電能表檢定集中控制系統設計與實現

張 莉，吳曉光

(沈陽供電公司，遼寧 沈陽 110811)

為深入貫徹落實國家電網公司 (以下稱國網公司)“集團化運作、集約化發展、精益化管理、標準化建設”的管理要求，進一步規范電能表的型式、功能、技術性能及驗收試驗等相關要求，滿足電能信息采集和智能電網建設的需要，提高電能表規范化、標準化管理水平，服務于公司系統電能表集中招標工作，國網公司頒布了《電能表型式、功能、技術和安全防護規范》系列企業標準［1］。隨著國網公司加快推進智能電網建設，大規模安裝應用智能電能表，對計量檢定工作的質量、效率提出了更高要求。沈陽供電公司原有的360多萬只運行的電能表需要更換為智能電能表，因此智能電能表檢定工作壓力巨大。傳統的電能表產品到貨前樣表測試的方法和標準、到貨抽樣驗收試驗及全檢驗收方法和標準已不適用于國網智能電能表。為適應國網公司關于智能電能表檢定的新標準，規范智能電能表的檢定步驟及方法，提高智能電能表檢定效率，必須創建檢定的新模式，使電能表的檢定工作更趨標準化、系統化、自動化［2］。

以三相電能表檢定為例，原來電能表檢定是三相電能表檢定裝置為12表位，獨立放置。1個檢定員既要掛表操作電能表檢定裝置，又要控制計算機，完成各種檢定項目，檢定結束后將數據上傳MIS系統。由于人員素質不一致，容易造成檢定方案實施上的不統一，直接影響電能表檢定工作質量及檢定數據的規范性和準確性［3］。隨著智能電能表檢定任務量的不斷增加，檢定人員數量明顯不足，新招標的檢定裝置還沒投入運行，致使檢定工作效率低及質量控制困難的矛盾更加突出。因此，考慮對現有裝置進行改造，利用現今比較成熟的嵌入式工控技術和無線網絡路由技術，由1臺計算機作為電能表檢定集中控制系統，分別與通過技術改造裝有工控機的電能表檢定裝置進行通信，既節省了購置檢定裝置的資金，又提高了檢定工作效率。實現了檢定方案和檢定結果的統一管理。

1 系統總體設計及工作原理

對現有三相檢定裝置進行改造，把6臺12表位三相檢定裝置改造為3臺24表位三相檢定裝置。取消原來每臺檢定裝置連接的計算機，增加1臺高配置集中檢定控制計算機，對3臺檢定裝置進行統一控制，開展集中檢定工作。每臺檢定裝置上增加1臺工控機，用于監視裝置運行狀態，通過無線路由，完成與集中控制計算機的數據交互。

該系統主要由電能表檢定裝置、集中控制計算機、裝置工控機、無線路由器、電能表檢定集中控制系統軟件等組成。其中，電能表檢定裝置主要用于完成電能表的具體檢定工作;集中控制計算機主要用于檢定人員對多臺檢定裝置進行統一集中控制;裝置工控機安裝在檢定裝置上，主要用于監視裝置運行狀態，完成與集中控制計算機的數據交互;無線路由器主要用于連接集中控制計算機和裝置工控機，為兩者提供數據交互通道;電能表檢定集中控制系統主要用于控制、協調多臺檢定裝置，統一管理數據的保存、審核、上傳MIS系統等任務。

