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摘要：通过分析电量采集系统在计量异常监测中的应用现状，研究、探讨了计量异常监测的实现的原理及存在的问题，并给出了相应的解决方法，为采集系统的深化应用提供帮助。
引言
随着电子技术的发展，电能信息采集系统为实现电量采集、数据统计分析及电量考核提供了切实可行的技术手段，从根本上克服了传统人工抄表模式的弊端，同时通过系统的深化应用，为电力管理提供现代化的手段。2010年，宁夏电力公司按照坚强电网建设的总体要求，有序推进35kV及以上电压等级关口变电站的采集建设，率先实现了关口变电站 “全采集、全覆盖”。然而由于采集系统的主站功能开发和实际需求存在一定的差距，致使系统的应用广度和深度都和设计目标存在一定的差距。本文以文献1为基础，结合计量工作现场实践，研究并探讨用电信息采集系统在厂站计量异常监测中的实现。
电量采集系统的在计量异常监测中的应用现状
在营销用电信息采集系统建设之前，宁夏电力公司主要应用调通中心的电量计量系统。该系统是北京煜邦公司于2006年2月开发建设，并于2007年8月通过实用化验收，其采集的厂站包括所有发电厂、220kV及以上变电站和部分110kV变电站（作为光伏电站上网侧的变电站）共计107个厂站，其中发电厂（火/水/风/光）53个，变电站54个。电量计量系统由于只召测4个表码量，系统实用化后主要向公司各单位和部门提供基础数据，作为公司上下网电量、负荷实测、母线电量不平衡统计报表的基础和电量结算的依据，但对计量异常的分析与处理一直处于空白。
2010年宁夏电力公司开始了用电信息采集系统建设，该系统涵盖了35kV及以上关口变电站和计量点。为了规范化建设采集系统，公司的主站功能开发严格执行国网公司相关的技术导则和规范。由于文献2~文献4均未明确关口的采集建设，对采集的数据模型、功能模型及与其他应用系统的接口函数未做定义，致使目前厂站侧的采集应用工作停留在自动抄表和线损分析的层面。另外由于采集系统的统计报表的开发未及时面向各应用单位，因此目前采集系统的应用还无法替代电量计量系统。
然而采集系统的应用并非是简单的自动抄表，如何利用终端对电表信息的抄收来实现计量异常的分析与监测，不仅可以将计量异常的分析与处理由事后向事前、事中控制，降低计量异常或故障对设备、结算电费造成的影响，同时通过对采集数据的分析与计算，可以实现计量设备的“状态监测”，为计量设备的“状态检修”提供可能。
计量异常的监测分析与实现
计量异常的监测主要是对电能计量数据信息进行过程监测和分析管理。通过厂站采集终端提取采集数据，然后对数据综合分析统计生成监测数据，最终据监测数据对计量装置和客户设备的运行情况进行综合分析，判断电能计量设备是否运行正常，并制定出相应的故障处理方案。
异常数据的来源
随着国网智能电能表技术规范的出台，智能电能表的事件记录功能在深度和广度上都有了扩展。首先增加了存储容量，对事件记录的总次数提高到10次；其次是增加并规范了电表的异常事件，失压、断相、失流、逆相序、开盖记录等异常事件在字段上得到了统一，有效地杜绝了各厂家电表事件记录格式互不兼容的现象，为采集系统的计量异常判断提供了硬件技术上的保证。另外采集系统的计算功能可以通过对遥测数据进行分析，实现对计量设备的基本异常和故障的判断，有效提高计量异常的监测水平。
异常数据的监测与实现
异常数据监测主要实现电能表与互感器的在线状态监测分析、电能计量线路平衡和母线平衡监测分析，对存在问题的监测数据给出处理方案和应追加的电量数据，同时通过SVG图形的展示，实现设备状态的查询与数据浏览。
电表与互感器的在线状态检测
