計量自動化終端現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據的采集和存儲，以實現電網重要關口電量準時檢測，為電氣網絡監控系統和信息管理系統及時提供完整、準確的電能量信息。目前現場計量自動化系統仍存在一定的缺陷和不足，為了完善計量自動化系統的功能，根據現場計量自動化系統存在的問題，設計了采集通信分析儀，以期對其功能進行完善和優化。該通信儀可用于計量自動化系統現場常見問題的分析和判斷，使現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

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，具有采集精度要求高、電能量數據來源唯一、系統安全可靠等特點。然而計量自動化終端利用網絡進行電能量數據的采集和存儲，其安全性、穩定性和可靠性有賴于網絡的穩定和安全。這就意味著計量自動化終端會出現一定程度的網絡通信問題，以致整個計量自動化系統存在缺陷和不足。

1 計量自動化系統的缺陷和不足

1.1 傳輸通道故障

計量自動化的主系統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據傳輸，一旦網絡或電話撥號出現故障，就會導致主系統與計量自動化終端的通信不暢，繼而影響計量系統的安全性和穩定性。一方面，有的計量自動化終端位于山區，由于網絡不能全面覆蓋到山區的每個角落，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進行遠程通信，從而無法進行電能量數據的傳輸和存儲。另一方面，有的網絡信號或電話撥號信號不穩定，致使計量自動化終端不能實時與主系統進行通信，從而不能保障電能量數據的實時傳輸和存儲[1]。

1.2 電能量采集裝置故障

電能量采集裝置對電能量數據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據的及時、準確和完整。一旦電能量采集裝置產生故障，不能保證源數據的準確和完整，以致計量自動化的主系統的電能量數據來源不

穩定。

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的電能量數據不穩定和不可靠，基于以上問題的分析和探索，同時考慮現場問題的復雜性，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據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，當出現數據采集和存儲異常時，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議，其主要功能體現在以下幾個方面。

第一，實現對電能量采集裝置的RS485端口測試，并根據內置的DL/T645協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，實現對計量自動化終端的RS485端口測試，并根據內置的DL/T645協議執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，并對該位置所采集RS485信號進行診斷，并給出相關的測試數據和故障診斷結果。

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的基礎和前端，數量龐大，并且為計量自動化系統提供的龐大的數據量。計量自動化系統極為復雜，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中的任何一個環節出現故障。操作人員面對繁雜的系統將會無從下手，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的各個環節進行初步診斷和分析，最后根據測試數據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。計量自動化系統的電能量數據出現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，經過對測試數據和操作人員的經驗，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定。

第二，電能量采集裝置問題。計量自動化系統的電能量數據出現中斷或錯誤時，運用采集通信儀對電能量采集裝置的端口進行檢測，根據測試數據和操作人員的經驗，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。計量自動化系統顯示數據不及時和不完整時，運用采集通信儀對計量自動化終端的端口進行檢測，根據測試數據和操作人員的經驗，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，計量自動化系統問題。計量自動化系統的電能量數據出現丟失或存儲錯誤時，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，根據測試數據和操作人員經驗，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，其原因可能是計量自動化系統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，可以確保電能量數據及時、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中的哪一個環節，可以極大地節省人力成本和提高工作效率。然而采集通信儀只能對現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

計量自動化系統包括傳輸通道、計量自動化終端和計量自動化系統，涵蓋軟件、硬件和其他附屬設施，負責對電能量數據進行采集和存儲，擁有龐大的數據庫，是一個極為復雜的系統。采集通信儀可以利用本身的功能對現場出現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經驗，同時相關研究者亦應致力于計量自動化系統的優化和完善，共同促進計量自動化系統的正常運行。

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域實現計量自動化終端通信[J].山東工業技術，2014（20）：130-131.

作者簡介：李鋼，陜西省計量科學研究院。