計(jì)量自動(dòng)化終端現(xiàn)場(chǎng)采集通信分析儀設(shè)計(jì)

摘 要 計(jì)量自動(dòng)化終端能通過(guò)對(duì)電網(wǎng)各采集點(diǎn)、計(jì)量點(diǎn)和考核點(diǎn)電能量數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)，以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)重要關(guān)口電量準(zhǔn)時(shí)檢測(cè)，為電氣網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)及時(shí)提供完整、準(zhǔn)確的電能量信息。目前現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)仍存在一定的缺陷和不足，為了完善計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的功能，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了采集通信分析儀，以期對(duì)其功能進(jìn)行完善和優(yōu)化。該通信儀可用于計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)問(wèn)題的分析和判斷，使現(xiàn)場(chǎng)操作人員能對(duì)問(wèn)題進(jìn)行快速定位并找出問(wèn)題所在，提高現(xiàn)場(chǎng)解決問(wèn)題的效率。

關(guān)鍵詞 計(jì)量自動(dòng)化終端；采集通信分析儀；實(shí)現(xiàn)

中圖分類號(hào) TN91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2017）187-0070-02

計(jì)量自動(dòng)化終端作為一個(gè)獨(dú)立完整的系統(tǒng)，具有采集精度要求高、電能量數(shù)據(jù)來(lái)源唯一、系統(tǒng)安全可靠等特點(diǎn)。然而計(jì)量自動(dòng)化終端利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電能量數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)，其安全性、穩(wěn)定性和可靠性有賴于網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定和安全。這就意味著計(jì)量自動(dòng)化終端會(huì)出現(xiàn)一定程度的網(wǎng)絡(luò)通信問(wèn)題，以致整個(gè)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)存在缺陷和不足。

1 計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的缺陷和不足

1.1 傳輸通道故障

計(jì)量自動(dòng)化的主系統(tǒng)與計(jì)量自動(dòng)化終端利用網(wǎng)絡(luò)、電話撥號(hào)等方式進(jìn)行電能量的數(shù)據(jù)傳輸，一旦網(wǎng)絡(luò)或電話撥號(hào)出現(xiàn)故障，就會(huì)導(dǎo)致主系統(tǒng)與計(jì)量自動(dòng)化終端的通信不暢，繼而影響計(jì)量系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。一方面，有的計(jì)量自動(dòng)化終端位于山區(qū)，由于網(wǎng)絡(luò)不能全面覆蓋到山區(qū)的每個(gè)角落，致使計(jì)量自動(dòng)化終端周圍的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)較弱或無(wú)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，使得計(jì)量自動(dòng)化終端無(wú)法與主系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，從而無(wú)法進(jìn)行電能量數(shù)據(jù)的傳輸和存儲(chǔ)。另一方面，有的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)或電話撥號(hào)信號(hào)不穩(wěn)定，致使計(jì)量自動(dòng)化終端不能實(shí)時(shí)與主系統(tǒng)進(jìn)行通信，從而不能保障電能量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和存儲(chǔ)[1]。

1.2 電能量采集裝置故障

電能量采集裝置對(duì)電能量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集并通過(guò)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)匯集到計(jì)量自動(dòng)化終端以保證電能量數(shù)據(jù)的及時(shí)、準(zhǔn)確和完整。一旦電能量采集裝置產(chǎn)生故障，不能保證源數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和完整，以致計(jì)量自動(dòng)化的主系統(tǒng)的電能量數(shù)據(jù)來(lái)源不

穩(wěn)定。

2 采集通信分析儀的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

2.1 采集通信分析儀的原理及功能

計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)中的傳輸通道和電能量采集裝置容易產(chǎn)生故障，致使計(jì)量自動(dòng)化終端乃至計(jì)量自動(dòng)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(wèn)題的分析和探索，同時(shí)考慮現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)出采集通信儀。采集通信儀通過(guò)檢測(cè)電能量采集裝置（電能表）的RS485信號(hào)，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(duì)電能量采集裝置和傳輸通道的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合分析，當(dāng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)異常時(shí)，可準(zhǔn)確定位電能量采集裝置或計(jì)量自動(dòng)化終端的故障[2]。

采集通信分析儀采用便攜式設(shè)計(jì)，便于操作人員隨身攜帶，使用方便，內(nèi)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(gè)方面。

第一，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能量采集裝置的RS485端口測(cè)試，并根據(jù)內(nèi)置的DL/T645協(xié)議對(duì)計(jì)量自動(dòng)化終端進(jìn)行抄讀，分析和診斷被測(cè)電能量采集裝置及其端口是否存在故障和異常。

第二，實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量自動(dòng)化終端的RS485端口測(cè)試，并根據(jù)內(nèi)置的DL/T645協(xié)議執(zhí)行計(jì)量自動(dòng)化終端的抄讀命令，分析和診斷計(jì)量自動(dòng)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(cè)試該點(diǎn)RS485信號(hào)的幅值等參數(shù)，并對(duì)該位置所采集RS485信號(hào)進(jìn)行診斷，并給出相關(guān)的測(cè)試數(shù)據(jù)和故障診斷結(jié)果。

