電能計(jì)量自動(dòng)化采集終端常見(jiàn)的故障及處理方法探討

陳毅俊

【摘要】電能計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的提出對(duì)于現(xiàn)今高速發(fā)展的智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大有非常積極的意義。文章通過(guò)介紹電能計(jì)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)內(nèi)容，在分析其常見(jiàn)的故障和處理方法的同時(shí)，從現(xiàn)場(chǎng)電能量采集終端等方面給出了電能計(jì)量自動(dòng)化采集終端的應(yīng)用和維護(hù)，希冀為系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供一定的幫助。

【關(guān)鍵詞】計(jì)量自動(dòng)化;采集終端;維護(hù)方法

1.引言

傳統(tǒng)方式在進(jìn)行抄度計(jì)費(fèi)等電量統(tǒng)計(jì)工作中，一般采用的都是人工抄表記錄的方式?，F(xiàn)如今，隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，各類(lèi)用戶不同種類(lèi)的電能計(jì)量點(diǎn)不斷增加，傳統(tǒng)的計(jì)量方式和故障處理方法已遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代化各個(gè)領(lǐng)域關(guān)于電能計(jì)量的有關(guān)工作。因此，電能計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，電能計(jì)量自動(dòng)化采集終端能夠完成現(xiàn)代化要求的各項(xiàng)工作，并隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展亦逐漸改進(jìn)。

2.電能計(jì)量自動(dòng)化采集終端概述及功能

2.1 電能計(jì)量自動(dòng)化采集終端概述

電能計(jì)量自動(dòng)化采集終端是電能計(jì)量系統(tǒng)的一個(gè)特別重要的組成部分，在電能量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中起關(guān)鍵作用。電能計(jì)量采集終端工作于系統(tǒng)計(jì)量主站與電能表之間（圖1），其主要是由電能量數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、處理、保存、傳輸?shù)裙δ艿脑O(shè)備共同構(gòu)成。電能計(jì)量系統(tǒng)主站和終端設(shè)備共同構(gòu)成了電能量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，主要工作是進(jìn)行遠(yuǎn)方原始電量數(shù)據(jù)、負(fù)荷數(shù)據(jù)的采集和上傳。

圖1 電能計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

電能計(jì)量自動(dòng)化采集終端可支持種類(lèi)不同的通訊端口，并能夠?qū)崿F(xiàn)在多個(gè)不同主站同時(shí)通訊的功能，且可以根據(jù)不同主站的需求設(shè)置傳輸數(shù)據(jù)內(nèi)容。終端設(shè)備內(nèi)部含有通訊模塊，可分為RS485通訊模塊、FSK通訊模塊、GPFIS通訊模塊、以及PSTN采集模塊等。電力公司可根據(jù)自身需要選擇合適的模塊，國(guó)內(nèi)一般采用RS485通訊模塊。

2.2 電能計(jì)量自動(dòng)化采集終端的功能

終端設(shè)備功能可實(shí)現(xiàn)以下基本功能：

第一，能夠完成對(duì)廠站電能量數(shù)據(jù)的高精度采集。一般采集周期可選擇1min-24h，采集終端可以按指定的時(shí)間起點(diǎn)、內(nèi)容傳送信息至主站;

第二，能夠按要求向主站傳送和存儲(chǔ)電表窗口電量、月凍結(jié)電量、分時(shí)電量、電流、電壓、 功率、電表內(nèi)事件記錄（如失壓、失流、過(guò)流）及本身的事件記錄等信息;

第三，能夠接入脈沖電能表和多功能電子式電能表。一般采用RS485方式或RS232方式接入多功能電子式電能表，采用無(wú)源脈沖輸入方式接入脈沖電能表。電能采集終端可以擴(kuò)展成幾路脈沖量輸入，也支持同時(shí)接入多塊多功能電子式電能表，對(duì)于國(guó)外品牌的多功能電能表，一般可擴(kuò)展為電流環(huán)接口;

第四，能夠接入廠站內(nèi)常用規(guī)約的多功能電子式電能表;

