摘要：目前，電能量遙測采集終端的檢定不如電能表計(jì)檢定嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)驗(yàn)室不能模擬變電站的環(huán)境對其進(jìn)行測試，不能對電能量遙測采集終端的質(zhì)量進(jìn)行分析。為了模擬變電站環(huán)境對電能量遙測終端運(yùn)行情況的影響，保證電能量數(shù)據(jù)的采集質(zhì)量，保證電能量遙測采集終端支持遠(yuǎn)程抄表，文章對電能量遙測采集終端電磁干擾試驗(yàn)儀進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：電能量遙測采集終端；電磁干擾試驗(yàn)儀；電能表計(jì)；變電站；電能量數(shù)據(jù) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM734 文章編號：1009-2374（2015）34-0009-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.34.005

近年來，電能量遙測采集終端已經(jīng)在變電站中全面應(yīng)用，經(jīng)過幾年的電能量遙測采集終端運(yùn)維，我們發(fā)現(xiàn)部分在變電站現(xiàn)場的終端采集數(shù)據(jù)質(zhì)量不穩(wěn)定，直接影響到了電能量數(shù)據(jù)的采集、線損的計(jì)算、偷竊電的分析等業(yè)務(wù)的開展。

經(jīng)過分析得出，影響電能量遙測采集終端采集數(shù)據(jù)異常的主要因素有：（1）來自變電站的電磁輻射對電能量遙測采集終端的工作進(jìn)行影響，影響終端的采集時(shí)候的速率，終端采集不到電能表的數(shù)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致終端采集的表碼跳變，影響專線用戶的結(jié)算、線損計(jì)算等功能，情況極其嚴(yán)重；（2）很多時(shí)候終端運(yùn)行一段時(shí)間后，電能量遙測采集終端與電能表之間的通信模塊經(jīng)常發(fā)生通信故障，常導(dǎo)致終端不能采集電能表數(shù)據(jù)；（3）終端的磁盤容量溢出，電能量遙測采集終端無法采集電能表數(shù)據(jù)；（4）終端RS485輸出端口信號弱，導(dǎo)致通信異常；（5）采集終端RS485端口信號接收能力差，導(dǎo)致通信異常；（6）現(xiàn)在電能量遙測采集終端理論上每個(gè)通道可以支持抄讀16只電能表，但是當(dāng)通道負(fù)載的電能表過多，則會嚴(yán)重影響終端的采集速率，按照719通訊規(guī)約的要求，電能量遙測采集終端每5分鐘就要采一次表碼和電流、電壓等的瞬時(shí)量，有時(shí)候5分鐘內(nèi)還要采集到電表的報(bào)警數(shù)據(jù)，電表的日凍結(jié)、月凍結(jié)等，電能量遙測采集終端的采集壓力是大的，如果一個(gè)通道負(fù)載的電能表過多而終端的質(zhì)量差，很容易采集不到電表數(shù)據(jù)；（7）RS-485總線布線長度過長，導(dǎo)致采集終端通信異常；（8）RS-485總線布線方式錯誤，信號反射增大而導(dǎo)致采集終端通信異常；（9）采集終端抄表參數(shù)設(shè)置錯誤，導(dǎo)致采集終端通信異常；（10）現(xiàn)場有其他干擾源串入RS-485總線而導(dǎo)致采集終端通信異常等。以上因素經(jīng)常困擾現(xiàn)場施工和平時(shí)的計(jì)量自動化管理，錯判、誤判現(xiàn)象很多，導(dǎo)致工作效率低下、施工周期長、生產(chǎn)成本高。所以，我們希望電能量遙測采集終端在安裝前就能進(jìn)行測試，盡量在檢定期間排除終端的質(zhì)量原因。本文根據(jù)變電站的電磁干擾的磁場強(qiáng)度模擬出現(xiàn)場的工頻干擾環(huán)境，設(shè)計(jì)出電能量遙測采集終端電磁干擾試驗(yàn)臺，有助于現(xiàn)場終端運(yùn)維人員快速定位和處理缺陷。

