电能表检定集中控制系统设计与实现

张 莉，吴晓光

(沈阳供电公司，辽宁 沈阳 110811)

为深入贯彻落实国家电网公司 (以下称国网公司)“集团化运作、集约化发展、精益化管理、标准化建设”的管理要求，进一步规范电能表的型式、功能、技术性能及验收试验等相关要求，满足电能信息采集和智能电网建设的需要，提高电能表规范化、标准化管理水平，服务于公司系统电能表集中招标工作，国网公司颁布了《电能表型式、功能、技术和安全防护规范》系列企业标准［1］。随着国网公司加快推进智能电网建设，大规模安装应用智能电能表，对计量检定工作的质量、效率提出了更高要求。沈阳供电公司原有的360多万只运行的电能表需要更换为智能电能表，因此智能电能表检定工作压力巨大。传统的电能表产品到货前样表测试的方法和标准、到货抽样验收试验及全检验收方法和标准已不适用于国网智能电能表。为适应国网公司关于智能电能表检定的新标准，规范智能电能表的检定步骤及方法，提高智能电能表检定效率，必须创建检定的新模式，使电能表的检定工作更趋标准化、系统化、自动化［2］。

以三相电能表检定为例，原来电能表检定是三相电能表检定装置为12表位，独立放置。1个检定员既要挂表操作电能表检定装置，又要控制计算机，完成各种检定项目，检定结束后将数据上传MIS系统。由于人员素质不一致，容易造成检定方案实施上的不统一，直接影响电能表检定工作质量及检定数据的规范性和准确性［3］。随着智能电能表检定任务量的不断增加，检定人员数量明显不足，新招标的检定装置还没投入运行，致使检定工作效率低及质量控制困难的矛盾更加突出。因此，考虑对现有装置进行改造，利用现今比较成熟的嵌入式工控技术和无线网络路由技术，由1台计算机作为电能表检定集中控制系统，分别与通过技术改造装有工控机的电能表检定装置进行通信，既节省了购置检定装置的资金，又提高了检定工作效率。实现了检定方案和检定结果的统一管理。

1 系统总体设计及工作原理

对现有三相检定装置进行改造，把6台12表位三相检定装置改造为3台24表位三相检定装置。取消原来每台检定装置连接的计算机，增加1台高配置集中检定控制计算机，对3台检定装置进行统一控制，开展集中检定工作。每台检定装置上增加1台工控机，用于监视装置运行状态，通过无线路由，完成与集中控制计算机的数据交互。

该系统主要由电能表检定装置、集中控制计算机、装置工控机、无线路由器、电能表检定集中控制系统软件等组成。其中，电能表检定装置主要用于完成电能表的具体检定工作;集中控制计算机主要用于检定人员对多台检定装置进行统一集中控制;装置工控机安装在检定装置上，主要用于监视装置运行状态，完成与集中控制计算机的数据交互;无线路由器主要用于连接集中控制计算机和装置工控机，为两者提供数据交互通道;电能表检定集中控制系统主要用于控制、协调多台检定装置，统一管理数据的保存、审核、上传MIS系统等任务。

2 硬件设计拓扑图

由1台中心计算机和1台交换机与各装置组成网络连接。安装WiFi路由器，可通过无线连接控制计算机与装置。集中控制系统结构示意图如图1所示。

图1 集中控制系统结构示意图

3 功能设计方案

a.由分控系统从MIS下载数据并转发给集中控制系统，分控系统完成试验后将数据上传给集中控制系统，由集中控制系统上传到MIS系统。

b.由集中控制系统向集中控制式装置下发控制命令，并实时监视试验运行状态，可完成的试验有启动试验、潜动试验、基本误差试验、校核常数试验、走字试验、日计时误差、时段投切误差、需量周期误差、需量示值误差等［4］。

c.集中控制系统负责数据的审核、分析等管理功能。

d.通过分控系统，同一个集中控制系统可管理多个检定装置。

4 数据和控制信息交互原理

集中控制系统对分控系统的操作可同步或异步进行，集中控制系统通过分控系统通知检定装置的启动、停止试验，检定装置试验过程中出现异常可通过分控系统主动上报给集中控制系统，并响应集中控制系统对该检定装置的控制。数据和控制信息交互原理图如图2所示。

5 联网接口模块设计

a.系统模块接口方式有函数接口、组件接口、TCP接口、Exe进程接口。接口关系不仅存在于各功能模块之间，同时也存在于功能模块和主控程序 (主体框架)之间。

b.控制和调用关系。原则上主控程序和功能模块存在调用和被调用的关系，功能模块向主控程序发出通知，可以使用事件过程调用主控程序提供的处理过程，也可以引用主控程序给定的函数过程来引用主控程序的数据。

c.接口数据传递。通过参数传递，包括Exe进程调用的命令行参数。

d.状态模块和试验模块之间的数据和信息交换由主控程序中转。

e.Exe进程功能模块和主控程序的关系。主控程序通过行参数向被调用的模块传递窗口位置和大小信息，通过使用进程句柄方式控制其最小化和恢复视窗。

f.采用继承关系的试验模块与主控程序之间的相同接口由其父类定义和实现。

g.联网模式是程序调用DLL中的函数，实现联网。不依赖程序的数据库，理论上只需要实现已定义好的几个函数，处理MIS数据库与软件数据库中的数据转换和迁移即可，同时方便了程序的升级和联网接口的更新［5］。

图2 数据和控制信息交互原理图

6 系统效益分析

a.以三相电能表检定为例，原工作模式下6台装置需要6名检定人员进行操作，需要约3 h完成一批72只三相电能表的检定工作。本系统实施后，仅需要1名检定员进行计算机检定操作，2名检定员配合完成挂表、卸表、加封等简单操作即可完成检表任务。改造后的检定装置需要约3 h完成一批72只三相电能表的检定工作，时间一样，但检定人员减少一半，每天可将检定人员分为2组，采取倒班形式，智能电能表的检定数量提高了1倍，大大提高工作效率、节省空间、减少劳动强度、节约人力资源，具有较好的经济效益。

b.通过该项目的实施，可实现多台检定装置集中控制进行检定，检定数据统一管理、审核、上传，检定方案统一配置，减少工作失误的发生，社会效益显著［6］。

装置改造完成、集中控制系统实现后，节约了部分购置新台体的资金，大大提高了智能电能表检定的管理水平，保证了工作质量。该控制系统符合国网工作标准，能满足加强智能电能表产品质量控制的要求。既提高了检定人员的工作效率，又提高了检定数据的准确性、安全性和一致性，同时缓解了当前智能电能表检定的供需矛盾。

［1］Q/GDW 354—2009，智能电能表功能规范 ［S］.

［2］Q/GDW 356—2009，三相智能电能表型式规范［S］.

［3］陈向群.电能计量技能考核培训教材［M］.北京:中国电力出版社，2003.

［4］Q/GDW 363—2009，1级三相智能电能表技术规范 ［S］.

［5］刘国民，宋 雨，周庆捷.智能电网信息化体系架构研究［J］.东北电力技术，2012，33(2):15－17.

［6］朱 凌，刘振波，冯守超.智能电能表的标准、政策和发展 ［J］.东北电力技术，2012，33(2):46－48.