2.2 采集通信分析儀的應(yīng)用

電能量采集裝置是計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)和前端，數(shù)量龐大，并且為計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)提供的龐大的數(shù)據(jù)量。計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)極為復(fù)雜，涵蓋軟件、硬件和其它設(shè)施，若傳輸通道、電能量采集裝置和計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障。操作人員面對(duì)繁雜的系統(tǒng)將會(huì)無(wú)從下手，繼而無(wú)從判斷故障和原因所在，但是通過(guò)采集通信儀的功能，可以對(duì)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行初步診斷和分析，最后根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)和操作人員的經(jīng)驗(yàn)判斷出故障和問(wèn)題所在。采集通信儀在計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用可以診斷以下幾個(gè)

問(wèn)題[3]。

第一，傳輸通道問(wèn)題。計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的電能量數(shù)據(jù)出現(xiàn)問(wèn)題和一定程度的偏差時(shí)，運(yùn)用采集通信儀對(duì)電能量采集裝置的端口進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)過(guò)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)和操作人員的經(jīng)驗(yàn)，判斷出故障所在是傳輸通道，其原因可能是網(wǎng)絡(luò)中斷或網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不穩(wěn)定。

第二，電能量采集裝置問(wèn)題。計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的電能量數(shù)據(jù)出現(xiàn)中斷或錯(cuò)誤時(shí)，運(yùn)用采集通信儀對(duì)電能量采集裝置的端口進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)和操作人員的經(jīng)驗(yàn)，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(jì)量自動(dòng)化終端問(wèn)題。計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)顯示數(shù)據(jù)不及時(shí)和不完整時(shí)，運(yùn)用采集通信儀對(duì)計(jì)量自動(dòng)化終端的端口進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)和操作人員的經(jīng)驗(yàn)，分析和判斷出故障所在是計(jì)量自動(dòng)化終端，其原因可能是計(jì)量自動(dòng)化終端硬件故障或軟件故障[4]。

第四，計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)問(wèn)題。計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的電能量數(shù)據(jù)出現(xiàn)丟失或存儲(chǔ)錯(cuò)誤時(shí)，運(yùn)用采集通信儀分別對(duì)電能量采集裝置的端口和計(jì)量自動(dòng)化終端的端口進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)和操作人員經(jīng)驗(yàn)，得出傳輸通道、電能量采集裝置和計(jì)量自動(dòng)化終端均不存在故障的結(jié)論，最后診斷出故障所在是計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)，其原因可能是計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)硬件故障或軟件故障。

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

3 采集通信儀的局限性和不足

基于對(duì)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的故障分析和研究，設(shè)計(jì)出便攜式的采集通儀，可以初步診斷故障存在于計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)中的哪一個(gè)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)的故障進(jìn)行初步判斷，并不能全面分析和診斷故障產(chǎn)生的原因，對(duì)故障的排除尚需借助操作人員和運(yùn)維人員的技術(shù)實(shí)力和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，因此采集通信儀對(duì)龐大的計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的作用仍不夠全面和細(xì)化，尚存在一定程度的局限性和不足[5]。

4 結(jié)論

計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)包括傳輸通道、計(jì)量自動(dòng)化終端和計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)，涵蓋軟件、硬件和其他附屬設(shè)施，負(fù)責(zé)對(duì)電能量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和存儲(chǔ)，擁有龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，是一個(gè)極為復(fù)雜的系統(tǒng)。采集通信儀可以利用本身的功能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的故障進(jìn)行初步診斷，并找出故障所在，進(jìn)而對(duì)故障的排除奠定了基礎(chǔ)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(duì)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)中的問(wèn)題和故障進(jìn)行全面分析和判斷。因此操作人員和運(yùn)維人員應(yīng)努力增強(qiáng)技術(shù)實(shí)力和從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)相關(guān)研究者亦應(yīng)致力于計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)化和完善，共同促進(jìn)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]吳敏，梁旭常，黃兆鵬，等.計(jì)量自動(dòng)化終端現(xiàn)場(chǎng)采集通信分析儀設(shè)計(jì)[J].電源技術(shù)，2014，38（10）：1946-1948.

[2]何藝，秦麗娟.基于改進(jìn)AHP和熵權(quán)法的計(jì)量自動(dòng)化終端質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)研究[J].電測(cè)與儀表，2015，52（23）：

58-62.

[3]王義申，賀東明，梁慧誼，等.計(jì)量自動(dòng)化終端與主站通信規(guī)約自動(dòng)判別方法研究[J].電子測(cè)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(jì)量自動(dòng)化終端通信故障的檢測(cè)和預(yù)警[J].電氣自動(dòng)化，2016，38（4）：86-89.

[5]李躍洪.探討如何在無(wú)信號(hào)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)計(jì)量自動(dòng)化終端通信[J].山東工業(yè)技術(shù)，2014（20）：130-131.

作者簡(jiǎn)介：李鋼，陜西省計(jì)量科學(xué)研究院。