電能表檢定集中控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張 莉，吳曉光

(沈陽供電公司，遼寧 沈陽 110811)

為深入貫徹落實(shí)國(guó)家電網(wǎng)公司 (以下稱國(guó)網(wǎng)公司)“集團(tuán)化運(yùn)作、集約化發(fā)展、精益化管理、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)”的管理要求，進(jìn)一步規(guī)范電能表的型式、功能、技術(shù)性能及驗(yàn)收試驗(yàn)等相關(guān)要求，滿足電能信息采集和智能電網(wǎng)建設(shè)的需要，提高電能表規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化管理水平，服務(wù)于公司系統(tǒng)電能表集中招標(biāo)工作，國(guó)網(wǎng)公司頒布了《電能表型式、功能、技術(shù)和安全防護(hù)規(guī)范》系列企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［1］。隨著國(guó)網(wǎng)公司加快推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)，大規(guī)模安裝應(yīng)用智能電能表，對(duì)計(jì)量檢定工作的質(zhì)量、效率提出了更高要求。沈陽供電公司原有的360多萬只運(yùn)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(tǒng)的電能表產(chǎn)品到貨前樣表測(cè)試的方法和標(biāo)準(zhǔn)、到貨抽樣驗(yàn)收試驗(yàn)及全檢驗(yàn)收方法和標(biāo)準(zhǔn)已不適用于國(guó)網(wǎng)智能電能表。為適應(yīng)國(guó)網(wǎng)公司關(guān)于智能電能表檢定的新標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)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(chuàng)建檢定的新模式，使電能表的檢定工作更趨標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化、自動(dòng)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(dú)立放置。1個(gè)檢定員既要掛表操作電能表檢定裝置，又要控制計(jì)算機(jī)，完成各種檢定項(xiàng)目，檢定結(jié)束后將數(shù)據(jù)上傳MIS系統(tǒng)。由于人員素質(zhì)不一致，容易造成檢定方案實(shí)施上的不統(tǒng)一，直接影響電能表檢定工作質(zhì)量及檢定數(shù)據(jù)的規(guī)范性和準(zhǔn)確性［3］。隨著智能電能表檢定任務(wù)量的不斷增加，檢定人員數(shù)量明顯不足，新招標(biāo)的檢定裝置還沒投入運(yùn)行，致使檢定工作效率低及質(zhì)量控制困難的矛盾更加突出。因此，考慮對(duì)現(xiàn)有裝置進(jìn)行改造，利用現(xiàn)今比較成熟的嵌入式工控技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)，由1臺(tái)計(jì)算機(jī)作為電能表檢定集中控制系統(tǒng)，分別與通過技術(shù)改造裝有工控機(jī)的電能表檢定裝置進(jìn)行通信，既節(jié)省了購(gòu)置檢定裝置的資金，又提高了檢定工作效率。實(shí)現(xiàn)了檢定方案和檢定結(jié)果的統(tǒng)一管理。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及工作原理

對(duì)現(xiàn)有三相檢定裝置進(jìn)行改造，把6臺(tái)12表位三相檢定裝置改造為3臺(tái)24表位三相檢定裝置。取消原來每臺(tái)檢定裝置連接的計(jì)算機(jī)，增加1臺(tái)高配置集中檢定控制計(jì)算機(jī)，對(duì)3臺(tái)檢定裝置進(jìn)行統(tǒng)一控制，開展集中檢定工作。每臺(tái)檢定裝置上增加1臺(tái)工控機(jī)，用于監(jiān)視裝置運(yùn)行狀態(tài)，通過無線路由，完成與集中控制計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交互。

該系統(tǒng)主要由電能表檢定裝置、集中控制計(jì)算機(jī)、裝置工控機(jī)、無線路由器、電能表檢定集中控制系統(tǒng)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(jì)算機(jī)主要用于檢定人員對(duì)多臺(tái)檢定裝置進(jìn)行統(tǒng)一集中控制;裝置工控機(jī)安裝在檢定裝置上，主要用于監(jiān)視裝置運(yùn)行狀態(tài)，完成與集中控制計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交互;無線路由器主要用于連接集中控制計(jì)算機(jī)和裝置工控機(jī)，為兩者提供數(shù)據(jù)交互通道;電能表檢定集中控制系統(tǒng)主要用于控制、協(xié)調(diào)多臺(tái)檢定裝置，統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)的保存、審核、上傳MIS系統(tǒng)等任務(wù)。

2 硬件設(shè)計(jì)拓?fù)鋱D

由1臺(tái)中心計(jì)算機(jī)和1臺(tái)交換機(jī)與各裝置組成網(wǎng)絡(luò)連接。安裝WiFi路由器，可通過無線連接控制計(jì)算機(jī)與裝置。集中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 集中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

