智能表檢定過(guò)程中產(chǎn)生時(shí)鐘偏差的因素分析

周惠英

摘要：時(shí)鐘偏差問(wèn)題是影響電能表計(jì)量精準(zhǔn)度的一大問(wèn)題，只有有效控制時(shí)鐘偏差，提高其準(zhǔn)確性，才能維護(hù)智能表的安全運(yùn)行，發(fā)揮其精準(zhǔn)的計(jì)量功能。文章分析了智能表檢定過(guò)程中時(shí)鐘偏差的原因、影響因素及優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：智能表；檢定過(guò)程；時(shí)鐘偏差；計(jì)量精準(zhǔn)度；計(jì)量功能 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TM933 文章編號(hào)：1009-2374（2016）10-0142-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.10.070

智能表是現(xiàn)代智能技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，發(fā)揮著對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)電量計(jì)量的作用，是電力企業(yè)抄核收工作的重要依據(jù)，智能表的計(jì)量精準(zhǔn)度會(huì)直接影響抄核收工作，其中時(shí)鐘偏差屬于較為嚴(yán)重的故障問(wèn)題，會(huì)帶來(lái)極大的負(fù)面影響。明確時(shí)鐘偏差產(chǎn)生的原因以及影響因素是十分必要的。

1 智能電能表的功用分析

智能電能表是現(xiàn)代智能技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，屬于新型電子式電能計(jì)量設(shè)備，憑借對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)、信息的測(cè)算、統(tǒng)計(jì)、處理、通訊等，發(fā)揮有效的電能計(jì)量作用。能夠高效地執(zhí)行各類(lèi)費(fèi)率，客觀、真實(shí)、高效地記錄各個(gè)用電客戶(hù)的用電負(fù)荷曲線(xiàn)，發(fā)揮用電的科學(xué)計(jì)量功能，依據(jù)計(jì)量結(jié)果來(lái)編制供電計(jì)劃。

與普通的電能計(jì)量設(shè)備相比，智能電能表具有更多非凡的功能和作用，例如：查看電費(fèi)價(jià)格、電費(fèi)余額警示、智能化扣費(fèi)、電量測(cè)量信息的遠(yuǎn)距離傳輸?shù)?，這些功能和作用既能方便供電企業(yè)自身的電能計(jì)量，又能幫助客戶(hù)更加及時(shí)、客觀地掌握自身的用電情況，從而維護(hù)供電企業(yè)同客戶(hù)間的和諧友好關(guān)系。

智能電能表的測(cè)量精準(zhǔn)度、科學(xué)性、客觀性都有所進(jìn)步，其高精準(zhǔn)的電能計(jì)量為供電企業(yè)與用戶(hù)提供了重要的依據(jù)。

2 檢定設(shè)備執(zhí)行校時(shí)與時(shí)段投切操作的原理

2.1 校時(shí)操作

參照我國(guó)計(jì)量檢定與智能電能表技術(shù)的相關(guān)制度，全檢驗(yàn)收過(guò)程中，各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作的進(jìn)行都應(yīng)該憑借對(duì)電能表時(shí)間的調(diào)整來(lái)達(dá)到目的。要想提高電能計(jì)量設(shè)備電費(fèi)計(jì)量的精準(zhǔn)度，在相關(guān)的檢定操作實(shí)現(xiàn)后，就要圍繞電能表實(shí)施GPS校時(shí)操作。對(duì)于智能電能表來(lái)說(shuō)，其校時(shí)方法較為特殊，應(yīng)該利用通訊接口，例如：RS485等實(shí)施校時(shí)操作，具體的操作包括廣播校時(shí)、時(shí)間參數(shù)設(shè)定。前者校正時(shí)限應(yīng)該控制5分鐘以?xún)?nèi)，超出5分鐘以后，則需要重新進(jìn)行密碼驗(yàn)證，在此基礎(chǔ)上來(lái)設(shè)定時(shí)間參數(shù)，再開(kāi)始校時(shí)操作。

2.2 日計(jì)時(shí)誤差

參照相關(guān)技術(shù)規(guī)定，智能電能表的日計(jì)時(shí)誤差應(yīng)該控制在0.5s/d，時(shí)段投切誤差也要控制在一定時(shí)間范圍內(nèi)，要在5分鐘以?xún)?nèi)。

3 時(shí)鐘偏差的產(chǎn)生與影響

智能表檢定通常選擇以下檢定設(shè)備，例如程控功率源、脈沖采樣器、誤差計(jì)算器等。這些檢定設(shè)備中設(shè)有電流回路，作為負(fù)載回路，發(fā)揮著檢定電能表的作用。具體的檢定過(guò)程為：來(lái)自于程控功率源的電流，流經(jīng)掛表架，再返回程控功率源。不同表位都設(shè)置了一個(gè)通信線(xiàn)路，通過(guò)幾路總線(xiàn)進(jìn)行連接。

