變電站電能量數(shù)據(jù)采集終端的應(yīng)用研究

馬瀟

摘 要：通過分析變電站電能量數(shù)據(jù)采集終端的特點(diǎn)和功能，以及電能量計(jì)量系統(tǒng)的構(gòu)架及原理，具體研究變電站電能量采集終端在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的故障，分析產(chǎn)生的原因，并給出其具體的解決方法，進(jìn)一步提升計(jì)量人員采集終端的現(xiàn)場調(diào)試能力及運(yùn)維水平，提高變電站信息采集可靠性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：電能量采集；變電站采集終端；故障處理

中圖分類號：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）03-0140-02

1 引言

隨著電力事業(yè)的不斷發(fā)展進(jìn)步，電能量計(jì)量系統(tǒng)旨在全面提升計(jì)量自動(dòng)化管理水平，控制電網(wǎng)損耗，提高工作效率及客戶滿意度。電能量采集終端采集的信息是變電站分析和應(yīng)用的基礎(chǔ)，所以電能量采集的時(shí)效性、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性對信息采集的正常運(yùn)行具有重要意義。安康供電分公司以提高客戶滿意度為要求，確保變電站電能計(jì)量的準(zhǔn)確、規(guī)范和穩(wěn)定為前提，不斷提升變電站計(jì)量管理能力和運(yùn)行維護(hù)水平。本文通過對變電站電能量采集終端的原理及實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析，降低電能計(jì)量采集終端運(yùn)行維護(hù)成本，進(jìn)一步加強(qiáng)采集終端的現(xiàn)場調(diào)試能力及運(yùn)維水平[1]，為電力用戶提供優(yōu)質(zhì)、高效的服務(wù)。

2 電能量計(jì)量系統(tǒng)構(gòu)架和原理

2.1 電能量計(jì)量系統(tǒng)整體構(gòu)架

電能量計(jì)量系統(tǒng)整體構(gòu)架主要完成對變電站、發(fā)電廠等重要關(guān)口計(jì)量的電能量數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集、存儲(chǔ)、傳輸、監(jiān)控及計(jì)算分析，可實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)抄表管理、有序用電管理、用電情況統(tǒng)計(jì)分析、異常用電分析、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、線損和母線電量平衡分析等增值服務(wù)，以支持電力市場的運(yùn)營、電費(fèi)結(jié)算，提升供電可靠性和準(zhǔn)確性。

2.2 電能量計(jì)量系統(tǒng)工作原理

電能量計(jì)量系統(tǒng)由主站計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)、采集終端、計(jì)量表計(jì)等設(shè)備組成。主站計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)包括硬件和軟件的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)全系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)應(yīng)用，并管理其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。采集終端負(fù)責(zé)對各采集點(diǎn)信息的采集和監(jiān)控，計(jì)量表計(jì)是電能信息采集源和監(jiān)控對象。

電能量計(jì)量系統(tǒng)工作原理是相互協(xié)調(diào)、相互配合的，由液晶顯示、電源模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、本地維護(hù)、時(shí)鐘電路、總線緩沖等共同工作實(shí)現(xiàn)信息采集應(yīng)用。

3 采集終端特點(diǎn)及功能

3.1 采集終端特點(diǎn)

采集終端是以嵌入式系統(tǒng)軟件和硬件技術(shù)手段為基礎(chǔ)，用于常規(guī)變電站、智能變電站、發(fā)電廠、大用戶等多種場合。

采集終端是電能量計(jì)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備，通過采集終端將變電站、發(fā)電廠等重要關(guān)口的電能量數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、計(jì)算并傳輸給主站系統(tǒng)，進(jìn)一步完成變電站電能量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)監(jiān)測、結(jié)算考核、線損分析等功能[2]。采集終端數(shù)據(jù)采集具有時(shí)效性和準(zhǔn)確性、采用多種方式進(jìn)行通信、抗干擾能力強(qiáng)、人機(jī)交互界面友好、信息存儲(chǔ)量大、安裝調(diào)試便捷、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、易維護(hù)、易擴(kuò)展等特點(diǎn)。

3.2 采集終端功能

采集終端的功能包括電表數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、上傳通信等基本功能，還包括校時(shí)、監(jiān)測、安全、遠(yuǎn)程維護(hù)等擴(kuò)展功能。

