變電站電能量數據采集終端的應用研究

馬瀟

摘 要：通過分析變電站電能量數據采集終端的特點和功能，以及電能量計量系統的構架及原理，具體研究變電站電能量采集終端在實際應用中出現的故障，分析產生的原因，并給出其具體的解決方法，進一步提升計量人員采集終端的現場調試能力及運維水平，提高變電站信息采集可靠性、穩定性、準確性。

關鍵詞：電能量采集；變電站采集終端；故障處理

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

1 引言

隨著電力事業的不斷發展進步，電能量計量系統旨在全面提升計量自動化管理水平，控制電網損耗，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用的基礎，所以電能量采集的時效性、準確性和穩定性對信息采集的正常運行具有重要意義。安康供電分公司以提高客戶滿意度為要求，確保變電站電能計量的準確、規范和穩定為前提，不斷提升變電站計量管理能力和運行維護水平。本文通過對變電站電能量采集終端的原理及實際應用中出現的故障進行分析，降低電能計量采集終端運行維護成本，進一步加強采集終端的現場調試能力及運維水平[1]，為電力用戶提供優質、高效的服務。

2 電能量計量系統構架和原理

2.1 電能量計量系統整體構架

電能量計量系統整體構架主要完成對變電站、發電廠等重要關口計量的電能量數據進行自動采集、存儲、傳輸、監控及計算分析，可實現變電站自動抄表管理、有序用電管理、用電情況統計分析、異常用電分析、電能質量數據統計、線損和母線電量平衡分析等增值服務，以支持電力市場的運營、電費結算，提升供電可靠性和準確性。

2.2 電能量計量系統工作原理

電能量計量系統由主站計算機及網絡、通信網絡、采集終端、計量表計等設備組成。主站計算機及網絡是一個包括硬件和軟件的計算機網絡系統，負責全系統的數據采集、數據傳輸、數據管理、數據應用，并管理其他系統的數據交換。采集終端負責對各采集點信息的采集和監控，計量表計是電能信息采集源和監控對象。

電能量計量系統工作原理是相互協調、相互配合的，由液晶顯示、電源模塊、數據存儲器、程序存儲器、本地維護、時鐘電路、總線緩沖等共同工作實現信息采集應用。

3 采集終端特點及功能

3.1 采集終端特點

采集終端是以嵌入式系統軟件和硬件技術手段為基礎，用于常規變電站、智能變電站、發電廠、大用戶等多種場合。

采集終端是電能量計量系統的基礎設備，通過采集終端將變電站、發電廠等重要關口的電能量數據采集、存儲、計算并傳輸給主站系統，進一步完成變電站電能量數據的統計監測、結算考核、線損分析等功能[2]。采集終端數據采集具有時效性和準確性、采用多種方式進行通信、抗干擾能力強、人機交互界面友好、信息存儲量大、安裝調試便捷、運行穩定可靠、易維護、易擴展等特點。

3.2 采集終端功能

采集終端的功能包括電表數據采集、存儲、上傳通信等基本功能，還包括校時、監測、安全、遠程維護等擴展功能。

（1）電表數據采集功能。采集終端具有時效性、全面性和準確性，最多可同時采集96塊電能表，具備接入多功能電子式電能表的功能可擴展CS（電流環）接口。同時，通過脈沖采集接口能夠采集脈沖電能表數據，可采集開關變位等遙信量觸發事項生成或執行相關操作。（2）電表數據存儲功能。對采集到的電能表數據存儲時進行分類，存儲信息類型包括實時數據、月數據、日數據、曲線數據等。同時可選配數據鏡像存儲功能，確保數據可靠存儲。應具有獨立的數據熱備份單元，可現場插拔，當采集終端出現故障時，可根據實際工作需要現場更換采集終端，并將終端故障、通信故障時的數據及時導入系統。（3）數據上傳通信。變電站采集終端數據傳輸方式多樣，可通過電話撥號、光纖、專線、以太網、GPRS/GSM/CDMA等手段與主站進行通訊。（4）校時。具有實時日歷和時鐘，時鐘既可以通過主站進行定期校準，也可通過當地GPS（RS232/485接口、IRIG-B碼直流輸出接口、IRIG-B碼光纖輸出接口）、網絡時鐘服務器或人工對時。同時終端也可對智能電能表校時。電能表的時鐘在每次抄表時就開始判定，出現超差時，采集終端自動對電能表對時，若三次對時均不成功，就會產生告警事件。（5）異常記錄告警功能。采集終端可存儲記錄大量的異常告警事件，應大于1000條，每次告警的包括告警事件的原因、時間及問題。可根據設定上報主站異常告警事件。（6）安全功能。具有三級密碼設置和權限管理，防止非法操作。（7）人機交互。可以通過兩種方式進行升級。一種是現場升級；另一種方式是遠程升級，通過主站下發參數進行升級。（8）本地和遠程維護。支持當地或遠方在線升級程序，支持斷點續傳，支持U盤軟件升級和數據備份及恢復。

