变电站电能量数据采集终端的应用研究

马潇

摘 要：通过分析变电站电能量数据采集终端的特点和功能，以及电能量计量系统的构架及原理，具体研究变电站电能量采集终端在实际应用中出现的故障，分析产生的原因，并给出其具体的解决方法，进一步提升计量人员采集终端的现场调试能力及运维水平，提高变电站信息采集可靠性、稳定性、准确性。

关键词：电能量采集；变电站采集终端；故障处理

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）03-0140-02

1 引言

随着电力事业的不断发展进步，电能量计量系统旨在全面提升计量自动化管理水平，控制电网损耗，提高工作效率及客户满意度。电能量采集终端采集的信息是变电站分析和应用的基础，所以电能量采集的时效性、准确性和稳定性对信息采集的正常运行具有重要意义。安康供电分公司以提高客户满意度为要求，确保变电站电能计量的准确、规范和稳定为前提，不断提升变电站计量管理能力和运行维护水平。本文通过对变电站电能量采集终端的原理及实际应用中出现的故障进行分析，降低电能计量采集终端运行维护成本，进一步加强采集终端的现场调试能力及运维水平[1]，为电力用户提供优质、高效的服务。

2 电能量计量系统构架和原理

2.1 电能量计量系统整体构架

电能量计量系统整体构架主要完成对变电站、发电厂等重要关口计量的电能量数据进行自动采集、存储、传输、监控及计算分析，可实现变电站自动抄表管理、有序用电管理、用电情况统计分析、异常用电分析、电能质量数据统计、线损和母线电量平衡分析等增值服务，以支持电力市场的运营、电费结算，提升供电可靠性和准确性。

2.2 电能量计量系统工作原理

电能量计量系统由主站计算机及网络、通信网络、采集终端、计量表计等设备组成。主站计算机及网络是一个包括硬件和软件的计算机网络系统，负责全系统的数据采集、数据传输、数据管理、数据应用，并管理其他系统的数据交换。采集终端负责对各采集点信息的采集和监控，计量表计是电能信息采集源和监控对象。

电能量计量系统工作原理是相互协调、相互配合的，由液晶显示、电源模块、数据存储器、程序存储器、本地维护、时钟电路、总线缓冲等共同工作实现信息采集应用。

3 采集终端特点及功能

3.1 采集终端特点

采集终端是以嵌入式系统软件和硬件技术手段为基础，用于常规变电站、智能变电站、发电厂、大用户等多种场合。

采集终端是电能量计量系统的基础设备，通过采集终端将变电站、发电厂等重要关口的电能量数据采集、存储、计算并传输给主站系统，进一步完成变电站电能量数据的统计监测、结算考核、线损分析等功能[2]。采集终端数据采集具有时效性和准确性、采用多种方式进行通信、抗干扰能力强、人机交互界面友好、信息存储量大、安装调试便捷、运行稳定可靠、易维护、易扩展等特点。

3.2 采集终端功能

采集终端的功能包括电表数据采集、存储、上传通信等基本功能，还包括校时、监测、安全、远程维护等扩展功能。

（1）电表数据采集功能。采集终端具有时效性、全面性和准确性，最多可同时采集96块电能表，具备接入多功能电子式电能表的功能可扩展CS（电流环）接口。同时，通过脉冲采集接口能够采集脉冲电能表数据，可采集开关变位等遥信量触发事项生成或执行相关操作。（2）电表数据存储功能。对采集到的电能表数据存储时进行分类，存储信息类型包括实时数据、月数据、日数据、曲线数据等。同时可选配数据镜像存储功能，确保数据可靠存储。应具有独立的数据热备份单元，可现场插拔，当采集终端出现故障时，可根据实际工作需要现场更换采集终端，并将终端故障、通信故障时的数据及时导入系统。（3）数据上传通信。变电站采集终端数据传输方式多样，可通过电话拨号、光纤、专线、以太网、GPRS/GSM/CDMA等手段与主站进行通讯。（4）校时。具有实时日历和时钟，时钟既可以通过主站进行定期校准，也可通过当地GPS（RS232/485接口、IRIG-B码直流输出接口、IRIG-B码光纤输出接口）、网络时钟服务器或人工对时。同时终端也可对智能电能表校时。电能表的时钟在每次抄表时就开始判定，出现超差时，采集终端自动对电能表对时，若三次对时均不成功，就会产生告警事件。（5）异常记录告警功能。采集终端可存储记录大量的异常告警事件，应大于1000条，每次告警的包括告警事件的原因、时间及问题。可根据设定上报主站异常告警事件。（6）安全功能。具有三级密码设置和权限管理，防止非法操作。（7）人机交互。可以通过两种方式进行升级。一种是现场升级；另一种方式是远程升级，通过主站下发参数进行升级。（8）本地和远程维护。支持当地或远方在线升级程序，支持断点续传，支持U盘软件升级和数据备份及恢復。

