智能电表充电卡充值故障检测系统的研发

苗长胜 龙海莲 向景睿 罗银康 吴勇 鲁恩

摘 要 随着智能电网的发展，智能电能表的应用也日益普及。智能电能表具有消费透明，缴费灵活，信息交互方便等特点，为电力客户提供了更可靠、更优质、更智能的用电服务。目前，四川省电力公司正在运行的本地费控智能电能表达1856万只。在智能电表的使用过程中，充值卡质量以及充值卡与电能表的匹配程度是影响智能电能表的充值/缴费的成功率的重要因素，以前发生充值/缴费的时候，一般会将充值卡带到检测实验室，通过安捷伦的检测装置进行检测。安捷伦的检测装置存在着体积庞大、价格昂贵、检验操作麻烦等缺点，而且不能实现发生故障时实现现场检测及解决购电用户的问题，严重影响了智能电能表应用水平及购电用户对电力服务的满意度。因此，急需研发一种能实现现场对智能电表进行充值故障检测和信息处理的终端装置。

【关键词】故障检测 故障诊断

1 故障检测系统的建设目标

购电卡的芯片会受到静电、静磁场的影响而发生数据错乱，本系统通过建设数据分析检测平台，能对购电卡的抗静电能力、静磁场进行测试，能够直接定性、定量的判断故障原因，梳理购电卡与智能电表正确的交互指令集，研制一套能够进行卡表交互数据监测及分析的便携式充值故障测试工具。通过智能平板和Web平台实现智能电表监测诊断、用电数据抄读和辅助管理功能，以满足智能电表抄读和诊断分析应用需求。

2 故障检测系统的功能组成

故障检测系统包含系统管理、标准管理、任务管理、智能电表监测及故障诊断分析、用电信息抄读、查询统计、接口管理等七个部分。在功能需求实现上分为移动端APP和Web平台两部分。其功能结构如图1所示：

（1）Web管理系统是费控管理项目的集中管理平台，基于J2EE架构实现，通过无线局域网络与移动端实现数据交互和共享应用。包含系统管理模块、标准管理模块、任务管理模块、通信接口管理模块、通信规约管理模块和业务应用模块。Web管理系统功能架构如图2所示。

（2）移动端APP包括系统管理模块、任务管理模块和控制交互模块。系统管理模块主要实现数据上传/下载、系统更新管理、用户登录/登出等三个功能；任务管理模块通过数据接口从Web管理系统中下载监测、抄读等任务信息，支持任务信息的现场查看、增加和编辑管理；控制交互模块实现手持终端与智能电表间的应用交互，并通过交互终端提供相应接口获取智能电表检测和抄读信息后，进行存储、分析管理。

3 故障诊断APP业务流程

智能电表检测及故障诊断APP业务流程如图3所示。

4 故障诊断分析流程

Web管理系统长期存储移动APP上传的屡次智能电表检测信息，具有智能电表诊断分析权限的用户可以随时进行智能电表的诊断分析，查询智能电表历次发生各种故障类型的故障详细信息，支持拼图展现各种故障类型分布情况查询。具体诊断流程如图4所示。

5 接口管理

接口管理包含移动端APP与智能平板间的控制交互接口、移动端APP与Web管理系统间的数据交互接口两部分，其交互示意如图5所示。

控制交互接口是通过移动端APP，调用智能平板提供的驱动接口，实现和电表的通讯、控制和数据读取。

移动端APP与Web管理系统通讯接口实现两个系统间数据的交互和共享，其功能主要包含：新版本检测和更新；組织管理、岗位管理、角色管理、人员管理、权限信息、登录信息下载；电表分类、供应商目录、资产管理机构（组织机构）、故障类别标准、故障标准知识库下载；用户所在单位管辖范围（管理单位）电表信息下载；登录用户关联的检测、抄读任务下载；用户现场新增检测、抄读任务上传；检测、抄读数据上传。

6 结语

本系统创新提出费控故障数据分析专家库思路，针对安全芯片（含购电卡）网省级密钥数据更新、购电卡写入数据、数据交互时序等问题进行分析及故障定位，能对购电卡的抗静电能力、静磁场进行测试，能够直接定性、定量的判断故障原因，并为指导售电系统、终端平台、电表程序、二次发行管理的研发、改造及升级提供技术基础及数据依据。

参考文献

[1]张雄伟，曹铁勇.DSP芯片的原理与开发应用[M].北京：电子工业出版社，2009.

[2]（美）Rick Rogers（美）Blake Meike （美）Zigurd Mednieks等著，李耀亮译[M].北京：人民邮电出版社，2010.

[3]赵曙光.可编程逻辑器件原理、开发与应用[M].西安：电子科技大学出版社，2000.

作者单位

1.国网四川省电力公司计量中心 四川省成都市 610072

2.北京智芯微电子科技有限公司 北京市 100000