。
本发明通过对线路首末端的采集终端在线情况进行监测，不同的采集终端登陆不同的前置机，可提升线路故障的判断准确率；通过对厂站系统线路负荷变化曲线监测，结合采集终端在线情况监测，提升变压器故障判断的准确率；通过对计量装置的实时数据进行监测，包括电能表示值、电压、电流、功率曲线示值等进行监测，采取不同的算法，准确的定位设备故障；通过对采集数据进行多算法数据分析，定位异常用电客户，进行深度分析，提升用电异常用户判断的准确性。
附图说明
图1是本发明中用电信息采集系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，电力系统中按照电能输送的方向：变电站-10KV线路-用户变压器，本发明主要从10KV线路开始逐步对故障进行判定，在10KV线路的故障排除后进行变压器故障判定，变压器故障排除后对用电信息采集系统采集到的数据进行分析，定位计量装置故障或用电异常用户。
本发明实施例提供一种基于用电信息采集系统基础数据的故障判定方法，包括如下步骤：
步骤1、根据采集数据的有效性监测判定线路故障或变压器故障。
具体的，所述步骤1具体实施步骤如下：
1.1、10KV线路故障停电判定
通常电力系统中一条10KV线路下会接入多台变压器，每台变压器会接入多个电力用户，每个电力用户根据实际情况会安装一到多台采集设备对变压器下的电力用户用电信息进行采集，变压器下的采集设备会通过前置机将数据传输给采集系统。采集系统中布置有多台前置机，由此我们设定一条10KV线路的首端变压器和末端变压器的采集设备分别登录不同的前置机，通过同一条线路不同变压器在不同前置机的在线情况，提升线路故障判断的准确率。如10KV线路的首端变压器和末端变压器的采集设备全部在线或单台在线，则线路正常运行，如10KV线路的首端变压器和末端变压器的采集设备全部掉线，则可判定线路存在停电故障，将故障线路信息转入检修部门，即可支撑生产部门开展线路故障检查，以便尽快恢复有效供电。
1.2、变压器故障停电判定
调控中心厂站系统可采集10KV线路计量装置基础数据，通过厂站系统某时段的负荷波动情况(即负荷变化曲线)，结合用电信息采集系统采集设备的上下线记录判定变压器是否存在故障，如厂站系统某时段负荷降低超过50％，且采集系统采集设备于同时段处于掉线状态，则可判定为变压器故障，反之则可判定为变压器的采集设备故障，将故障变压器信息转入检修部门，即可支撑生产部门开展线路故障检查工作，以便尽快恢复有效供电。
步骤2、判定线路故障或变压器故障后，基于历史采集数据进行缺失用电数据补全和修正，对正常采集和补全的全量采集数据进行分析，判定设备是否故障或是否存在窃电嫌疑用户。结合各电力公司用电信息采集系统主站建设实际情况，提出当日用电数据估值法和参考日用电数据加权均值法，合理估算缺失及异常日用电数据，确保补全修复日用电数据与实际用电趋势基本一致。
通过步骤1可有效监测判定线路故障、变压器故障，并辅助将故障问题转入生产部门现场核查，但是故障导致的某一时段用电数据缺失或者因此产生的异常数据，必须利用算法进行补全和修正，以便为下次故障分析提供完整数据链，主要包括电能示值日冻结数据、96点电压数据、96点电流数据、96点功率数据、采集设备上报异常事件等。所述步骤2具体包括如下步骤：
2.1、对故障导致的数据缺失用电数据进行处理，将其中不完整数据进行修正和补全；
采集数据往往会因环境原因以及网络原因或线路、设备故障等导致部分时间点数据不完整，对于该类数据直接作为异常值处理将会大大降低采集数据质量，影响数据分析精度，针对该部分用户数据，将以周为单位进行如下分析：
2.11、提取当日不完整数据段前后时间点；
2.12、提取前一周内每日同时间点数据采集情况，如存在当日不完整数据时间段与前一周内多日(例如2-日)不完整数据时间段一致，可作为重点嫌疑用户进行预警，转生产部门现场核实，如数据波动在正常范围内(10％以内)，对不完整数据时间段进行剔除，然后按照全量采集数据进行深度分析。
2.2、全量采集数据分析
对正常采集和补全的全量采集数据进行分析，主要通过用电异常诊断算法模型，判定设备是否故障或是否存在窃电嫌疑用户，具体按照如下情况进行分析：
(1)费率示值不平
诊断方法：
计算电能表冻结数据中正/反向有功总电能示值与正/反向有功各费率示值之和的差值，判断差值的绝对值是否大于“费率数×4”，其计算模型如下：
|(正/反向有功总电能示值-∑(正/反向有功各费率电能示值)|>费率数*K；
