夏 敏

（舟山電力局，浙江 舟山 316021）

0 引言

隨著我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)，智能電能表的全面推廣應(yīng)用和低壓居民用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)，電力系統(tǒng)原有的手工及紅外抄表必然被遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)所代替，為確保用電信息采集系統(tǒng)遠(yuǎn)程抄表的應(yīng)用，保證與現(xiàn)場(chǎng)安裝設(shè)備相匹配，建立一套通信壓力測(cè)試系統(tǒng)是必要的。利用該系統(tǒng)可以建立一種新的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試模式：借助實(shí)驗(yàn)室的表計(jì)測(cè)試臺(tái)體，利用新的軟件系統(tǒng)，充分測(cè)試設(shè)備的通信能力，在安裝前檢出不合格或不能適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)工作條件的設(shè)備，可以極大地降低電能表的故障發(fā)生率。

1 壓力測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)具備的條件

壓力測(cè)試系統(tǒng)是在被測(cè)試對(duì)象以某種特定的方式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，驗(yàn)證其在被施加了某些高強(qiáng)度壓力的情況下是否仍能正常運(yùn)行，這已經(jīng)超越了功能驗(yàn)證，因此該系統(tǒng)要具備以下4個(gè)條件：

（1）重復(fù)（Repetition）： 測(cè)試的重復(fù)就是一遍又一遍地執(zhí)行某個(gè)操作或功能，比如重復(fù)發(fā)送抄收當(dāng)前電能示值指令。功能驗(yàn)證測(cè)試是確定操作能正常執(zhí)行，而壓力測(cè)試則是確定是否每次操作都能正常執(zhí)行，這對(duì)于判斷電能表是否適用于某種生產(chǎn)情況至關(guān)重要。最簡(jiǎn)單的壓力系統(tǒng)只實(shí)現(xiàn)這一個(gè)條件，但簡(jiǎn)單地以擴(kuò)展功能驗(yàn)證測(cè)試來(lái)多次重復(fù)并不能構(gòu)成有效的壓力測(cè)試，當(dāng)與其他條件結(jié)合起來(lái)使用時(shí)，重復(fù)就可以發(fā)現(xiàn)許多隱蔽的故障狀況。

（2）并發(fā)（Concurrency）： 并發(fā)是同時(shí)執(zhí)行多個(gè)操作的行為，即在同一時(shí)間執(zhí)行多個(gè)測(cè)試，例如在同一個(gè)臺(tái)體上同時(shí)測(cè)試多塊電能表，具體的操作方法視軟件控制和臺(tái)體狀況而定。

（3）量級(jí)（Magnitude）： 壓力系統(tǒng)的另一個(gè)條件是每個(gè)操作的負(fù)載量。壓力測(cè)試可以重復(fù)執(zhí)行一個(gè)操作，但是操作自身也要盡量給產(chǎn)品增加負(fù)擔(dān)。例如，可以通過(guò)高強(qiáng)度的發(fā)送抄收當(dāng)前電能示值指令來(lái)測(cè)試操作，也就是增加這個(gè)操作的量級(jí)。量級(jí)是相對(duì)應(yīng)用而言的，但可以通過(guò)查找產(chǎn)品的可被用戶計(jì)量和修改的值來(lái)確定。例如，數(shù)據(jù)幀的大小、發(fā)送的頻率、接收到數(shù)據(jù)回應(yīng)幀的個(gè)數(shù)等等。單獨(dú)的高強(qiáng)度操作自身可能發(fā)現(xiàn)不了電能表故障，但與其他壓力條件結(jié)合在一起時(shí)可以增加發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的機(jī)會(huì)。

（4）隨機(jī)變化：任何壓力系統(tǒng)都具有隨機(jī)性，如果隨機(jī)使用前述壓力條件中的變化形式，就能夠在每次測(cè)試時(shí)應(yīng)用多種測(cè)試手段。

2 壓力測(cè)試系統(tǒng)的兼容性

由于該系統(tǒng)要借助現(xiàn)有的表計(jì)檢測(cè)臺(tái)體對(duì)不同廠家生產(chǎn)的電能表進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)試，因此要求具有較好的兼容性。

2.1 校表臺(tái)體兼容

實(shí)驗(yàn)室的臺(tái)體來(lái)自不同生產(chǎn)廠家，型號(hào)也各不相同，要對(duì)多塊電能表同時(shí)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，就要求臺(tái)體的運(yùn)作模式能夠兼容，進(jìn)行控制臺(tái)體停/上電，發(fā)送測(cè)試指令等操作。

