计量自动化终端现场采集通信分析仪设计

摘 要 计量自动化终端能通过对电网各采集点、计量点和考核点电能量数据的采集和存储，以实现电网重要关口电量准时检测，为电气网络监控系统和信息管理系统及时提供完整、准确的电能量信息。目前现场计量自动化系统仍存在一定的缺陷和不足，为了完善计量自动化系统的功能，根据现场计量自动化系统存在的问题，设计了采集通信分析仪，以期对其功能进行完善和优化。该通信仪可用于计量自动化系统现场常见问题的分析和判断，使现场操作人员能对问题进行快速定位并找出问题所在，提高现场解决问题的效率。

关键词 计量自动化终端；采集通信分析仪；实现

中图分类号 TN91 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）187-0070-02

计量自动化终端作为一个独立完整的系统，具有采集精度要求高、电能量数据来源唯一、系统安全可靠等特点。然而计量自动化终端利用网络进行电能量数据的采集和存储，其安全性、稳定性和可靠性有赖于网络的稳定和安全。这就意味着计量自动化终端会出现一定程度的网络通信问题，以致整个计量自动化系统存在缺陷和不足。

1 计量自动化系统的缺陷和不足

1.1 传输通道故障

计量自动化的主系统与计量自动化终端利用网络、电话拨号等方式进行电能量的数据传输，一旦网络或电话拨号出现故障，就会导致主系统与计量自动化终端的通信不畅，继而影响计量系统的安全性和稳定性。一方面，有的计量自动化终端位于山区，由于网络不能全面覆盖到山区的每个角落，致使计量自动化终端周围的网络信号较弱或无网络信号，使得计量自动化终端无法与主系统进行远程通信，从而无法进行电能量数据的传输和存储。另一方面，有的网络信号或电话拨号信号不稳定，致使计量自动化终端不能实时与主系统进行通信，从而不能保障电能量数据的实时传输和存储[1]。

1.2 电能量采集装置故障

电能量采集装置对电能量数据进行实时的采集并通过相关网络汇集到计量自动化终端以保证电能量数据的及时、准确和完整。一旦电能量采集装置产生故障，不能保证源数据的准确和完整，以致计量自动化的主系统的电能量数据来源不

稳定。

2 采集通信分析仪的设计及应用

2.1 采集通信分析仪的原理及功能

计量自动化系统中的传输通道和电能量采集装置容易产生故障，致使计量自动化终端乃至计量自动化系统的电能量数据不稳定和不可靠，基于以上问题的分析和探索，同时考虑现场问题的复杂性，设计出采集通信仪。采集通信仪通过检测电能量采集装置（电能表）的RS485信号，判断电能量采集装置及其数据传输通道是否有故障。采集通信仪对电能量采集装置和传输通道的检测结果进行综合分析，当出现数据采集和存储异常时，可准确定位电能量采集装置或计量自动化终端的故障[2]。

采集通信分析仪采用便携式设计，便于操作人员随身携带，使用方便，内嵌 DL/T645-1997多功能电能量采集装置通信协议，其主要功能体现在以下几个方面。

第一，实现对电能量采集装置的RS485端口测试，并根据内置的DL/T645协议对计量自动化终端进行抄读，分析和诊断被测电能量采集装置及其端口是否存在故障和异常。

第二，实现对计量自动化终端的RS485端口测试，并根据内置的DL/T645协议执行计量自动化终端的抄读命令，分析和诊断计量自动化终端及其端口是否存在故障和异常。

第三，可接入RS485总线上的任一位置，测试该点RS485信号的幅值等参数，并对该位置所采集RS485信号进行诊断，并给出相关的测试数据和故障诊断结果。

2.2 采集通信分析仪的应用

电能量采集装置是计量自动化系统的基础和前端，数量庞大，并且为计量自动化系统提供的庞大的数据量。计量自动化系统极为复杂，涵盖软件、硬件和其它设施，若传输通道、电能量采集装置和计量自动化系统中的任何一个环节出现故障。操作人员面对繁杂的系统将会无从下手，继而无从判断故障和原因所在，但是通过采集通信仪的功能，可以对计量自动化系统的各个环节进行初步诊断和分析，最后根据测试数据和操作人员的经验判断出故障和问题所在。采集通信仪在计量自动化系统中的应用可以诊断以下几个

