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摘要: 用电信息采集系统通过终端把用电现场有关的信息数据采集存储到主站，运行监管人员通过采集数据与档案阈定值的比对分析、各类数据综合分析的方法，及时发现异常采集数据，支撑现场计量异常缺陷的检查，减少电力经济损失，维护电力用电秩序。在实际异常数据分析的过程中，存在着很多干扰因素，造成了计量异常的误判断。本文主要论述异常采集数据产生的原因及优化计量异常分析的算法，提升主站系统数据分析与应用能力。
关键词:采集数据,异常,计量
一、异常采集数据的类型
异常采集数据可分为（1） 电能示值异常：具体有反向有功电能示值走字、电能表飞走、电能表停走等；（2）计量电压异常（3）计量电流异常（4）功率因数异常（5）相关信号开关量异常。通常以上异常采集数据都是以组合形式出现。
二、异常采集数据的原因分析
1.特殊性质负荷
电力系统存在着特殊性质负荷，引起反向有功电能示值走字等采集数据的“异常”。这些特殊性质的负荷通常包含以下几种：
1.1内部有发电设备并网，比如小水电用户；
1.2双、多电源用户，在并列运行时有功率穿越，向电网方向传送的就记录为反向有功；
1.3内部有大型电机类（或能量转换设备，如电梯、电铁负荷）设备，由于惯性而变成“发电机”，若此时设备都不用电，發出的电可能通过电能表向电源方向传送，引起反向有功。
2.主站系统档案参数错误或是流程操作不当
主站系统存在一些档案参数错误或是流程操作不当，造成计量数据异常的误判断。（1）表计接线信息档案异常，比如现场表计接线方式为三相三线，额定电压为3*57.7/100V，而档案接线方式为三相四线，额定电压为220V。采集到的现场电压数据通过主站的分析比对，低于档案额定电压的低电压阀值，造成计量低电压的误判；（2）存在两台以上的终端共用通信地址，主站不同时段采集到不同的终端数据，造成采集到的电表数据飞走与倒走；（3）调试流程误操作，造成一台终端下的多个计量点数据交叉错乱；（4）其他。
3.现场电能计量装置的接线问题
现场电能计量装置的接线问题主要分为接触不良与接线错误。接触不良通常是指某相电压互感器接触不良，造成电压曲线值上下浮动变化较大；接线错误包含了电流互感器的极性接反、电压相序接反等。接线问题可能是装表人员的人为失误也可能是现场窃电。
4.设备装置故障
4.1电表故障：电表在运行过程中，在最高位突发性多一位或是最高位数值突变；在电流较小情况下不走字等。
4.2互感器故障：电流互感器故障引起某相电流极性相反，电压互感器故障造成低电压等。
4.3终端故障。终端解析表计数据错误、存储数据异常，造成电表的飞走等其他异常数据。
5、终端存储
部分有功表或普通表（如科能DTSD132,金陵DSSD501)无实时电压数据，终端无法获取电压数据而将其存储为0，但其它数据（如有功总电能示值）能正常采集；部分终端仅存储7日的电表数据，若某日无法抄回数据，终端该日的抄表数据将显示为前7日的数据，产生主站侧的“电表倒走”现象。
三、异常采集数据应用于计量异常分析的优化算法
主站系统采集的异常数据并非直接反应了现场计量数据的异常，多数情况是由特殊性负荷、档案管理不到位、流程操作不当、终端存储等问题导致。因此，优化计量异常数据分析的算法，提高数据过滤与挖掘能力便尤为重要。以下作者针对几种常见的异常采集数据提出了计量异常分析的优化算法。
1.电表反向有功总电能示值走字
算法：剔除上网、含有电机设备类负荷性质的用户，排除当月正向有功总电能示值正常走字且远大于反向电量走字的情况，电表反向有功总电能示值出现当日示值与7日前示值相差超过0.1且实时总功率＝（两相功率之和－第三相功率）或总功率＝（第一相功率－另外两相功率之和），则可判定为现场错接线。
2.电能表飞走
算法：本日电量（通过零点冻结电能示值计算电量）>电能表最大电流*额定电压*24h*2。
在此基础上，查询该月总有功电能示值，若出现两个以上基数的增长，判断为终端共用终端地址；否则分析否出现抄表示值出现突变、最高位异动等情况、有功总与分费率数据互串，若有可初步判断终端或电表异常，可通过穿透抄表具体分析是否电表侧故障。
3.电表停走
算法：发生本次采集电量（通过零点冻结正反向电能示值计算电量）为零，有任意一相的电压最大值大于50％的额定电压，电流曲线任意一相平均值（24小时整点）不小于阀值（0.1A）的情况，属于电能表停走异常。
注：三相三线电流只计算A/C相。
4.低电压