由臺(tái)體供應(yīng)廠商提供通信指令接口，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員通過(guò)編寫動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)或者其他手段實(shí)現(xiàn)對(duì)臺(tái)體的控制。

2.2 通信規(guī)約兼容

電能表計(jì)現(xiàn)行的通信規(guī)約主要包括DL/T 645-1997《多功能電能表通信規(guī)約》（97規(guī)約）和DL/T 645-2007《多功能電能表通信規(guī)約》（07規(guī)約），目前系統(tǒng)兼容這2種規(guī)約，如果有必要，將來(lái)還會(huì)增加集中器、采集器通信規(guī)約等，以適應(yīng)電力設(shè)備的發(fā)展。

2.3 通信模式兼容

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，電能表具備了更多的通信模式，如：485通信、載波通信、GPRS通信、以太網(wǎng)通信、光纖通信等，以便于計(jì)量中心檢測(cè)人員快捷地檢測(cè)設(shè)備的通信能力。

3 壓力測(cè)試系統(tǒng)的檢測(cè)手段

3.1 測(cè)試環(huán)境

（1）PC機(jī)配置建議CPU PIII600以上、內(nèi)存256M以上、顯示器15英寸以上，支持Windows 2000/XP以上操作系統(tǒng)，安裝Microsoft Office Access數(shù)據(jù)庫(kù)。

（2）數(shù)據(jù)來(lái)源對(duì)象為安裝了壓力測(cè)試系統(tǒng)的檢測(cè)臺(tái)體工控機(jī)。

（3）測(cè)試方式：在測(cè)試臺(tái)體上懸掛待測(cè)表計(jì)，配置測(cè)試方案，錄入表計(jì)信息，運(yùn)行系統(tǒng)開(kāi)始測(cè)試，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析。

3.2 測(cè)試方案和分析

為了使表計(jì)能夠適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境，系統(tǒng)采用了多種檢測(cè)手段，如：使用不同的指令發(fā)送間隔，統(tǒng)計(jì)表計(jì)的應(yīng)答次數(shù)；控制臺(tái)體提供不同的工作電壓、工作電流；對(duì)表計(jì)同時(shí)施加不同的通信模式，例如在485通信時(shí)，同時(shí)進(jìn)行紅外通信；在進(jìn)行通信測(cè)試時(shí)，進(jìn)行其他操作，如按鍵輪顯等；在發(fā)送有效指令前后，疊加發(fā)送無(wú)效指令。

具體試驗(yàn)方法分析如下：

（1）給故障表發(fā)送抄讀901F的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)，發(fā)送的間隔可調(diào)，從200 ms到600 ms。表計(jì)在200 ms間隔發(fā)送的時(shí)候，會(huì)頻繁復(fù)位；在600 ms間隔發(fā)送的時(shí)候也會(huì)復(fù)位，但不是很頻繁。

用示波器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，此時(shí)發(fā)送的幀長(zhǎng)度是130 ms，返回是330 ms，表的響應(yīng)時(shí)間是80 ms，總時(shí)間為540 ms。也就是說(shuō)，當(dāng)外部發(fā)送數(shù)據(jù)很頻繁，表計(jì)需要頻繁處理通信事件的時(shí)候，如果程序沒(méi)有平衡好各種事件的優(yōu)先級(jí)，有可能會(huì)導(dǎo)致表計(jì)復(fù)位。而表計(jì)復(fù)位是可能導(dǎo)致電量突變的原因之一。

（2）發(fā)送抄讀901F的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)，發(fā)送間隔為5000 ms。若此時(shí)外部有紅外數(shù)據(jù)發(fā)送，也會(huì)導(dǎo)致表計(jì)復(fù)位。

從這一現(xiàn)象可以確定該表計(jì)在通信處理上是有缺陷的?？赡茉蛴?個(gè)：一是緩沖區(qū)沒(méi)有做很好的保護(hù)，緩沖區(qū)溢出；二是沒(méi)有處理好事件的優(yōu)先級(jí)順序；三是沒(méi)有處理好總時(shí)序，導(dǎo)致看門狗復(fù)位。

（3）發(fā)送901F的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)，發(fā)送間隔5000 ms，通過(guò)調(diào)整負(fù)荷的大小，未發(fā)現(xiàn)復(fù)位現(xiàn)象。說(shuō)明計(jì)量事件對(duì)系統(tǒng)總體影響不大。

（4）發(fā)送901F的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)，發(fā)送間隔5000 ms，按鍵翻閱，未發(fā)現(xiàn)復(fù)位現(xiàn)象。說(shuō)明按鍵事件對(duì)系統(tǒng)總體影響也不大。