1 設(shè)計(jì)原理

電能量遙測采集終端與電能表進(jìn)行通信采用RS-485標(biāo)準(zhǔn)串行電氣接口，使多點(diǎn)連接成為可能。目前計(jì)量自動化終端現(xiàn)場運(yùn)維過程經(jīng)常出現(xiàn)串行電能表過多影響終端抄表的數(shù)據(jù)完整率，而這有可能和變電站的電磁干擾有關(guān)。為了判斷串行電能表數(shù)量對電能量遙測采集終端運(yùn)行影響，判斷不同磁場強(qiáng)度下電能量遙測采集終端運(yùn)行情況的影響。表1、表2是上述常見的問題在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測試的相關(guān)情況。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以看出在磁場影響終端帶電能表負(fù)載數(shù)量和終端的抄表成功率。

2 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

上面的實(shí)驗(yàn)證明了磁場和串行電能表的數(shù)量對電能量遙測采集終端運(yùn)行的影響，為了保證在電能量遙測采集終端安裝之前能對電能量遙測采集終端進(jìn)行檢定，本文對裝置進(jìn)行了設(shè)置。

2.1 系統(tǒng)原理框圖

圖1是采集終端工頻干擾試驗(yàn)臺的原理框圖：

圖1 采集終端工頻干擾試驗(yàn)臺的原理框圖

采集終端工頻干擾試驗(yàn)臺由后臺控制系統(tǒng)、串口服務(wù)器、程控電流源、電磁感應(yīng)線圈、遙控測試模組、開關(guān)量測試模組、端口及狀態(tài)指示模組、虛擬電能表、電源控制模組、載表臺等模組組成：（1）后臺控制系統(tǒng)：由計(jì)算機(jī)及采集終端工頻干擾系統(tǒng)應(yīng)用軟件組成，主要完成設(shè)置測試方案、控制試驗(yàn)臺試驗(yàn)過程、設(shè)置試驗(yàn)參數(shù)、設(shè)置通信參數(shù)、查詢及輸出試驗(yàn)報(bào)告等工作；（2）串口服務(wù)器：主要完成串行通信端口的擴(kuò)展工作；（3）程控電流源：由升流電路、電流檢測、報(bào)警電路組成，在系統(tǒng)應(yīng)用軟件的控制下，按照試驗(yàn)要求輸出不同的工頻電流至交流電磁感應(yīng)線圈，在交流電磁感應(yīng)線圈中心區(qū)域產(chǎn)生對應(yīng)強(qiáng)度的工頻磁場；（4）電磁感應(yīng)線圈：直徑1m的多組線圈，用于產(chǎn)生試驗(yàn)所需要的工頻磁場；（5）遙控測試模組：在工頻磁場的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，系統(tǒng)應(yīng)用軟件向被測采集終端發(fā)出各種遙控指令，遙控測試模組根據(jù)采集終端相應(yīng)端口的電平狀況進(jìn)行相應(yīng)的電路切換，做出相應(yīng)的響應(yīng)，檢測電路將檢測結(jié)果上傳至應(yīng)用軟件并進(jìn)行相應(yīng)的顯示及處理；（6）開關(guān)量測試模組：在工頻磁場的實(shí)驗(yàn)環(huán)境及系統(tǒng)軟件的控制下，針對采集終端的不同開關(guān)量端口發(fā)出不同的開關(guān)量信號，采集終端相應(yīng)輸出端口的電平狀態(tài)會發(fā)生改變，測試模組會根據(jù)其發(fā)生的改變做出相應(yīng)的反應(yīng)；（7）端口及狀態(tài)指示模組：試驗(yàn)臺的端口輸出電路以及端口狀態(tài)指示電路，提供被測采集終端和試驗(yàn)臺的連接通道，并對各種通道在試驗(yàn)時(shí)的狀態(tài)進(jìn)行指示；（8）虛擬電能表：由外接多功能電能表端口電路和虛擬電能表組成，虛擬電能表由軟件電能表和RS485通信電路組成。當(dāng)試驗(yàn)臺采用外接多功能表時(shí)，則由外接電能表為試驗(yàn)過程提供源數(shù)據(jù)，否則由虛擬電能表作為數(shù)據(jù)源接入采集終端抄表端口。虛擬電能表中的各種電量信息可進(jìn)行設(shè)置；（9）載表臺：用于放置壁掛式以及機(jī)架式兩種類型的采集終端并提供相應(yīng)的電源端口和功能端口；（10）電源控制模組：為各種功能模塊及被測對象提供各種工作電源。