第五，電能量采集終端數(shù)據(jù)有一定的存儲(chǔ)容量，可以將電能量數(shù)據(jù)保存相應(yīng)的天數(shù)。

3.電能計(jì)量采集終端常見(jiàn)故障類(lèi)型及處理方法

這里所述的故障是指：電能計(jì)量采集終端在其運(yùn)行過(guò)程中，主站與客戶電量采集終端之間的數(shù)據(jù)傳輸不能正常進(jìn)行、設(shè)備功能不能正常發(fā)揮。采用的處理方法旨在通過(guò)解決以上問(wèn)題來(lái)確保采集終端的各項(xiàng)功能達(dá)到運(yùn)行指標(biāo)的要求。

采集終端常見(jiàn)的故障類(lèi)型在這里分為三類(lèi)：不能采集電表數(shù)據(jù)、終端不能上線、終端黑屏或者白屏。

3.1 不能采集電表數(shù)據(jù)故障

3.1.1 影響終端與電表通訊模塊正常通訊的常見(jiàn)因素

首先是人為影響。終端或者電表的通訊模塊端口接錯(cuò)位或者接反，通訊線的極性接反;其次是參數(shù)設(shè)置影響。終端的通訊模塊通道號(hào)設(shè)錯(cuò)，終端測(cè)量點(diǎn)的參數(shù)設(shè)置不正確，包括：電表通訊波特率、測(cè)量點(diǎn)有效標(biāo)志電表通訊地址、數(shù)據(jù)位、停止位等等;最后是硬件影響。通訊模塊端口故障、電壓值低或者無(wú)電壓、電表的端口故障、電壓值低或無(wú)電壓、通訊線被斷或水晶頭壓接不良等。

3.1.2 此故障處理方法

應(yīng)先檢查采集終端的計(jì)量點(diǎn)參數(shù)是否設(shè)置正確：檢查終端里相應(yīng)的電表參數(shù)（波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)位、規(guī)約等）與現(xiàn)場(chǎng)電表的參數(shù)是否一致，若不同，調(diào)整參數(shù)為正確數(shù)值;再檢查電能表與終端通訊模塊端口功能，具體方法是，首先，用萬(wàn)用表直流電壓檔測(cè)量終端通訊端口和電能表端口有無(wú)電壓，若測(cè)得電壓值異常（端口電壓正常值通常在1.5～4.5V之間）或無(wú)電壓，則可以初步推測(cè)為某端口有故障存在，然后再通過(guò)讀表軟件或者掌機(jī)在在電能表的端口讀取電能表數(shù)據(jù)，若可以讀到數(shù)據(jù)，則證明電能表端口一切正常，問(wèn)題可能在計(jì)量終端的通訊模塊端口上。

3.2 終端不能上線故障

3.2.1 故障的分類(lèi)

此類(lèi)故障可分為兩類(lèi)：終端不能通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上線和終端不能通過(guò)電話通道上線。

對(duì)于第一類(lèi)故障，檢測(cè)工作應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手：從安裝角度，可能由于SIM卡接觸不好、天線損壞或者天線沒(méi)有安裝好等情況導(dǎo)致故障;從無(wú)線運(yùn)營(yíng)商角度，由于信號(hào)較弱或者信號(hào)未覆蓋，SIM卡故障、損壞等原因?qū)е鹿收?從參數(shù)設(shè)置角度，通訊參數(shù)或者主站通道參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤，終端邏輯地址設(shè)置不正確，登陸模式有問(wèn)題等。

對(duì)于第二類(lèi)故障，檢測(cè)工作可從以下幾個(gè)步驟進(jìn)行：首先檢查通訊參數(shù)是否設(shè)置正確;其次檢查電話通道是否工作正常，用萬(wàn)用表直流檔測(cè)量通道電壓是否處于45-52V之間，或者直接連接電話機(jī)查看是否能正常通話以及通話質(zhì)量如何;最后檢查防雷設(shè)備是否正常，同樣是用萬(wàn)用表直流檔測(cè)量防雷設(shè)備的電話通道電壓是否處于45-52V之間。

