双层校验的智能表事件采集判别方法及应用

李付存，季 丰，郭红霞，郭 亮，王兆军

（1.国网山东省电力公司电力科学研究院，济南 250002；2.华能济南黄台发电有限公司，济南 250100；3.国网山东省电力公司，济南 250001）

0 引言

随着“智能电网”和“高级量测体系（Advanced Metering Infrastructure，AMI）”的建设，智能电能表作为其基础和核心设备，在大部分网省电力公司的大型专变用户、三相一般工商用户、普通居民用户等各类计量点中的覆盖率已达到98.50%以上。事件记录功能是智能表的重要功能之一，它主要实时记录、保存和上传智能表在运行过程中发生的异常或故障时的相关信息，如事件发生时间、结束时间、发生次数及发生和结束时刻的电能量等数据信息，常见的事件有失压、失流、断相、电压（流）逆相序、开表盖、开端钮盖、远程拉合闸等40余种，这些众多事件对加强智能表运行工况远程监测，实现计量表计精益化管理具有重要作用。

然而智能表中的除了事件记录、还有很多其他的计量、费控、采集等多种功能，这些事件采集、存储、寻址、判断需要大量空间，在多种事件存储、判别、上报等指针寻址处发生串扰，造成数据误判、误报，造成事件采集上报准确性降低，如果对此大量的数据不加以校验、甄别，则上报的数据可用性降低，依此数据进行现场核查则费时、费力，为此需对现行的智能表事件采集上报结构进行分析、改进，提高事件上报准确率。

1 计量在线监测组成

根据国家电网公司用电信息采集典型设计方案，用电信息采集系统设置有一定的采集上报周期，计量在线检测的采集设备按照设定的周期对智能表事件进行采集，根据采集到事件信息进行判断，并决定是否上报给采集主站，即计量在线检测在硬件构成涉及到智能表，采集设备，采集主站三部分，在通讯方式包括本地通讯层和远程通讯层等两部分组成，具体计量在线监测结构图如图1所示。

根据图1计量在线监测事件采集上报结构图可知，上报事件的准确性既受智能表、采集设备、采集主站等硬件设置影响，也受到通讯方式、通讯线路等影响，还有可能是以上两种或三种原因的组合，是一项系统工程。图2为某地区2016年8月1日智能表开表盖事件上报截图，从图2显示数据可以看出，此智能表开表盖事件发生多达3830次，本次事件发生持续时间3秒，事件发生前后各象限有功电量、无功电能均无变化，基本可以判定为误报。

图2 某地区智能表开表盖事件上报截图

2 事件采集上报结构分析

根据本文第1节计量在线监测组成可知，事件误报产生的原因很多，既有硬件原因，又有软件判别规则导致。根据国网公司完善的《电能表质量监督管理办法》和《用电信息采集设备质量监督管理办法》，对安装运行前的智能表和采集设备都会进行层层硬件检测，硬件质量都会取得质量检测报告，硬件质量导致事件误报基本排除。目前原因聚焦在软件判决流程上。

现在大部分采集设备判断事件是否发生，主要通过比较连续两次读取到的电能表内的同一事件次数值，如果数据不一致则产生事件上报，下面以开表盖事件为例，做具体说明：在采集设备内开辟两块存储区域，一块用来记录“上一次记录的开盖次数”，另一块用来记录“当前记录的开盖次数”（若本次获取开盖次数失败，则该存储区内的数据值被置为无效值，同时，在系统初始上电时，这两个数据值也被置为无效值0xEEEEEEEE，因为电能表所能记录的最大开盖次数值为0xFFFFFF），当发起一轮新的抄表任务时，若能够成功获取到该电能表的“上1次开盖次数”，则把该数据值存入到“当前记录的开盖次数”中，若获取失败，则把采集设备内记录当前电能表的“当前记录的开盖次数”值置为无效值“0xEEEEEEEE”，当本电能表的所有待抄的事项相关数据项抄取完毕后，系统进入事项对比判断阶段，即当前的数据值和上一次获取到的数据值进行比较、判断，进而判定出该电能表是否产生新的事项，事件上报判断流程图如图3所示。