2.2 數(shù)據(jù)采集終端工頻干擾試驗(yàn)儀的功能

（1）由于現(xiàn)在現(xiàn)場運(yùn)行的電能量遙測采集終端包括掛壁式采集終端和機(jī)架式采集終端，試驗(yàn)儀可以支持測試壁掛式采集終端和機(jī)架式采集終端兩種類型的采集終端；（2）可對采集終端分別進(jìn)行三個(gè)相互垂直方位的工頻磁場抗擾度試驗(yàn)；（3）工頻磁場強(qiáng)度可設(shè)置為400A/m、300A/m、200A/m，其中400A/m是標(biāo)準(zhǔn)要求，其他兩個(gè)參數(shù)可作為參考測試，依此判斷被測采集終端的工頻磁場抗擾度的能力；（4）在工頻磁場環(huán)境下可以測試采集終端的數(shù)據(jù)采集能力及可靠性；（5）在工頻磁場環(huán)境下可以測試采集終端的數(shù)據(jù)存儲及處理能力；（6）在工頻磁場環(huán)境下可以測試采集終端的數(shù)據(jù)上傳功能；（7）在工頻磁場環(huán)境下可以測試采集終端的開關(guān)量功能端口功能；（8）在工頻磁場環(huán)境下可以測試采集終端的遙控功能端口的功能；（9）數(shù)據(jù)源可外接多功能電能表，也可以選用內(nèi)置的虛擬電能表（默認(rèn)）；（10）試驗(yàn)儀的工作電源為AC220V/50Hz。

3 電能量遙測采集終端電磁干擾試驗(yàn)儀的功能

（1）設(shè)計(jì)有專門的采集終端試驗(yàn)臺，用于放置被測采集終端。該試驗(yàn)臺可放置壁掛式采集終端和機(jī)架式采集終端，試驗(yàn)臺上為兩種終端按擺放方式的不同在不同位置設(shè)計(jì)了電源輸入端口、電能量采集端口、主站通信端口、遙測信息輸入端口、遙控信息輸出端口等專門的功能測試端口；（2）工頻磁場感應(yīng)線圈可在水平位置和垂直位置之間進(jìn)行切換；（3）設(shè)計(jì)了專用的程控工頻磁場發(fā)生器，由應(yīng)用軟件控制而產(chǎn)生不同強(qiáng)度的工頻磁場，試驗(yàn)過程由軟件按試驗(yàn)方案自動換檔，無需人工調(diào)節(jié)；（4）在400A/m的磁場強(qiáng)度下，可長時(shí)間處于工作狀態(tài)，完成測試方案所規(guī)定的所有工作；（5）設(shè)計(jì)了外接多功能電能表端口，用戶可根據(jù)需求選配不同的電能表。內(nèi)部設(shè)計(jì)有虛擬電能表，為采集終端試驗(yàn)提供數(shù)據(jù)源；（6）在工頻磁場的實(shí)驗(yàn)環(huán)境及系統(tǒng)軟件的控制下，在此試驗(yàn)臺上可自動完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、參數(shù)設(shè)置和查詢、數(shù)據(jù)傳輸、遙測與遙控等功能試驗(yàn)；（7）可根據(jù)需要選擇試驗(yàn)內(nèi)容，設(shè)置測試方案，整個(gè)試驗(yàn)過程自動進(jìn)行，無需人工干預(yù)；（8）試驗(yàn)完成后可以自動生成測試報(bào)告。

4 結(jié)語

電能量遙測采集終端電磁干擾實(shí)驗(yàn)儀使電能量遙測采集終端在運(yùn)行前的檢定變成了現(xiàn)實(shí)，為電能量遙測采集終端的現(xiàn)場運(yùn)維提供了支持，同時(shí)也為電能量遙測采集終端以后的升級提供了技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：王華清（1988-），男，廣東陽江人，廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局助理工程師，研究方向：測控技術(shù)與儀器。

（責(zé)任編輯：周 瓊）