3.2.2 故障處理方法

故障處理的具體方法可從下面著手：檢查計(jì)量采集終端的通訊模塊;檢查計(jì)量采集終端的通訊參數(shù);檢查SIM卡是否氧化，是否出現(xiàn)接觸不良現(xiàn)象;檢查現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)線信號(hào)質(zhì)量，若信號(hào)不好，需變換移動(dòng)天線位置，必要時(shí)可采取更換天線的措施。

3.3 終端出現(xiàn)黑屏或白屏故障

此類(lèi)故障判別較簡(jiǎn)單，首先測(cè)量外界直流和交流電壓是否已接入到設(shè)備，如果沒(méi)有，需重新安接;若接入完全，便能初步判斷此為設(shè)備本身的故障問(wèn)題，需檢查維修。

4.電能計(jì)量采集終端的應(yīng)用和維護(hù)

4.1 RS485總線在遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用

RS485總線作為現(xiàn)代通訊技術(shù)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之一，在工業(yè)上的應(yīng)用已非常成熟。RS485總線使用一對(duì)雙絞線，可方便地實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)互連，且其工作方式采用平衡發(fā)送及差分接收方式，當(dāng)其發(fā)送端輸出時(shí)，驅(qū)動(dòng)器將TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)，而在接收端，接收器再將差分信號(hào)轉(zhuǎn)換成TTL電平，因此，RS485總線具有抗共模干擾的能力。總線由兩個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)組成， 即數(shù)據(jù)采集器、 數(shù)據(jù)集中器。 在這種一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的連接中，數(shù)據(jù)集中器是上位機(jī)（主機(jī)）， 數(shù)據(jù)采集器為下位機(jī)（從機(jī)），其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 基于RS485總線網(wǎng)絡(luò)的集中器與采集器結(jié)構(gòu)圖

4.2 電能表與計(jì)量終端通訊不成功時(shí)的檢查方法

電能表與計(jì)量終端通訊不成功時(shí)的具體檢查方法如下：

首先若觀察到同一RS485接口上的所有電能表通信均不成功，則需檢查終端接口以及該接口的RS485總線工作是否異常。先檢查終端RS485接口是否損壞，若是，則更換接口芯片;若接口正常，則檢查接口處總線是否出現(xiàn)接錯(cuò)或者斷線情況。

其次若發(fā)現(xiàn)同一RS485接口的部分電表未能正常通信，則表明終端RS485接口和總線工作正常。這時(shí)應(yīng)先檢查通信故障電表，看參數(shù)是否設(shè)置正確，再核對(duì)地址、波特率等數(shù)據(jù)是否與表計(jì)一致;然后檢查電能表的接口和接線有無(wú)異常情況。

若檢測(cè)因布線問(wèn)題導(dǎo)致通信情況不穩(wěn)定，則需重新檢查布線，并做好屏蔽層接地工作。

若是因一個(gè)RS485端口接入電表數(shù)量太多，會(huì)導(dǎo)致部分?jǐn)?shù)據(jù)因無(wú)法完整采集而丟失，影響終端的采集完整率。此時(shí)應(yīng)擴(kuò)展端口數(shù)目減少一個(gè)端口的接入電表數(shù)量。

5.結(jié)語(yǔ)

隨著電網(wǎng)的發(fā)展，電能計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用將越來(lái)越廣，并且不斷改進(jìn)。為推動(dòng)電網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展，做好電能計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的研究工作是很重要的方面，國(guó)家和電力應(yīng)加大此方向的研究工作，并合理進(jìn)行維護(hù)維修，同時(shí)要提高工作人員的知識(shí)儲(chǔ)備和素質(zhì)儲(chǔ)備，使得電網(wǎng)運(yùn)行安全穩(wěn)定高效地進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]遲喜梅，徐慧敏.電能計(jì)量終端的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控分析開(kāi)發(fā)[J].黑龍江科技信息，2013（7）：73-75.

[2]黃鍇.電能計(jì)量自動(dòng)化終端維護(hù)處理方法[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2014（10）：24-26.