算法：测量点接线信息档案异常，连续十二个采集时点的出口电压小于测量点接线信息中对应测量点额定电压的80％。
5.电能表低功率因数
算法：每次与七日前示值计算电量后计算功率因数，列出所有专变配变的功率因数，分段统计，并结合有功功率、正向有功总示值综合分析。
公式一：
公式二：
公式三：
四、案例分析
案例一：某用户每个月电费相近，抄见电量为0，主站中正向有功电量为0，反向电量走字较有规律，疑为极性反接的错接线。召测表计测量点的当前有功功率，如下图：
其总功率＝-（A+B+C）。则可初步确认为三相极性反接。
（说明：电能表分相功率不具备方向性，但总功率具备方向性；部分终端交采分相功率具备方向性，总功率均具备方向性）
该用户经现场检查，存在三相极性反接原因为电流互感器二次测接线反接，营销结算中每个月电费相近，主要是变压器线损分摊费用。
案例二：某用户查询其三相三线表计的电压曲线数据，经分析电压值A相+C相＝100V
疑似高压侧其中一次侧某相熔丝断，并经现场核实确认。
五、应用的措施与功效
异常采集数据分析的意义在于及时发现并处理各种异常，实现经济效益和社会效益的“双丰收”。在安全可靠供电、保障社会稳定，科学合理用电，促进技术创新等方面，较好地履行了企业的社会责任。在快速准确发现计量故障等方面，有效保障电力公司的利益。为了让投入的建设尽快产生效益，我们在建设的同时，加强系统运行监测分析和设备消缺制度，整体工作形成良性闭环。在采集系统主站，为确保采集率及异常处理的时效性，我们制定了系统运行日监测制度和缺陷处理制度。通过对采集工作的闭环管理，满足了计量装置处理的时效性要求，缩短了消缺时限，保证了电能计量装置的准确可靠运行。图为：异常处理流程图。
通过对异常数据的统计分析，工单的及时处理，我们在一个月时间内及时发现并处理了计量装置各类缺陷11次，处理采集终端各类故障24次，正是有了采集系统的异常数据分析功能，为我们的采集实用化提供了强有力的支撑，极大地提高了工作效率。
六、总结
运用用电信息采集系统，公司实现了用电信息数据的自动采集,但采集数据异常原因诸多，人工分析成本高。通过优化分析算法，有效剔除干扰因素，加强了采集数据的实时监测、分析统计能力，为计量异常分析工作提供了科学、可靠的依据。但实际现场复杂多变，除了以上所述的异常采集数据的原因外，仍存在未知的原因，同样造成了计量异常的误判断。今后，应加强数据过滤与数据挖掘技术的应用，提升主站的数据分析与应用能力。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:采集数据,异常,计量
一、异常采集数据的类型
异常采集数据可分为（1） 电能示值异常：具体有反向有功电能示值走字、电能表飞走、电能表停走等；（2）计量电压异常（3）计量电流异常（4）功率因数异常（5）相关信号开关量异常。通常以上异常采集数据都是以组合形式出现。
二、异常采集数据的原因分析
1.特殊性质负荷
电力系统存在着特殊性质负荷，引起反向有功电能示值走字等采集数据的“异常”。这些特殊性质的负荷通常包含以下几种：
1.1内部有发电设备并网，比如小水电用户；
1.2双、多电源用户，在并列运行时有功率穿越，向电网方向传送的就记录为反向有功；
1.3内部有大型电机类（或能量转换设备，如电梯、电铁负荷）设备，由于惯性而变成“发电机”，若此时设备都不用电，發出的电可能通过电能表向电源方向传送，引起反向有功。
2.主站系统档案参数错误或是流程操作不当
主站系统存在一些档案参数错误或是流程操作不当，造成计量数据异常的误判断。（1）表计接线信息档案异常，比如现场表计接线方式为三相三线，额定电压为3*57.7/100V，而档案接线方式为三相四线，额定电压为220V。采集到的现场电压数据通过主站的分析比对，低于档案额定电压的低电压阀值，造成计量低电压的误判；（2）存在两台以上的终端共用通信地址，主站不同时段采集到不同的终端数据，造成采集到的电表数据飞走与倒走；（3）调试流程误操作，造成一台终端下的多个计量点数据交叉错乱；（4）其他。
3.现场电能计量装置的接线问题
现场电能计量装置的接线问题主要分为接触不良与接线错误。接触不良通常是指某相电压互感器接触不良，造成电压曲线值上下浮动变化较大；接线错误包含了电流互感器的极性接反、电压相序接反等。接线问题可能是装表人员的人为失误也可能是现场窃电。
4.设备装置故障
4.1电表故障：电表在运行过程中，在最高位突发性多一位或是最高位数值突变；在电流较小情况下不走字等。