电能表和互感器的在线状态检测是通过对电流和电压的监测数据及事件记录， 判断出各 个计量点设备的运行状态。 电能表状态及互感器的监测实现原理：（1）终端遥测量分析判断法，该方法主要是对采集数据进行预判断，具体判断方法如下①如果高压三相三线电能表Uab、Ucb不接近于100V（注以下同上有10%的浮动），高压三相四线电能表Ua、Ub、Uc不接近与57.7V ，低压三相四线电能表Ua、Ub、Uc不接近与220V,说明该点电压不正常；② 在电流不为0的情况下，如果三相三线电能表Ia与Ic不接近或三相四线电能表Ia、Ib与Ic互不接近，说明电流不平衡，特别是对不平衡电流中有一项电流为0，说明一次短线，二次短线/开路故障。（2）电表事件记录判断法，主要根据电能表的失压、断相、失流、过压、过流等事件来分析电压和电流回路的异常及异常期间电能的有、无功总电能值，该方法需要对电表各事件的门槛阈值做以充分的判断，以免影响事件误判等情况的发生。
以上两种实现方法互为补充，特别对于采用DL/T645-97的电能表，由于规约只对断相事件做以定义，必须采用方法（1）判断设备状态，如果采用DL/T645-2007的电能表，应优先采用方法（2）进行分析判断。
母线平衡原理与实现
母线平衡监测实现原理：
上图是一个两进一出线路的母线示意图，箭头代表电流的方向（规定以母线流出的方向为正向）， 图中方块代表 3 个不同位置的计量点，每个计量点包括 33 组监测数据，对于母线平衡只需测正向有功总电量或反向有功总电量，如图所示供入母线电量W入=W1+W2，供出母线电量为W出=W3，因此母线电量不平衡率为：
ץ= （W入-W出）/W入×100%
按照国网公司相关要求，35kV及以下母线电量不平衡率应控制在±2%的范围内，110kV及以上母线电量不平衡率应控制在±1%的范围内，因此在采集系统中按照母线电量不平衡公式去维护各级电网母线的供入、供出模型，通过系统的电量监测数据实现对母线电量的不平平衡监测与分析，触发相应的业务流程。
2.2.3 SVG图形展示及实现
SVG可缩放矢量图形（Scaleable Vector Graphics）是基于可扩展标记语言（XML）,用于描述二维矢量图形的一种格式。SVG严格遵从XML语法，并用文本格式的描述语言来描述图像内容。公司用电信息采集系统的厂站一次主接线图系统虽然采用了SVG的图形展示方式，但由于绘制模板、器件类型的不统一，绘制出的一次主接线图千差万别。另外由于用电信息采集系统属于非实时系统，其一次设备的状态显示无法同步与现场实际设备状态，这些方面都会造成降低一次主接线图的SVG图形展示效果，而按照国网公司GIS空间信息服务平台图形共享纵向贯通、横向集成的建设要求，电网GIS平台将站内一次接线图用CIM/SVG传输格式，通过ESB总线传至营销用电信息采集系统。采集系统再通过服务调用传送相应数据文件，实现电网模型的可视化和实时性展示。目前公司GIS系统已试点上线，下一步可通过开发接口函数实现两个系统的信息共享，达到即可实时展示设备状态信息，又可显示电量信息浏览的双重目的。
系統实现存在的问题及对策
事件记录的功效未全面发挥
事件记录功能是分析电能表和互感器在线状态所不可或缺的重要手段。由于现场电能表大多采用DL/T645-1997规约，该规约除明确定义断相事件外，对其它类事件都未做说明，而各表厂虽然扩展了97规约，增加了失压、失流时间，但由于扩展定义兼容性差，导致现有的厂站终端无法正确采集电表的事件记录，通过事件记录去监测计量设备的状态也会大大折扣。建议对厂站侧关口电能表分批次进行轮换，将电能表全部更换为DL/T645-2007规约的，以最大限度的发挥电能表的事件采集与分析功能。
与其他系统的数据共享功能有待开发