排除正/反向有功总电能示值为0或正/反向有功各费率示值之和为0的情况，增加判定电能示值是否存在翻转，如存在翻转情况则采用修正的计算模型，具体如下：
||(正/反向有功总电能示值-∑(正/反向有功各费率电能示值)|-M*10N|<费率数*K，M∈{0,…,T}，N为电能表的整数位数，T为费率数-1。
(2)示值飞走
诊断方法：
判断电能表日电量(不乘变比)或尖/峰/平/谷各费率的日电量与电能表日理论最大电量的比值是否大于150％；如前一天电能示值缺失，则与7天内最后一次同块表电能示值进行比较，计算得到的电能表电量需除以相差天数。
其计算模型如下：
日电量或尖/峰/平/谷各费率的日电量/日理论最大电量>150％，日理论最大电量计算方法：
单相表＝Un*Imax*24h
三相表＝√3*Un*Imax*24h
其中Un为额定线电压，Imax为电能表额定最大电流。
(3)电压失压
诊断方法：
三相三线失压判断：A相或者C相电压低于0.78*参比电压且非失压相的电压小于1.2倍的参比电压；失压相的二次电流的绝对值大于0.1A；满足上述条件且一天累计超过3个点判为一次；
三相四线失压判断：A相或B相或C相电压低于0.78*参比电压且非失压相的电压小于1.2倍的参比电压；失压相的二次电流的绝对值大于0.1A；满足上述条件且一天累计超过3个点判为一次。排除三相四线某一相或两相电压、电流同时为零的情况；
单相失压判断：A相电压低于0.78*参比电压；失压相的二次电流的绝对值大于0.1A；满足上述条件且一天累计超过3个点判为一次；
其计算模型如下：
三相三线：Ua<Un*0.78，Uc<Un*120％且|Ia|>＝0.1A或Uc<Un*0.78，Ua<Un*120％且|Ic|>＝0.1A。
三相四线：Ua<Un*0.78，Ub<Un*120％，Uc<Un*120％且|Ia|>＝0.1A或Ub<Un*0.78，Ua<Un*120％，Uc<Un*120％且|Ib|>＝0.1A或Uc<Un*0.78，Ua<Un*120％，Ub<Un*120％且|Ic|>＝0.1A。
单相：Ua<Un*0.78且|Ia|>＝0.1A。
其中Un为额定相电压。
(4)电流失流
诊断方法：
三相三线失流：需满足失流相的电压不小于Un*0.7；A相或者C相中任一相电流绝对值小于0.01*In，另一相电流绝对值不小于0.1*In，监测到每天至少连续3个点，生成异常；
三相四线失流：需满足失流相的电压不小于Un*0.7；A相或者B相或者C相中任一相电流绝对值小于0.01*In，另两相中至少一相电流绝对值不小于0.2*In，监测到一天内至少连续3个点，且该相的失流持续48小时以上，同时满足当日最大一次侧有功功率的绝对值>＝20kW，生成异常；
其计算模型如下：
三相三线：当U>＝0.7*Un时；|Ia|<0.01*In，|Ic|>＝0.1*In或|Ic|<0.01*In，|Ia|>＝0.1*In。
三相四线：当U>＝0.7*Un时；|Ia|<0.01*In，|Ib或Ic|>＝0.2*In或|Ib|<0.01*In，|Ia或|Ic|>＝0.2*In或|Ic|<0.01*In，|Ia或Ib|>＝0.2*In。
其中In为电流互感器额定值，如果电能表是1.5(6)A的互感器则二次额定电流是5A；如果电能表是0.3(1.2)A的互感器则二次额定电流是1A。
本发明具有如下特点：
1、通过对线路首末端的采集终端在线情况进行监测，不同的采集终端登陆不同的前置机，提升线路故障的判断准确率；
2、通过对厂站系统线路负荷变化曲线监测，结合采集终端在线情况监测，提升变压器故障判断的准确率；
3、通过对计量装置的实时数据进行监测，包括电能表示值、电压、电流、功率曲线示值等进行监测，采取不同的算法，准确的定位设备故障；
4、通过对采集数据进行多算法数据分析，定位异常用电客户，进行深度分析，提升用电异常用户判断的准确性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种基于用电信息采集系统基础数据的故障判定方法，其特征在于：包括如下步骤：
根据采集数据的有效性监测判定线路故障或变压器故障；
判定线路故障或变压器故障后，基于历史采集数据进行缺失用电数据补全和修正，对正常采集和补全的全量采集数据进行分析，判定设备是否故障或是否存在窃电嫌疑用户。
2.如权利要求1所述的基于用电信息采集系统基础数据的故障判定方法，其特征在于：所述根据采集数据的有效性监测判定线路故障，包括：判定10KV线路的首端变压器和末端变压器的采集设备是否全部在线或单台在线，若全部在线或单台在线，则线路正常运行；若全部掉线，则判定线路存在停电故障将故障线路信息转入检修部门。