（1）電表數(shù)據(jù)采集功能。采集終端具有時(shí)效性、全面性和準(zhǔn)確性，最多可同時(shí)采集96塊電能表，具備接入多功能電子式電能表的功能可擴(kuò)展CS（電流環(huán)）接口。同時(shí)，通過脈沖采集接口能夠采集脈沖電能表數(shù)據(jù)，可采集開關(guān)變位等遙信量觸發(fā)事項(xiàng)生成或執(zhí)行相關(guān)操作。（2）電表數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。對采集到的電能表數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)進(jìn)行分類，存儲(chǔ)信息類型包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、月數(shù)據(jù)、日數(shù)據(jù)、曲線數(shù)據(jù)等。同時(shí)可選配數(shù)據(jù)鏡像存儲(chǔ)功能，確保數(shù)據(jù)可靠存儲(chǔ)。應(yīng)具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)熱備份單元，可現(xiàn)場插拔，當(dāng)采集終端出現(xiàn)故障時(shí)，可根據(jù)實(shí)際工作需要現(xiàn)場更換采集終端，并將終端故障、通信故障時(shí)的數(shù)據(jù)及時(shí)導(dǎo)入系統(tǒng)。（3）數(shù)據(jù)上傳通信。變電站采集終端數(shù)據(jù)傳輸方式多樣，可通過電話撥號、光纖、專線、以太網(wǎng)、GPRS/GSM/CDMA等手段與主站進(jìn)行通訊。（4）校時(shí)。具有實(shí)時(shí)日歷和時(shí)鐘，時(shí)鐘既可以通過主站進(jìn)行定期校準(zhǔn)，也可通過當(dāng)?shù)谿PS（RS232/485接口、IRIG-B碼直流輸出接口、IRIG-B碼光纖輸出接口）、網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘服務(wù)器或人工對時(shí)。同時(shí)終端也可對智能電能表校時(shí)。電能表的時(shí)鐘在每次抄表時(shí)就開始判定，出現(xiàn)超差時(shí)，采集終端自動(dòng)對電能表對時(shí)，若三次對時(shí)均不成功，就會(huì)產(chǎn)生告警事件。（5）異常記錄告警功能。采集終端可存儲(chǔ)記錄大量的異常告警事件，應(yīng)大于1000條，每次告警的包括告警事件的原因、時(shí)間及問題?？筛鶕?jù)設(shè)定上報(bào)主站異常告警事件。（6）安全功能。具有三級密碼設(shè)置和權(quán)限管理，防止非法操作。（7）人機(jī)交互?？梢酝ㄟ^兩種方式進(jìn)行升級。一種是現(xiàn)場升級；另一種方式是遠(yuǎn)程升級，通過主站下發(fā)參數(shù)進(jìn)行升級。（8）本地和遠(yuǎn)程維護(hù)。支持當(dāng)?shù)鼗蜻h(yuǎn)方在線升級程序，支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳，支持U盤軟件升級和數(shù)據(jù)備份及恢復(fù)。

4 采集終端調(diào)試及故障處理

4.1 采集終端調(diào)試流程

目前終端與主站的通訊主要是專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和GPRS。上傳相關(guān)參數(shù)主要包括兩部分，一是網(wǎng)口通道或者GPRS通道的通道參數(shù)，二是與上傳通道對應(yīng)的上傳方案參數(shù)。

4.1.1 電表調(diào)試

運(yùn)行測試：終端調(diào)試信息菜單下進(jìn)行運(yùn)行測試，可以測試終端與所有電表的通信情況。

單表測試：調(diào)試信息菜單下單表測試，可以測試終端跟某塊表的通信情況。

4.1.2 數(shù)據(jù)查詢

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢：數(shù)據(jù)查詢-智能表-實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可以查看終端與電表最近一次成功通信的數(shù)據(jù)。

歷史數(shù)據(jù)查詢：數(shù)據(jù)查詢-智能表-歷史數(shù)據(jù)，可以查看終端定時(shí)采集存儲(chǔ)的電表歷史表碼。

4.1.3 核對數(shù)據(jù)

核對終端采集到的電表數(shù)據(jù)和電表液晶顯示數(shù)據(jù)是否一致，核對數(shù)據(jù)項(xiàng)包含抄表方案中要求采集的所有數(shù)據(jù)，尤其是國外表應(yīng)該注意費(fèi)率是否錯(cuò)位（即終端中顯示的尖、峰、平、谷與電表顯示不一致）以及電能量和需量小數(shù)位數(shù)。

4.1.4 上傳調(diào)試

通知主站人員查看終端是否在線，能否正常召測終端數(shù)據(jù)。

4.1.5 主站需要下發(fā)任務(wù)

主站需要遠(yuǎn)程啟動(dòng)終端主動(dòng)上報(bào)功能：默認(rèn)終端主動(dòng)上報(bào)功能是關(guān)閉的。

4.2 采集終端故障處理

電能量采集終端故障會(huì)嚴(yán)重影響采集系統(tǒng)中的采集到的基礎(chǔ)信息及異常告警，對線路線損計(jì)算、母線電量平衡計(jì)算等深化應(yīng)用的功能也有重要的影響，因此，采集終端故障分析和處理具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，本文根據(jù)采集現(xiàn)場運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)對常見問題和故障進(jìn)行歸納和分析研究[1]，提升變電站采集終端技術(shù)人員運(yùn)行維護(hù)水平。