3 功能設(shè)計(jì)方案

a.由分控系統(tǒng)從MIS下載數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)給集中控制系統(tǒng)，分控系統(tǒng)完成試驗(yàn)后將數(shù)據(jù)上傳給集中控制系統(tǒng)，由集中控制系統(tǒng)上傳到MIS系統(tǒng)。

b.由集中控制系統(tǒng)向集中控制式裝置下發(fā)控制命令，并實(shí)時(shí)監(jiān)視試驗(yàn)運(yùn)行狀態(tài)，可完成的試驗(yàn)有啟動(dòng)試驗(yàn)、潛動(dòng)試驗(yàn)、基本誤差試驗(yàn)、校核常數(shù)試驗(yàn)、走字試驗(yàn)、日計(jì)時(shí)誤差、時(shí)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(tǒng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的審核、分析等管理功能。

d.通過分控系統(tǒng)，同一個(gè)集中控制系統(tǒng)可管理多個(gè)檢定裝置。

4 數(shù)據(jù)和控制信息交互原理

集中控制系統(tǒng)對(duì)分控系統(tǒng)的操作可同步或異步進(jìn)行，集中控制系統(tǒng)通過分控系統(tǒng)通知檢定裝置的啟動(dòng)、停止試驗(yàn)，檢定裝置試驗(yàn)過程中出現(xiàn)異?？赏ㄟ^分控系統(tǒng)主動(dòng)上報(bào)給集中控制系統(tǒng)，并響應(yīng)集中控制系統(tǒng)對(duì)該檢定裝置的控制。數(shù)據(jù)和控制信息交互原理圖如圖2所示。

5 聯(lián)網(wǎng)接口模塊設(shè)計(jì)

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

b.控制和調(diào)用關(guān)系。原則上主控程序和功能模塊存在調(diào)用和被調(diào)用的關(guān)系，功能模塊向主控程序發(fā)出通知，可以使用事件過程調(diào)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(shù)過程來引用主控程序的數(shù)據(jù)。

c.接口數(shù)據(jù)傳遞。通過參數(shù)傳遞，包括Exe進(jìn)程調(diào)用的命令行參數(shù)。

d.狀態(tài)模塊和試驗(yàn)?zāi)K之間的數(shù)據(jù)和信息交換由主控程序中轉(zhuǎn)。

e.Exe進(jìn)程功能模塊和主控程序的關(guān)系。主控程序通過行參數(shù)向被調(diào)用的模塊傳遞窗口位置和大小信息，通過使用進(jìn)程句柄方式控制其最小化和恢復(fù)視窗。

f.采用繼承關(guān)系的試驗(yàn)?zāi)K與主控程序之間的相同接口由其父類定義和實(shí)現(xiàn)。

g.聯(lián)網(wǎng)模式是程序調(diào)用DLL中的函數(shù)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。不依賴程序的數(shù)據(jù)庫(kù)，理論上只需要實(shí)現(xiàn)已定義好的幾個(gè)函數(shù)，處理MIS數(shù)據(jù)庫(kù)與軟件數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和遷移即可，同時(shí)方便了程序的升級(jí)和聯(lián)網(wǎng)接口的更新［5］。

圖2 數(shù)據(jù)和控制信息交互原理圖

6 系統(tǒng)效益分析

a.以三相電能表檢定為例，原工作模式下6臺(tái)裝置需要6名檢定人員進(jìn)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(tǒng)實(shí)施后，僅需要1名檢定員進(jìn)行計(jì)算機(jī)檢定操作，2名檢定員配合完成掛表、卸表、加封等簡(jiǎn)單操作即可完成檢表任務(wù)。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(shí)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(shù)量提高了1倍，大大提高工作效率、節(jié)省空間、減少勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約人力資源，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

b.通過該項(xiàng)目的實(shí)施，可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)檢定裝置集中控制進(jìn)行檢定，檢定數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、審核、上傳，檢定方案統(tǒng)一配置，減少工作失誤的發(fā)生，社會(huì)效益顯著［6］。

裝置改造完成、集中控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后，節(jié)約了部分購(gòu)置新臺(tái)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(zhì)量。該控制系統(tǒng)符合國(guó)網(wǎng)工作標(biāo)準(zhǔn)，能滿足加強(qiáng)智能電能表產(chǎn)品質(zhì)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(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、安全性和一致性，同時(shí)緩解了當(dāng)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(guī)范 ［S］.

［2］Q/GDW 356—2009，三相智能電能表型式規(guī)范［S］.

［3］陳向群.電能計(jì)量技能考核培訓(xùn)教材［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2003.

［4］Q/GDW 363—2009，1級(jí)三相智能電能表技術(shù)規(guī)范 ［S］.

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

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