目前采集系统的新装、修改、更换等流程中已与“SG186”系统实现级联。然而由于计量异常监测的目的是通过对设备、线路等异常数据的监测分析，最终在“SG186”系统中触发相应的解决方案并自动形成各类运维工单，这些工作内容目前在采集系统中还未得到体现。另外系统的建设没有考虑与GIS信息平台之间的数据共享，变电站SVG图形的展示与应用五花八门，致使现有的采集系统自动化程度较低，限制了系统的应用，建议在系统开发中紧密跟踪各类信息系统的建设，特别对于各类专业系统，应更多的考虑信息共享以实现系统应用成果的最大化，避免因重复建设而带来的资源消耗。
系统的深化应用工作不足
在上文中已描述了系统在计量异常中的监测与实现，然而由于系统设计过程中未及时征求各单位的需求定义，致使采集系统的深化应用工作无章可循，特别对于目前中调的电能量计费系统，虽然其数据信息量没有营销采集系统完全、完整，然而由于其关联了公司各单位的需求报表，因此其重要性目前还无可替代。建议在下一步的系统应用中，应先征求各单位的需求定义，分析并整理出需求模型，作为系统深化应用的依据，以次扩大系统的应用面。
结束语
用电信息采集系统在厂站侧的应用为电能计量设备的管理和运维提供了先进的分析手段，然而目前系统应用还处在试运行阶段，在功能应用的深度和广度上都和设计目标存在一定的差距，因此需要认真分析研究，不断总结现场经验，使用电信息采集系统在计量异常的在线分析、优化决策等高级应用方面发挥更大的作用。
参考文献
[1]Q/GDW 378.1 电力用户用电信息采集系统设计导则：主站设计导则【S】，国家电网，2009
[2]Q/GDW 378.2 电力用户用电信息采集系统设计导则：技术方案设计导则【S】，国家电网，2009
[3]张超. 电能计量装置远程监测系统的应用.【J】应用科学2008(24):121
[4]孙晓青. 渭河发电有限公司点亮平衡系统.【J】西北电力技术，2003(4):21-22
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
引言
随着电子技术的发展，电能信息采集系统为实现电量采集、数据统计分析及电量考核提供了切实可行的技术手段，从根本上克服了传统人工抄表模式的弊端，同时通过系统的深化应用，为电力管理提供现代化的手段。2010年，宁夏电力公司按照坚强电网建设的总体要求，有序推进35kV及以上电压等级关口变电站的采集建设，率先实现了关口变电站 “全采集、全覆盖”。然而由于采集系统的主站功能开发和实际需求存在一定的差距，致使系统的应用广度和深度都和设计目标存在一定的差距。本文以文献1为基础，结合计量工作现场实践，研究并探讨用电信息采集系统在厂站计量异常监测中的实现。
电量采集系统的在计量异常监测中的应用现状
在营销用电信息采集系统建设之前，宁夏电力公司主要应用调通中心的电量计量系统。该系统是北京煜邦公司于2006年2月开发建设，并于2007年8月通过实用化验收，其采集的厂站包括所有发电厂、220kV及以上变电站和部分110kV变电站（作为光伏电站上网侧的变电站）共计107个厂站，其中发电厂（火/水/风/光）53个，变电站54个。电量计量系统由于只召测4个表码量，系统实用化后主要向公司各单位和部门提供基础数据，作为公司上下网电量、负荷实测、母线电量不平衡统计报表的基础和电量结算的依据，但对计量异常的分析与处理一直处于空白。
2010年宁夏电力公司开始了用电信息采集系统建设，该系统涵盖了35kV及以上关口变电站和计量点。为了规范化建设采集系统，公司的主站功能开发严格执行国网公司相关的技术导则和规范。由于文献2~文献4均未明确关口的采集建设，对采集的数据模型、功能模型及与其他应用系统的接口函数未做定义，致使目前厂站侧的采集应用工作停留在自动抄表和线损分析的层面。另外由于采集系统的统计报表的开发未及时面向各应用单位，因此目前采集系统的应用还无法替代电量计量系统。