3.如权利要求1所述的基于用电信息采集系统基础数据的故障判定方法，其特征在于：所述根据采集数据的有效性监测判定变压器故障，包括：采集10KV线路计量装置基础数据，通过厂站系统某时段的负荷波动情况，结合用电信息采集系统采集设备的上下线记录判定变压器是否存在故障。
4.如权利要求3所述的基于用电信息采集系统基础数据的故障判定方法，其特征在于：所述通过厂站系统某时段的负荷波动情况，结合用电信息采集系统采集设备的上下线记录判定变压器是否存在故障，具体为：若厂站系统某时段负荷降低超过50％，且采集系统采集设备于同时段处于掉线状态，则可定为变压器故障，反之则可判定为变压器的采集设备故障，将故障变压器信息转入检修部门。
5.如权利要求1所述的基于用电信息采集系统基础数据的故障判定方法，其特征在于：对正常采集和补全的全量采集数据进行分析，判定设备是否故障或是否存在窃电嫌疑用户，包括如步骤：对正常采集和补全的全量采集数据进行分析，通过用电异常诊断算法模型，根据费率示值不平、示值飞走、电压失压和电流失流判定设备是否故障或存在窃电嫌疑用户。
6.如权利要求5所述的基于用电信息采集系统基础数据的故障判定方法，其特征在于：费率示值不平的诊断方法为：
计算电能表冻结数据中正/反向有功总电能示值与正/反向有功各费率示值之和的差值，判断差值的绝对值是否大于“费率数×4”，其计算模型如下：
|(正/反向有功总电能示值-∑(正/反向有功各费率电能示值)|>费率数*K；
排除正/反向有功总电能示值为0或正/反向有功各费率示值之和为0的情况，增加判定电能示值是否存在翻转，如存在翻转情况则采用修正的计算模型，具体如下：
||(正/反向有功总电能示值-∑(正/反向有功各费率电能示值)|-M*10N|<费率数*K，M∈{0,…,T}，N为电能表的整数位数，T为费率数-1。
7.如权利要求5所述的基于用电信息采集系统基础数据的故障判定方法，其特征在于：示值飞走的诊断方法为：
判断电能表日电量或尖/峰/平/谷各费率的日电量与电能表日理论最大电量的比值是否大于150％；如前一天电能示值缺失，则与7天内最后一次同块表电能示值进行比较，计算得到的电能表电量需除以相差天数；
其计算模型如下：
日电量或尖/峰/平/谷各费率的日电量/日理论最大电量>150％，日理论最大电量计算方法：
单相表＝Un*Imax*24h
三相表＝√3*Un*Imax*24h
其中Un为额定线电压，Imax为电能表额定最大电流。
8.如权利要求5所述的基于用电信息采集系统基础数据的故障判定方法，其特征在于：电压失压的诊断方法为：
三相三线失压判断：A相或者C相电压低于0.78*参比电压且非失压相的电压小于1.2倍的参比电压；失压相的二次电流的绝对值大于0.1A；满足上述条件且一天累计超过3个点判为一次；
三相四线失压判断：A相或B相或C相电压低于0.78*参比电压且非失压相的电压小于1.2倍的参比电压；失压相的二次电流的绝对值大于0.1A；满足上述条件且一天累计超过3个点判为一次，排除三相四线某一相或两相电压、电流同时为零的情况；
单相失压判断：A相电压低于0.78*参比电压；失压相的二次电流的绝对值大于0.1A；满足上述条件且一天累计超过3个点判为一次。
9.如权利要求5所述的基于用电信息采集系统基础数据的故障判定方法，其特征在于：电流失流的诊断方法为：
三相三线失流：需满足失流相的电压不小于Un*0.7；A相或者C相中任一相电流绝对值小于0.01*In，另一相电流绝对值不小于0.1*In，监测到每天至少连续3个点，生成异常；
三相四线失流：需满足失流相的电压不小于Un*0.7；A相或者B相或者C相中任一相电流绝对值小于0.01*In，另两相中至少一相电流绝对值不小于0.2*In，监测到一天内至少连续3个点，且该相的失流持续48小时以上，同时满足当日最大一次侧有功功率的绝对值>＝20kW，生成异常。
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CN115436699A (zh) * 2022-11-07 2022-12-06 北京志翔科技股份有限公司 用电异常的检测方法、装置和电子设备
CN116165318A (zh) * 2023-04-26 2023-05-26 广东电网有限责任公司佛山供电局 一种变压器故障类型识别方法、装置及电子设备

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