2 硬件設計拓撲圖

由1臺中心計算機和1臺交換機與各裝置組成網絡連接。安裝WiFi路由器，可通過無線連接控制計算機與裝置。集中控制系統結構示意圖如圖1所示。

圖1 集中控制系統結構示意圖

3 功能設計方案

a.由分控系統從MIS下載數據并轉發給集中控制系統，分控系統完成試驗后將數據上傳給集中控制系統，由集中控制系統上傳到MIS系統。

b.由集中控制系統向集中控制式裝置下發控制命令，并實時監視試驗運行狀態，可完成的試驗有啟動試驗、潛動試驗、基本誤差試驗、校核常數試驗、走字試驗、日計時誤差、時段投切誤差、需量周期誤差、需量示值誤差等［4］。

c.集中控制系統負責數據的審核、分析等管理功能。

d.通過分控系統，同一個集中控制系統可管理多個檢定裝置。

4 數據和控制信息交互原理

集中控制系統對分控系統的操作可同步或異步進行，集中控制系統通過分控系統通知檢定裝置的啟動、停止試驗，檢定裝置試驗過程中出現異?？赏ㄟ^分控系統主動上報給集中控制系統，并響應集中控制系統對該檢定裝置的控制。數據和控制信息交互原理圖如圖2所示。

5 聯網接口模塊設計

a.系統模塊接口方式有函數接口、組件接口、TCP接口、Exe進程接口。接口關系不僅存在于各功能模塊之間，同時也存在于功能模塊和主控程序 (主體框架)之間。

b.控制和調用關系。原則上主控程序和功能模塊存在調用和被調用的關系，功能模塊向主控程序發出通知，可以使用事件過程調用主控程序提供的處理過程，也可以引用主控程序給定的函數過程來引用主控程序的數據。

c.接口數據傳遞。通過參數傳遞，包括Exe進程調用的命令行參數。

d.狀態模塊和試驗模塊之間的數據和信息交換由主控程序中轉。

e.Exe進程功能模塊和主控程序的關系。主控程序通過行參數向被調用的模塊傳遞窗口位置和大小信息，通過使用進程句柄方式控制其最小化和恢復視窗。

f.采用繼承關系的試驗模塊與主控程序之間的相同接口由其父類定義和實現。

g.聯網模式是程序調用DLL中的函數，實現聯網。不依賴程序的數據庫，理論上只需要實現已定義好的幾個函數，處理MIS數據庫與軟件數據庫中的數據轉換和遷移即可，同時方便了程序的升級和聯網接口的更新［5］。

圖2 數據和控制信息交互原理圖

6 系統效益分析

a.以三相電能表檢定為例，原工作模式下6臺裝置需要6名檢定人員進行操作，需要約3 h完成一批72只三相電能表的檢定工作。本系統實施后，僅需要1名檢定員進行計算機檢定操作，2名檢定員配合完成掛表、卸表、加封等簡單操作即可完成檢表任務。改造后的檢定裝置需要約3 h完成一批72只三相電能表的檢定工作，時間一樣，但檢定人員減少一半，每天可將檢定人員分為2組，采取倒班形式，智能電能表的檢定數量提高了1倍，大大提高工作效率、節省空間、減少勞動強度、節約人力資源，具有較好的經濟效益。

b.通過該項目的實施，可實現多臺檢定裝置集中控制進行檢定，檢定數據統一管理、審核、上傳，檢定方案統一配置，減少工作失誤的發生，社會效益顯著［6］。

裝置改造完成、集中控制系統實現后，節約了部分購置新臺體的資金，大大提高了智能電能表檢定的管理水平，保證了工作質量。該控制系統符合國網工作標準，能滿足加強智能電能表產品質量控制的要求。既提高了檢定人員的工作效率，又提高了檢定數據的準確性、安全性和一致性，同時緩解了當前智能電能表檢定的供需矛盾。

［1］Q/GDW 354—2009，智能電能表功能規范 ［S］.

［2］Q/GDW 356—2009，三相智能電能表型式規范［S］.

［3］陳向群.電能計量技能考核培訓教材［M］.北京:中國電力出版社，2003.

［4］Q/GDW 363—2009，1級三相智能電能表技術規范 ［S］.

［5］劉國民，宋 雨，周慶捷.智能電網信息化體系架構研究［J］.東北電力技術，2012，33(2):15－17.

［6］朱 凌，劉振波，馮守超.智能電能表的標準、政策和發展 ［J］.東北電力技術，2012，33(2):46－48.