如图3所示，采集设备会对前后两次获取到的数据值的合法性进行判断，若任有一方的数据值不合法，则退出当前的事项判断，认为当前事项正常，其中当“上一次”获取的数据值非法，而“当前”获取的数值正常时，要把当前合法的数据值重新赋值给“上一次”获取的数据值。

图3 事件上报判断流程图

其次，对前后两次获取到的数据值的比较。对于前后两次获得的数据值都合法的情况下，比较二者的数据值大小，若二者完全一致，则认为该电表的此事项正常；若二者数据值不一致，则认为电表的该事项已经产生，根据Q/GDW376.1规约规定的相关事项的数据格式，组织事项内容进行存储并上报（根据实际的设置情况决定是否直接上报主站），同时把本次新获取到的相关事项的数据值赋值给“上一次”获取的数据值。

针对图2所示的事件多少上报情况，我们在对数据读取是发现，实际执行的过程中，由于采集设备在与电能表进行连续的通信获取数据的过程中，在对某些数据项进行重复抄取时，没有及时释放内存，造成采集设备的内存越界，对记录的“上一次记录的开盖次数”和“当前记录的开盖次数”的数据区进行了误修改。因此在进行事项判断阶段，当比较这两个数据值时，数据值每次合法且都不一致，系统误认为电表产生开盖事项，导致事件误报。

3 判别结构改进及实验

3.1 判别结构改进

如本文第2节所示：在采集设备内开辟两块存储区域，一块用来记录“上次事件次数”，另一块用来记录“本次事件次数”，通过比较连续两次读取到的电能表内的同一事件次数值，来判别是否有新事件产生，具体构成如图4所示。

图4 误报现象产生结构图

为解决误报产生的原因，我们在“上次全部事件次数记录区”和“数据缓冲区”之间加入了“冗余隔离区”；在“冗余隔离区”之中包含“指针越界检测区”，在隔离区和越界检测区中包均含特殊序列，若指针指向了该序列，则程序即可判断发生了越界，相应程序会去处理越界事件，此种事件双层校验判别方法，避免了内存越界的风险。具体结构如图5所示。

通过在上次事件存储区和索引指针缓冲区中分别增加事件校验和越界检测双层校验结构使智能表的多个事件独立且不受外部索引指针串扰，对不符合校验的数据值及时剔除，避免事件误判、误报、漏判和漏报的发生，有效的保护了采集上报事件的准确性。

图5 事件双层校验判别结构

3.2 实验验证

根据图5所示双层校验结构，对原采集设备进行升级，并进行了实验，搭建的实验平台如图6所示。

图6 搭建的实验台体

图6为192只智能表表盖完全闭合，通电正常运行一天，采集系统召测均无一例上报，得知改进后的采集设备无误判、误报情况。

同时为避免少报、漏报，我们对其中的两只智能表也进行了人为打开，打开后进行测试，测试结果如图7所示，从图示结果可以看出，将表盖打开1次时，开表盖次数由0变为1，开盖开始时间、结束时间、事件开始前电能表冻结的有功电量、正向有功总电能、反向有功总电能、各象限中各象限的无功总电能，发生事件之后冻结的有功电量、正向有功总电能、反向有功总电能以及四象限中各象限的无功总电能均与电能表实际显示相同。

开表盖事件结束后，再次将表盖打开，召测结果如图8所示。

图7 打开表盖1次时的召测结果

图8 打开表盖2次时的召测结果

根据图8所示，打开表盖2次时的召测结果，事件记录数由1增加至2，发生事件时其他计量信息也可准确记录、显示，这里不再详述。

4 结束语

为解决前期某地区智能表事件误判误报的问题，提高智能表事件的上报准确性，本文对计量在线监测组成结构及事件判别方法进行了详细分析，在此基础上提出了双层校验结构及方法，并对采集设备进行升级，搭建了验证测试平台，实验结果验证的了方法的可行性。论文的研究提升了计量在线监测智能表事件上报的准确性，对提升智能电网和AMI建设，提高计量资产精益化管理水平及防窃电排查效率都具有重要意义。

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