計量自動化終端現(xiàn)場采集通信分析儀設計

摘 要 計量自動化終端能通過對電網各采集點、計量點和考核點電能量數(shù)據(jù)的采集和存儲，以實現(xiàn)電網重要關口電量準時檢測，為電氣網絡監(jiān)控系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)及時提供完整、準確的電能量信息。目前現(xiàn)場計量自動化系統(tǒng)仍存在一定的缺陷和不足，為了完善計量自動化系統(tǒng)的功能，根據(jù)現(xiàn)場計量自動化系統(tǒng)存在的問題，設計了采集通信分析儀，以期對其功能進行完善和優(yōu)化。該通信儀可用于計量自動化系統(tǒng)現(xiàn)場常見問題的分析和判斷，使現(xiàn)場操作人員能對問題進行快速定位并找出問題所在，提高現(xiàn)場解決問題的效率。

關鍵詞 計量自動化終端；采集通信分析儀；實現(xiàn)

中圖分類號 TN91 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）187-0070-02

計量自動化終端作為一個獨立完整的系統(tǒng)，具有采集精度要求高、電能量數(shù)據(jù)來源唯一、系統(tǒng)安全可靠等特點。然而計量自動化終端利用網絡進行電能量數(shù)據(jù)的采集和存儲，其安全性、穩(wěn)定性和可靠性有賴于網絡的穩(wěn)定和安全。這就意味著計量自動化終端會出現(xiàn)一定程度的網絡通信問題，以致整個計量自動化系統(tǒng)存在缺陷和不足。

1 計量自動化系統(tǒng)的缺陷和不足

1.1 傳輸通道故障

計量自動化的主系統(tǒng)與計量自動化終端利用網絡、電話撥號等方式進行電能量的數(shù)據(jù)傳輸，一旦網絡或電話撥號出現(xiàn)故障，就會導致主系統(tǒng)與計量自動化終端的通信不暢，繼而影響計量系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。一方面，有的計量自動化終端位于山區(qū)，由于網絡不能全面覆蓋到山區(qū)的每個角落，致使計量自動化終端周圍的網絡信號較弱或無網絡信號，使得計量自動化終端無法與主系統(tǒng)進行遠程通信，從而無法進行電能量數(shù)據(jù)的傳輸和存儲。另一方面，有的網絡信號或電話撥號信號不穩(wěn)定，致使計量自動化終端不能實時與主系統(tǒng)進行通信，從而不能保障電能量數(shù)據(jù)的實時傳輸和存儲[1]。

1.2 電能量采集裝置故障

電能量采集裝置對電能量數(shù)據(jù)進行實時的采集并通過相關網絡匯集到計量自動化終端以保證電能量數(shù)據(jù)的及時、準確和完整。一旦電能量采集裝置產生故障，不能保證源數(shù)據(jù)的準確和完整，以致計量自動化的主系統(tǒng)的電能量數(shù)據(jù)來源不

穩(wěn)定。

2 采集通信分析儀的設計及應用

2.1 采集通信分析儀的原理及功能

計量自動化系統(tǒng)中的傳輸通道和電能量采集裝置容易產生故障，致使計量自動化終端乃至計量自動化系統(tǒng)的電能量數(shù)據(jù)不穩(wěn)定和不可靠，基于以上問題的分析和探索，同時考慮現(xiàn)場問題的復雜性，設計出采集通信儀。采集通信儀通過檢測電能量采集裝置（電能表）的RS485信號，判斷電能量采集裝置及其數(shù)據(jù)傳輸通道是否有故障。采集通信儀對電能量采集裝置和傳輸通道的檢測結果進行綜合分析，當出現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和存儲異常時，可準確定位電能量采集裝置或計量自動化終端的故障[2]。

采集通信分析儀采用便攜式設計，便于操作人員隨身攜帶，使用方便，內嵌 DL/T645-1997多功能電能量采集裝置通信協(xié)議，其主要功能體現(xiàn)在以下幾個方面。

第一，實現(xiàn)對電能量采集裝置的RS485端口測試，并根據(jù)內置的DL/T645協(xié)議對計量自動化終端進行抄讀，分析和診斷被測電能量采集裝置及其端口是否存在故障和異常。

第二，實現(xiàn)對計量自動化終端的RS485端口測試，并根據(jù)內置的DL/T645協(xié)議執(zhí)行計量自動化終端的抄讀命令，分析和診斷計量自動化終端及其端口是否存在故障和異常。

第三，可接入RS485總線上的任一位置，測試該點RS485信號的幅值等參數(shù)，并對該位置所采集RS485信號進行診斷，并給出相關的測試數(shù)據(jù)和故障診斷結果。