（5）在發(fā)送901F的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)前，增加近440 ms的干擾數(shù)據(jù)，發(fā)送有效數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度是130 ms，抄表間隔1000 ms。表計(jì)返回的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是350ms。此時(shí)采集器從發(fā)送數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)接收完成的時(shí)間為920 ms。如果干擾數(shù)據(jù)里面沒(méi)有敏感數(shù)據(jù)，復(fù)位頻率不會(huì)是很高，若存在敏感數(shù)據(jù)，則復(fù)位頻率將大增。

（6）一直發(fā)送無(wú)效的數(shù)據(jù)，表計(jì)一直處于接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)，但是接收不到有效數(shù)據(jù)，則表計(jì)不會(huì)出現(xiàn)復(fù)位。因此，無(wú)效數(shù)據(jù)的攻擊對(duì)表計(jì)不產(chǎn)生影響。

（7）發(fā)送數(shù)據(jù)的總長(zhǎng)度570 ms，其中440 ms為干擾數(shù)據(jù)，130 ms為有效數(shù)據(jù)，發(fā)送的間隔時(shí)間是500 ms，此時(shí)表計(jì)將難以接收到數(shù)據(jù)，同時(shí)回發(fā)數(shù)據(jù)，則表計(jì)必然復(fù)位。

試驗(yàn)說(shuō)明，表計(jì)在接收到有效數(shù)據(jù)幀并回發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，如果同時(shí)外部又有數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)去，則必然導(dǎo)致復(fù)位。

4 結(jié)果判斷標(biāo)準(zhǔn)及分析

該壓力測(cè)試主要針對(duì)產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性，所以只對(duì)每個(gè)批次進(jìn)行抽檢即可。如果前后2個(gè)批次的產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上沒(méi)有任何改動(dòng)，只需抽檢1個(gè)批次即可?？梢詮膬蓚€(gè)方面判斷能否承受壓力測(cè)試：

（1）將上述試驗(yàn)方法從頭到尾做一遍，每個(gè)方法重復(fù)時(shí)間在10 min以上。因?yàn)樵?0 min內(nèi)，表計(jì)系統(tǒng)應(yīng)該完成內(nèi)部所有的功能運(yùn)行，并且能基本覆蓋大部分的程序功能模塊。

（2）設(shè)置表計(jì)時(shí)間在跨抄表日的前一天，讓其在滿負(fù)荷情況下接受第一種方法測(cè)試。

如果通過(guò)了以上測(cè)試，表計(jì)沒(méi)有出現(xiàn)任何復(fù)位、死機(jī)、丟失電量的情況，可以認(rèn)為已通過(guò)通信壓力測(cè)試，基本可以判斷其在實(shí)際運(yùn)行中也能經(jīng)歷現(xiàn)場(chǎng)的各種通信壓力。

5 系統(tǒng)應(yīng)用

2010年，在居民用戶智能用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，暴露出了一些比較嚴(yán)重的電費(fèi)差錯(cuò)問(wèn)題，究其原因是由于采集器通信頻率高，同一個(gè)集中電表箱內(nèi)電能表種類繁多，導(dǎo)致不同表計(jì)應(yīng)答相互干擾，不但引起表計(jì)抄讀失敗，影響抄表成功率，并且還由此引起表計(jì)的停走、飛走、倒走、地址清零、谷電量大于總電量等多起計(jì)量故障。低壓采集系統(tǒng)運(yùn)行幾個(gè)月來(lái)，累計(jì)發(fā)現(xiàn)近200起計(jì)量故障。

2011年7月，電能表485通信壓力測(cè)試系統(tǒng)在舟山市電力局計(jì)量中心投入試運(yùn)行，對(duì)舟山電力局待安裝的表計(jì)采用批量抽檢的方法進(jìn)行了485通信壓力檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題表計(jì)，大大減少了電費(fèi)差錯(cuò)的問(wèn)題，有效提高了檢測(cè)水平。

智能表通信壓力測(cè)試系統(tǒng)對(duì)電能表在不同通信波特率、不同通信頻率下的信道通信處理能力進(jìn)行測(cè)試，既能及時(shí)發(fā)現(xiàn)電能表故障，又能解決傳統(tǒng)檢測(cè)手段不足的問(wèn)題，減輕工作人員的工作量，提高工作效率，減少計(jì)量糾紛，提升電力營(yíng)銷服務(wù)的水平，具有較好的實(shí)用價(jià)值。

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