4 采集终端调试及故障处理

4.1 采集终端调试流程

目前终端与主站的通讯主要是专网网络和GPRS。上传相关参数主要包括两部分，一是网口通道或者GPRS通道的通道参数，二是与上传通道对应的上传方案参数。

4.1.1 电表调试

运行测试：终端调试信息菜单下进行运行测试，可以测试终端与所有电表的通信情况。

单表测试：调试信息菜单下单表测试，可以测试终端跟某块表的通信情况。

4.1.2 数据查询

实时数据查询：数据查询-智能表-实时数据，可以查看终端与电表最近一次成功通信的数据。

历史数据查询：数据查询-智能表-历史数据，可以查看终端定时采集存储的电表历史表码。

4.1.3 核对数据

核对终端采集到的电表数据和电表液晶显示数据是否一致，核对数据项包含抄表方案中要求采集的所有数据，尤其是国外表应该注意费率是否错位（即终端中显示的尖、峰、平、谷与电表显示不一致）以及电能量和需量小数位数。

4.1.4 上传调试

通知主站人员查看终端是否在线，能否正常召测终端数据。

4.1.5 主站需要下发任务

主站需要远程启动终端主动上报功能：默认终端主动上报功能是关闭的。

4.2 采集终端故障处理

电能量采集终端故障会严重影响采集系统中的采集到的基础信息及异常告警，对线路线损计算、母线电量平衡计算等深化应用的功能也有重要的影响，因此，采集终端故障分析和处理具有重要的现实意义，本文根据采集现场运行维护经验对常见问题和故障进行归纳和分析研究[1]，提升变电站采集终端技术人员运行维护水平。

4.2.1 終端加电后，电源灯不亮

一方面，检查电源及连线是否正常：终端工作电源范围交流：85V-285V，直流：100V-375V。另一方面，检查终端内部连接是否松动。

4.2.2 终端加电后，电源灯不亮运行灯正常闪烁，液晶无显示或显示乱码

需要检查终端连接显示的插针是否松动。终端重启后液晶仍不能正常显示，则需返回厂家处理。

4.2.3 终端与电表通信不成功

通过RS485接口实现采集终端与所有表计进行连接，所通信的所有表计都无法抄读数据时，需检查参数设置是否正常，终端接口和连接线缆是否正常。

首先检查终端RS485口是否损坏，可用万用表直流档测量其电压是否在正常范围之间，如果电压正常则将要测试的RS485接口与其它的RS485口短接，短接的方式为A接到A，B接到B，再实行“终端调试-出厂测试-多通道测试”，结合测试结果可以判定接口功能是否存在异常。若RS485口未损坏，则需检查连接线缆是否损坏、接线错误（短路、断路、接反、虚接、其他设备干扰）、电表参数设置错位。特别是远距离传输的情况（接线经过的环节多）。

若连接在同一RS485接口上的部分表计通信存在问题，则说明终端RS485接口是正常的。首先仔细检查通信故障表计的参数设置是否正确，仔细核对表计规约、地址、波特率是否与表计一致。然后再检查表计现场接线和接口是否正确。

若一个RS485端口所抄电表数目太多，每块电表所抄的数据量太大，抄表数据间隔太小，使得终端抄完通道上所有表计所用时间超过抄表间隔，导致某几个时间点上数据缺失。为避免出现漏抄的问题，应尽量将电能表平均分布在各个通道上面，电表所抄数据量以实际数据为准。

4.2.4 终端与主站通讯不成功

（1）网络方式：通过笔记本确定通信链路是否畅通，可将给终端分配IP设置笔记本，通过笔记本ping主站前置机，用telnet命令尝试前置机端口是否开通。如果终端作为服务端检查终端通讯参数设置是否有误，包括IP、子网掩码、端口号、网关、逻辑地址、规约，如果终端作为客户端需要检查终端设置的主站IP和端口号是否正确。检查主站档案参数是否与终端终端一致，比如信道编号。（2）GPRS方式：可尝试更换SIM卡并检查相关参数是否设置争取，主站IP和端口、APN、心跳等。在现场处理终端故障时，应积极和采集负荷管理系统主站沟通联系，通过分析主站报文解析变电站数据采集失败的原因，进一步解决失败表计的问题，实现数据采集、存储、上传、共享等功能。

5 结语

综上所述，本文对电能量数据采集中采集终端的运行维护及故障分析处理是基于用电信息采集系统的基本原理架构和功能，以及工作实际中的现场维护的经验。用电信息采集系统的功能应用对变电站采集终端运行维护和采集数据进行监测，加强线损分析及母线电量平衡分析的应用。本文通过分析采集终端常见故障，不断提升采集终端运维人员故障分析及处理能力，提高变电站采集可靠性、稳定性、准确性。

参考文献

[1]李德恒.浅析厂站电能量采集终端运维与故障处理[J].机电信息，2015，（33）：65.

[2]刘韶华，王耀鑫，张勇，谢旭，刘文松.变电站电能量采集终端技术规范解读[J].智能电网，2015，（07）：674-678.