4.2互感器故障：电流互感器故障引起某相电流极性相反，电压互感器故障造成低电压等。
4.3终端故障。终端解析表计数据错误、存储数据异常，造成电表的飞走等其他异常数据。
5、终端存储
部分有功表或普通表（如科能DTSD132,金陵DSSD501)无实时电压数据，终端无法获取电压数据而将其存储为0，但其它数据（如有功总电能示值）能正常采集；部分终端仅存储7日的电表数据，若某日无法抄回数据，终端该日的抄表数据将显示为前7日的数据，产生主站侧的“电表倒走”现象。
三、异常采集数据应用于计量异常分析的优化算法
主站系统采集的异常数据并非直接反应了现场计量数据的异常，多数情况是由特殊性负荷、档案管理不到位、流程操作不当、终端存储等问题导致。因此，优化计量异常数据分析的算法，提高数据过滤与挖掘能力便尤为重要。以下作者针对几种常见的异常采集数据提出了计量异常分析的优化算法。
1.电表反向有功总电能示值走字
算法：剔除上网、含有电机设备类负荷性质的用户，排除当月正向有功总电能示值正常走字且远大于反向电量走字的情况，电表反向有功总电能示值出现当日示值与7日前示值相差超过0.1且实时总功率＝（两相功率之和－第三相功率）或总功率＝（第一相功率－另外两相功率之和），则可判定为现场错接线。
2.电能表飞走
算法：本日电量（通过零点冻结电能示值计算电量）>电能表最大电流*额定电压*24h*2。
在此基础上，查询该月总有功电能示值，若出现两个以上基数的增长，判断为终端共用终端地址；否则分析否出现抄表示值出现突变、最高位异动等情况、有功总与分费率数据互串，若有可初步判断终端或电表异常，可通过穿透抄表具体分析是否电表侧故障。
3.电表停走
算法：发生本次采集电量（通过零点冻结正反向电能示值计算电量）为零，有任意一相的电压最大值大于50％的额定电压，电流曲线任意一相平均值（24小时整点）不小于阀值（0.1A）的情况，属于电能表停走异常。
注：三相三线电流只计算A/C相。
4.低电压
算法：测量点接线信息档案异常，连续十二个采集时点的出口电压小于测量点接线信息中对应测量点额定电压的80％。
5.电能表低功率因数
算法：每次与七日前示值计算电量后计算功率因数，列出所有专变配变的功率因数，分段统计，并结合有功功率、正向有功总示值综合分析。
公式一：
公式二：
公式三：
四、案例分析
案例一：某用户每个月电费相近，抄见电量为0，主站中正向有功电量为0，反向电量走字较有规律，疑为极性反接的错接线。召测表计测量点的当前有功功率，如下图：
其总功率＝-（A+B+C）。则可初步确认为三相极性反接。
（说明：电能表分相功率不具备方向性，但总功率具备方向性；部分终端交采分相功率具备方向性，总功率均具备方向性）
该用户经现场检查，存在三相极性反接原因为电流互感器二次测接线反接，营销结算中每个月电费相近，主要是变压器线损分摊费用。
案例二：某用户查询其三相三线表计的电压曲线数据，经分析电压值A相+C相＝100V
疑似高压侧其中一次侧某相熔丝断，并经现场核实确认。
五、应用的措施与功效
异常采集数据分析的意义在于及时发现并处理各种异常，实现经济效益和社会效益的“双丰收”。在安全可靠供电、保障社会稳定，科学合理用电，促进技术创新等方面，较好地履行了企业的社会责任。在快速准确发现计量故障等方面，有效保障电力公司的利益。为了让投入的建设尽快产生效益，我们在建设的同时，加强系统运行监测分析和设备消缺制度，整体工作形成良性闭环。在采集系统主站，为确保采集率及异常处理的时效性，我们制定了系统运行日监测制度和缺陷处理制度。通过对采集工作的闭环管理，满足了计量装置处理的时效性要求，缩短了消缺时限，保证了电能计量装置的准确可靠运行。图为：异常处理流程图。
通过对异常数据的统计分析，工单的及时处理，我们在一个月时间内及时发现并处理了计量装置各类缺陷11次，处理采集终端各类故障24次，正是有了采集系统的异常数据分析功能，为我们的采集实用化提供了强有力的支撑，极大地提高了工作效率。
六、总结
运用用电信息采集系统，公司实现了用电信息数据的自动采集,但采集数据异常原因诸多，人工分析成本高。通过优化分析算法，有效剔除干扰因素，加强了采集数据的实时监测、分析统计能力，为计量异常分析工作提供了科学、可靠的依据。但实际现场复杂多变，除了以上所述的异常采集数据的原因外，仍存在未知的原因，同样造成了计量异常的误判断。今后，应加强数据过滤与数据挖掘技术的应用，提升主站的数据分析与应用能力。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。