4.2.1 終端加電后，電源燈不亮

一方面，檢查電源及連線是否正常：終端工作電源范圍交流：85V-285V，直流：100V-375V。另一方面，檢查終端內(nèi)部連接是否松動(dòng)。

4.2.2 終端加電后，電源燈不亮運(yùn)行燈正常閃爍，液晶無顯示或顯示亂碼

需要檢查終端連接顯示的插針是否松動(dòng)。終端重啟后液晶仍不能正常顯示，則需返回廠家處理。

4.2.3 終端與電表通信不成功

通過RS485接口實(shí)現(xiàn)采集終端與所有表計(jì)進(jìn)行連接，所通信的所有表計(jì)都無法抄讀數(shù)據(jù)時(shí)，需檢查參數(shù)設(shè)置是否正常，終端接口和連接線纜是否正常。

首先檢查終端RS485口是否損壞，可用萬用表直流檔測量其電壓是否在正常范圍之間，如果電壓正常則將要測試的RS485接口與其它的RS485口短接，短接的方式為A接到A，B接到B，再實(shí)行“終端調(diào)試-出廠測試-多通道測試”，結(jié)合測試結(jié)果可以判定接口功能是否存在異常。若RS485口未損壞，則需檢查連接線纜是否損壞、接線錯(cuò)誤（短路、斷路、接反、虛接、其他設(shè)備干擾）、電表參數(shù)設(shè)置錯(cuò)位。特別是遠(yuǎn)距離傳輸?shù)那闆r（接線經(jīng)過的環(huán)節(jié)多）。

若連接在同一RS485接口上的部分表計(jì)通信存在問題，則說明終端RS485接口是正常的。首先仔細(xì)檢查通信故障表計(jì)的參數(shù)設(shè)置是否正確，仔細(xì)核對表計(jì)規(guī)約、地址、波特率是否與表計(jì)一致。然后再檢查表計(jì)現(xiàn)場接線和接口是否正確。

若一個(gè)RS485端口所抄電表數(shù)目太多，每塊電表所抄的數(shù)據(jù)量太大，抄表數(shù)據(jù)間隔太小，使得終端抄完通道上所有表計(jì)所用時(shí)間超過抄表間隔，導(dǎo)致某幾個(gè)時(shí)間點(diǎn)上數(shù)據(jù)缺失。為避免出現(xiàn)漏抄的問題，應(yīng)盡量將電能表平均分布在各個(gè)通道上面，電表所抄數(shù)據(jù)量以實(shí)際數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

4.2.4 終端與主站通訊不成功

（1）網(wǎng)絡(luò)方式：通過筆記本確定通信鏈路是否暢通，可將給終端分配IP設(shè)置筆記本，通過筆記本ping主站前置機(jī)，用telnet命令嘗試前置機(jī)端口是否開通。如果終端作為服務(wù)端檢查終端通訊參數(shù)設(shè)置是否有誤，包括IP、子網(wǎng)掩碼、端口號、網(wǎng)關(guān)、邏輯地址、規(guī)約，如果終端作為客戶端需要檢查終端設(shè)置的主站IP和端口號是否正確。檢查主站檔案參數(shù)是否與終端終端一致，比如信道編號。（2）GPRS方式：可嘗試更換SIM卡并檢查相關(guān)參數(shù)是否設(shè)置爭取，主站IP和端口、APN、心跳等。在現(xiàn)場處理終端故障時(shí)，應(yīng)積極和采集負(fù)荷管理系統(tǒng)主站溝通聯(lián)系，通過分析主站報(bào)文解析變電站數(shù)據(jù)采集失敗的原因，進(jìn)一步解決失敗表計(jì)的問題，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、上傳、共享等功能。

5 結(jié)語

綜上所述，本文對電能量數(shù)據(jù)采集中采集終端的運(yùn)行維護(hù)及故障分析處理是基于用電信息采集系統(tǒng)的基本原理架構(gòu)和功能，以及工作實(shí)際中的現(xiàn)場維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)。用電信息采集系統(tǒng)的功能應(yīng)用對變電站采集終端運(yùn)行維護(hù)和采集數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，加強(qiáng)線損分析及母線電量平衡分析的應(yīng)用。本文通過分析采集終端常見故障，不斷提升采集終端運(yùn)維人員故障分析及處理能力，提高變電站采集可靠性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性。

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