然而采集系统的应用并非是简单的自动抄表，如何利用终端对电表信息的抄收来实现计量异常的分析与监测，不仅可以将计量异常的分析与处理由事后向事前、事中控制，降低计量异常或故障对设备、结算电费造成的影响，同时通过对采集数据的分析与计算，可以实现计量设备的“状态监测”，为计量设备的“状态检修”提供可能。
计量异常的监测分析与实现
计量异常的监测主要是对电能计量数据信息进行过程监测和分析管理。通过厂站采集终端提取采集数据，然后对数据综合分析统计生成监测数据，最终据监测数据对计量装置和客户设备的运行情况进行综合分析，判断电能计量设备是否运行正常，并制定出相应的故障处理方案。
异常数据的来源
随着国网智能电能表技术规范的出台，智能电能表的事件记录功能在深度和广度上都有了扩展。首先增加了存储容量，对事件记录的总次数提高到10次；其次是增加并规范了电表的异常事件，失压、断相、失流、逆相序、开盖记录等异常事件在字段上得到了统一，有效地杜绝了各厂家电表事件记录格式互不兼容的现象，为采集系统的计量异常判断提供了硬件技术上的保证。另外采集系统的计算功能可以通过对遥测数据进行分析，实现对计量设备的基本异常和故障的判断，有效提高计量异常的监测水平。
异常数据的监测与实现
异常数据监测主要实现电能表与互感器的在线状态监测分析、电能计量线路平衡和母线平衡监测分析，对存在问题的监测数据给出处理方案和应追加的电量数据，同时通过SVG图形的展示，实现设备状态的查询与数据浏览。
电表与互感器的在线状态检测
电能表和互感器的在线状态检测是通过对电流和电压的监测数据及事件记录， 判断出各 个计量点设备的运行状态。 电能表状态及互感器的监测实现原理：（1）终端遥测量分析判断法，该方法主要是对采集数据进行预判断，具体判断方法如下①如果高压三相三线电能表Uab、Ucb不接近于100V（注以下同上有10%的浮动），高压三相四线电能表Ua、Ub、Uc不接近与57.7V ，低压三相四线电能表Ua、Ub、Uc不接近与220V,说明该点电压不正常；② 在电流不为0的情况下，如果三相三线电能表Ia与Ic不接近或三相四线电能表Ia、Ib与Ic互不接近，说明电流不平衡，特别是对不平衡电流中有一项电流为0，说明一次短线，二次短线/开路故障。（2）电表事件记录判断法，主要根据电能表的失压、断相、失流、过压、过流等事件来分析电压和电流回路的异常及异常期间电能的有、无功总电能值，该方法需要对电表各事件的门槛阈值做以充分的判断，以免影响事件误判等情况的发生。
以上两种实现方法互为补充，特别对于采用DL/T645-97的电能表，由于规约只对断相事件做以定义，必须采用方法（1）判断设备状态，如果采用DL/T645-2007的电能表，应优先采用方法（2）进行分析判断。
母线平衡原理与实现
母线平衡监测实现原理：
上图是一个两进一出线路的母线示意图，箭头代表电流的方向（规定以母线流出的方向为正向）， 图中方块代表 3 个不同位置的计量点，每个计量点包括 33 组监测数据，对于母线平衡只需测正向有功总电量或反向有功总电量，如图所示供入母线电量W入=W1+W2，供出母线电量为W出=W3，因此母线电量不平衡率为：
ץ= （W入-W出）/W入×100%
按照国网公司相关要求，35kV及以下母线电量不平衡率应控制在±2%的范围内，110kV及以上母线电量不平衡率应控制在±1%的范围内，因此在采集系统中按照母线电量不平衡公式去维护各级电网母线的供入、供出模型，通过系统的电量监测数据实现对母线电量的不平平衡监测与分析，触发相应的业务流程。
2.2.3 SVG图形展示及实现