4 采集終端調試及故障處理

4.1 采集終端調試流程

目前終端與主站的通訊主要是專網網絡和GPRS。上傳相關參數主要包括兩部分，一是網口通道或者GPRS通道的通道參數，二是與上傳通道對應的上傳方案參數。

4.1.1 電表調試

運行測試：終端調試信息菜單下進行運行測試，可以測試終端與所有電表的通信情況。

單表測試：調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 數據查詢

實時數據查詢：數據查詢-智能表-實時數據，可以查看終端與電表最近一次成功通信的數據。

歷史數據查詢：數據查詢-智能表-歷史數據，可以查看終端定時采集存儲的電表歷史表碼。

4.1.3 核對數據

核對終端采集到的電表數據和電表液晶顯示數據是否一致，核對數據項包含抄表方案中要求采集的所有數據，尤其是國外表應該注意費率是否錯位（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位數。

4.1.4 上傳調試

通知主站人員查看終端是否在線，能否正常召測終端數據。

4.1.5 主站需要下發任務

主站需要遠程啟動終端主動上報功能：默認終端主動上報功能是關閉的。

4.2 采集終端故障處理

電能量采集終端故障會嚴重影響采集系統中的采集到的基礎信息及異常告警，對線路線損計算、母線電量平衡計算等深化應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實意義，本文根據采集現場運行維護經驗對常見問題和故障進行歸納和分析研究[1]，提升變電站采集終端技術人員運行維護水平。

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，檢查終端內部連接是否松動。

4.2.2 終端加電后，電源燈不亮運行燈正常閃爍，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。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接口實現采集終端與所有表計進行連接，所通信的所有表計都無法抄讀數據時，需檢查參數設置是否正常，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，再實行“終端調試-出廠測試-多通道測試”，結合測試結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、接線錯誤（短路、斷路、接反、虛接、其他設備干擾）、電表參數設置錯位。特別是遠距離傳輸的情況（接線經過的環節多）。

若連接在同一RS485接口上的部分表計通信存在問題，則說明終端RS485接口是正常的。首先仔細檢查通信故障表計的參數設置是否正確，仔細核對表計規約、地址、波特率是否與表計一致。然后再檢查表計現場接線和接口是否正確。

若一個RS485端口所抄電表數目太多，每塊電表所抄的數據量太大，抄表數據間隔太小，使得終端抄完通道上所有表計所用時間超過抄表間隔，導致某幾個時間點上數據缺失。為避免出現漏抄的問題，應盡量將電能表平均分布在各個通道上面，電表所抄數據量以實際數據為準。

4.2.4 終端與主站通訊不成功

（1）網絡方式：通過筆記本確定通信鏈路是否暢通，可將給終端分配IP設置筆記本，通過筆記本ping主站前置機，用telnet命令嘗試前置機端口是否開通。如果終端作為服務端檢查終端通訊參數設置是否有誤，包括IP、子網掩碼、端口號、網關、邏輯地址、規約，如果終端作為客戶端需要檢查終端設置的主站IP和端口號是否正確。檢查主站檔案參數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卡并檢查相關參數是否設置爭取，主站IP和端口、APN、心跳等。在現場處理終端故障時，應積極和采集負荷管理系統主站溝通聯系，通過分析主站報文解析變電站數據采集失敗的原因，進一步解決失敗表計的問題，實現數據采集、存儲、上傳、共享等功能。

5 結語

綜上所述，本文對電能量數據采集中采集終端的運行維護及故障分析處理是基于用電信息采集系統的基本原理架構和功能，以及工作實際中的現場維護的經驗。用電信息采集系統的功能應用對變電站采集終端運行維護和采集數據進行監測，加強線損分析及母線電量平衡分析的應用。本文通過分析采集終端常見故障，不斷提升采集終端運維人員故障分析及處理能力，提高變電站采集可靠性、穩定性、準確性。

參考文獻

[1]李德恒.淺析廠站電能量采集終端運維與故障處理[J].機電信息，2015，（33）：65.

[2]劉韶華，王耀鑫，張勇，謝旭，劉文松.變電站電能量采集終端技術規范解讀[J].智能電網，2015，（07）：674-678.