问题[3]。

第一，传输通道问题。计量自动化系统的电能量数据出现问题和一定程度的偏差时，运用采集通信仪对电能量采集装置的端口进行检测，经过对测试数据和操作人员的经验，判断出故障所在是传输通道，其原因可能是网络中断或网络信号不稳定。

第二，电能量采集装置问题。计量自动化系统的电能量数据出现中断或错误时，运用采集通信仪对电能量采集装置的端口进行检测，根据测试数据和操作人员的经验，诊断出故障所在是电能量采集装置，其原因可能是采集通信仪硬件故障或软件故障。

第三，计量自动化终端问题。计量自动化系统显示数据不及时和不完整时，运用采集通信仪对计量自动化终端的端口进行检测，根据测试数据和操作人员的经验，分析和判断出故障所在是计量自动化终端，其原因可能是计量自动化终端硬件故障或软件故障[4]。

第四，计量自动化系统问题。计量自动化系统的电能量数据出现丢失或存储错误时，运用采集通信仪分别对电能量采集装置的端口和计量自动化终端的端口进行检测，根据测试数据和操作人员经验，得出传输通道、电能量采集装置和计量自动化终端均不存在故障的结论，最后诊断出故障所在是计量自动化系统，其原因可能是计量自动化系统硬件故障或软件故障。

通过采集通信仪的初步诊断，可以大致判断出故障和问题所在，可以将繁琐的排查工作化繁为简，提高了工作效率，可以确保电能量数据及时、准确、完整的采集和存储。

3 采集通信仪的局限性和不足

基于对计量自动化系统的故障分析和研究，设计出便携式的采集通仪，可以初步诊断故障存在于计量自动化系统中的哪一个环节，可以极大地节省人力成本和提高工作效率。然而采集通信仪只能对现场的故障进行初步判断，并不能全面分析和诊断故障产生的原因，对故障的排除尚需借助操作人员和运维人员的技术实力和相关经验，因此采集通信仪对庞大的计量自动化系统的作用仍不够全面和细化，尚存在一定程度的局限性和不足[5]。

4 结论

计量自动化系统包括传输通道、计量自动化终端和计量自动化系统，涵盖软件、硬件和其他附属设施，负责对电能量数据进行采集和存储，拥有庞大的数据库，是一个极为复杂的系统。采集通信仪可以利用本身的功能对现场出现的故障进行初步诊断，并找出故障所在，进而对故障的排除奠定了基础和提供了前提条件。然而由于采集通信仪存在一定的局限性和不足，不可能对计量自动化系统中的问题和故障进行全面分析和判断。因此操作人员和运维人员应努力增强技术实力和从业经验，同时相关研究者亦应致力于计量自動化系统的优化和完善，共同促进计量自动化系统的正常运行。

参考文献

[1]吴敏，梁旭常，黄兆鹏，等.计量自动化终端现场采集通信分析仪设计[J].电源技术，2014，38（10）：1946-1948.

[2]何艺，秦丽娟.基于改进AHP和熵权法的计量自动化终端质量综合评价研究[J].电测与仪表，2015，52（23）：

58-62.

[3]王义申，贺东明，梁慧谊，等.计量自动化终端与主站通信规约自动判别方法研究[J].电子测试，2015（19）：

14-16.

[4]王少锋，伍少成，刘涛，等.基于KNN打分算法的电力计量自动化终端通信故障的检测和预警[J].电气自动化，2016，38（4）：86-89.

[5]李跃洪.探讨如何在无信号区域实现计量自动化终端通信[J].山东工业技术，2014（20）：130-131.

作者简介：李钢，陕西省计量科学研究院。