SVG可缩放矢量图形（Scaleable Vector Graphics）是基于可扩展标记语言（XML）,用于描述二维矢量图形的一种格式。SVG严格遵从XML语法，并用文本格式的描述语言来描述图像内容。公司用电信息采集系统的厂站一次主接线图系统虽然采用了SVG的图形展示方式，但由于绘制模板、器件类型的不统一，绘制出的一次主接线图千差万别。另外由于用电信息采集系统属于非实时系统，其一次设备的状态显示无法同步与现场实际设备状态，这些方面都会造成降低一次主接线图的SVG图形展示效果，而按照国网公司GIS空间信息服务平台图形共享纵向贯通、横向集成的建设要求，电网GIS平台将站内一次接线图用CIM/SVG传输格式，通过ESB总线传至营销用电信息采集系统。采集系统再通过服务调用传送相应数据文件，实现电网模型的可视化和实时性展示。目前公司GIS系统已试点上线，下一步可通过开发接口函数实现两个系统的信息共享，达到即可实时展示设备状态信息，又可显示电量信息浏览的双重目的。
系統实现存在的问题及对策
事件记录的功效未全面发挥
事件记录功能是分析电能表和互感器在线状态所不可或缺的重要手段。由于现场电能表大多采用DL/T645-1997规约，该规约除明确定义断相事件外，对其它类事件都未做说明，而各表厂虽然扩展了97规约，增加了失压、失流时间，但由于扩展定义兼容性差，导致现有的厂站终端无法正确采集电表的事件记录，通过事件记录去监测计量设备的状态也会大大折扣。建议对厂站侧关口电能表分批次进行轮换，将电能表全部更换为DL/T645-2007规约的，以最大限度的发挥电能表的事件采集与分析功能。
与其他系统的数据共享功能有待开发
目前采集系统的新装、修改、更换等流程中已与“SG186”系统实现级联。然而由于计量异常监测的目的是通过对设备、线路等异常数据的监测分析，最终在“SG186”系统中触发相应的解决方案并自动形成各类运维工单，这些工作内容目前在采集系统中还未得到体现。另外系统的建设没有考虑与GIS信息平台之间的数据共享，变电站SVG图形的展示与应用五花八门，致使现有的采集系统自动化程度较低，限制了系统的应用，建议在系统开发中紧密跟踪各类信息系统的建设，特别对于各类专业系统，应更多的考虑信息共享以实现系统应用成果的最大化，避免因重复建设而带来的资源消耗。
系统的深化应用工作不足
在上文中已描述了系统在计量异常中的监测与实现，然而由于系统设计过程中未及时征求各单位的需求定义，致使采集系统的深化应用工作无章可循，特别对于目前中调的电能量计费系统，虽然其数据信息量没有营销采集系统完全、完整，然而由于其关联了公司各单位的需求报表，因此其重要性目前还无可替代。建议在下一步的系统应用中，应先征求各单位的需求定义，分析并整理出需求模型，作为系统深化应用的依据，以次扩大系统的应用面。
结束语
用电信息采集系统在厂站侧的应用为电能计量设备的管理和运维提供了先进的分析手段，然而目前系统应用还处在试运行阶段，在功能应用的深度和广度上都和设计目标存在一定的差距，因此需要认真分析研究，不断总结现场经验，使用电信息采集系统在计量异常的在线分析、优化决策等高级应用方面发挥更大的作用。
参考文献
[1]Q/GDW 378.1 电力用户用电信息采集系统设计导则：主站设计导则【S】，国家电网，2009
[2]Q/GDW 378.2 电力用户用电信息采集系统设计导则：技术方案设计导则【S】，国家电网，2009
[3]张超. 电能计量装置远程监测系统的应用.【J】应用科学2008(24):121
[4]孙晓青. 渭河发电有限公司点亮平衡系统.【J】西北电力技术，2003(4):21-22
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。