2.2 采集通信分析儀的應用

電能量采集裝置是計量自動化系統(tǒng)的基礎和前端，數(shù)量龐大，并且為計量自動化系統(tǒng)提供的龐大的數(shù)據(jù)量。計量自動化系統(tǒng)極為復雜，涵蓋軟件、硬件和其它設施，若傳輸通道、電能量采集裝置和計量自動化系統(tǒng)中的任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障。操作人員面對繁雜的系統(tǒng)將會無從下手，繼而無從判斷故障和原因所在，但是通過采集通信儀的功能，可以對計量自動化系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)進行初步診斷和分析，最后根據(jù)測試數(shù)據(jù)和操作人員的經驗判斷出故障和問題所在。采集通信儀在計量自動化系統(tǒng)中的應用可以診斷以下幾個

問題[3]。

第一，傳輸通道問題。計量自動化系統(tǒng)的電能量數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題和一定程度的偏差時，運用采集通信儀對電能量采集裝置的端口進行檢測，經過對測試數(shù)據(jù)和操作人員的經驗，判斷出故障所在是傳輸通道，其原因可能是網絡中斷或網絡信號不穩(wěn)定。

第二，電能量采集裝置問題。計量自動化系統(tǒng)的電能量數(shù)據(jù)出現(xiàn)中斷或錯誤時，運用采集通信儀對電能量采集裝置的端口進行檢測，根據(jù)測試數(shù)據(jù)和操作人員的經驗，診斷出故障所在是電能量采集裝置，其原因可能是采集通信儀硬件故障或軟件故障。

第三，計量自動化終端問題。計量自動化系統(tǒng)顯示數(shù)據(jù)不及時和不完整時，運用采集通信儀對計量自動化終端的端口進行檢測，根據(jù)測試數(shù)據(jù)和操作人員的經驗，分析和判斷出故障所在是計量自動化終端，其原因可能是計量自動化終端硬件故障或軟件故障[4]。

第四，計量自動化系統(tǒng)問題。計量自動化系統(tǒng)的電能量數(shù)據(jù)出現(xiàn)丟失或存儲錯誤時，運用采集通信儀分別對電能量采集裝置的端口和計量自動化終端的端口進行檢測，根據(jù)測試數(shù)據(jù)和操作人員經驗，得出傳輸通道、電能量采集裝置和計量自動化終端均不存在故障的結論，最后診斷出故障所在是計量自動化系統(tǒng)，其原因可能是計量自動化系統(tǒng)硬件故障或軟件故障。

通過采集通信儀的初步診斷，可以大致判斷出故障和問題所在，可以將繁瑣的排查工作化繁為簡，提高了工作效率，可以確保電能量數(shù)據(jù)及時、準確、完整的采集和存儲。

3 采集通信儀的局限性和不足

基于對計量自動化系統(tǒng)的故障分析和研究，設計出便攜式的采集通儀，可以初步診斷故障存在于計量自動化系統(tǒng)中的哪一個環(huán)節(jié)，可以極大地節(jié)省人力成本和提高工作效率。然而采集通信儀只能對現(xiàn)場的故障進行初步判斷，并不能全面分析和診斷故障產生的原因，對故障的排除尚需借助操作人員和運維人員的技術實力和相關經驗，因此采集通信儀對龐大的計量自動化系統(tǒng)的作用仍不夠全面和細化，尚存在一定程度的局限性和不足[5]。

4 結論

計量自動化系統(tǒng)包括傳輸通道、計量自動化終端和計量自動化系統(tǒng)，涵蓋軟件、硬件和其他附屬設施，負責對電能量數(shù)據(jù)進行采集和存儲，擁有龐大的數(shù)據(jù)庫，是一個極為復雜的系統(tǒng)。采集通信儀可以利用本身的功能對現(xiàn)場出現(xiàn)的故障進行初步診斷，并找出故障所在，進而對故障的排除奠定了基礎和提供了前提條件。然而由于采集通信儀存在一定的局限性和不足，不可能對計量自動化系統(tǒng)中的問題和故障進行全面分析和判斷。因此操作人員和運維人員應努力增強技術實力和從業(yè)經驗，同時相關研究者亦應致力于計量自動化系統(tǒng)的優(yōu)化和完善，共同促進計量自動化系統(tǒng)的正常運行。

參考文獻

[1]吳敏，梁旭常，黃兆鵬，等.計量自動化終端現(xiàn)場采集通信分析儀設計[J].電源技術，2014，38（10）：1946-1948.

[2]何藝，秦麗娟.基于改進AHP和熵權法的計量自動化終端質量綜合評價研究[J].電測與儀表，2015，52（23）：

58-62.

[3]王義申，賀東明，梁慧誼，等.計量自動化終端與主站通信規(guī)約自動判別方法研究[J].電子測試，2015（19）：

14-16.

[4]王少鋒，伍少成，劉濤，等.基于KNN打分算法的電力計量自動化終端通信故障的檢測和預警[J].電氣自動化，2016，38（4）：86-89.

[5]李躍洪.探討如何在無信號區(qū)域實現(xiàn)計量自動化終端通信[J].山東工業(yè)技術，2014（20）：130-131.

作者簡介：李鋼，陜西省計量科學研究院。