上位機(jī)選擇RS通信端口同檢定設(shè)備連在一起，上位機(jī)同被檢測(cè)的電能計(jì)量設(shè)備之間采用并聯(lián)、串聯(lián)兩大連線(xiàn)方式。具體的通訊線(xiàn)路結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 通訊線(xiàn)路架構(gòu)圖

時(shí)段投切過(guò)程中，上位機(jī)將有效識(shí)別被檢定的電能計(jì)量設(shè)備的相關(guān)參數(shù)、數(shù)據(jù)、信息等。選擇統(tǒng)一的通訊線(xiàn)路，來(lái)檢測(cè)控制所有的電能表。多功能電能計(jì)量設(shè)備已經(jīng)形成了一定的通訊協(xié)議，其中明確了相關(guān)的信息傳輸規(guī)范。上位機(jī)則負(fù)責(zé)集中并輸送相關(guān)的通訊信息，并收錄、處理來(lái)自于電能計(jì)量設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)流程的邏輯控制。

智能電能表有著屬于自己的計(jì)時(shí)系統(tǒng)，且處于獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)，時(shí)鐘偏差問(wèn)題的出現(xiàn)，不會(huì)對(duì)計(jì)量系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來(lái)太大的影響，然而，其中的時(shí)段平移問(wèn)題卻不容忽視，因?yàn)檫@其中存在計(jì)時(shí)誤差，長(zhǎng)期下去會(huì)對(duì)分時(shí)電價(jià)制度的公平執(zhí)行帶來(lái)影響。

例如：某城市電力系統(tǒng)峰值時(shí)段電價(jià)：0.55元/度，峰谷時(shí)段電價(jià)：0.35元/度。如果用戶(hù)的智能電能表出現(xiàn)時(shí)鐘偏差問(wèn)題，偏差時(shí)間達(dá)到10分鐘，該用戶(hù)在此時(shí)段大量用電達(dá)到10千瓦，那么僅在一天之內(nèi)就會(huì)因?yàn)闀r(shí)鐘偏差導(dǎo)致嚴(yán)重的用電量誤差，達(dá)到1.67千瓦，峰谷時(shí)段電價(jià)作差，再乘以電量誤差，就會(huì)得出一個(gè)巨大的電費(fèi)偏差值。

如果該城市實(shí)行的是階梯電價(jià)制度，那么電價(jià)則與用戶(hù)的用電量密切相關(guān)，然而電能表中的電量卻又按照時(shí)間來(lái)不斷累積在一起，時(shí)鐘偏差問(wèn)題雖然不會(huì)對(duì)用電量、電費(fèi)等產(chǎn)生影響，卻會(huì)影響分時(shí)收費(fèi)環(huán)節(jié)。

階梯電價(jià)的計(jì)量和廣大用電客戶(hù)的實(shí)際用電量密切相關(guān)，電能計(jì)量設(shè)備中的電量是按照時(shí)間來(lái)進(jìn)行逐步累積計(jì)算的，任何時(shí)間的前置與落后，都不至于導(dǎo)致用電量的上升，也不會(huì)導(dǎo)致電費(fèi)的無(wú)故增加，從而可以看出，時(shí)鐘偏差最終影響的是分時(shí)收費(fèi)環(huán)節(jié)，不會(huì)從根本上干擾階梯電價(jià)。

4 影響智能表檢定中時(shí)鐘偏差的因素

4.1 內(nèi)部時(shí)間因素

智能電能表檢定過(guò)程中，可能產(chǎn)生時(shí)鐘偏差問(wèn)題。其中內(nèi)部時(shí)間作為關(guān)鍵的參數(shù)，在很大程度上影響著費(fèi)率的切換。一般情況下，費(fèi)率存在差異時(shí)，對(duì)應(yīng)的電價(jià)也是參差不齊的。由此可見(jiàn)，智能表檢定過(guò)程中，時(shí)鐘偏差問(wèn)題會(huì)極大地影響到智能表的計(jì)量準(zhǔn)確性。時(shí)間因素是影響時(shí)鐘偏差至關(guān)重要的因素，特別是內(nèi)部時(shí)鐘作為一個(gè)重要的時(shí)間參考標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)系到電價(jià)控制、關(guān)系到電力企業(yè)抄核收工作質(zhì)量。電力企業(yè)應(yīng)該加大力度重視智能電能計(jì)量設(shè)備的時(shí)鐘偏差問(wèn)題。

4.2 芯片因素

芯片是時(shí)鐘整體結(jié)構(gòu)中非常重要的部件，支持著整個(gè)時(shí)鐘的運(yùn)行，如果時(shí)間芯片質(zhì)量不合格、型號(hào)不合理等，將直接影響時(shí)鐘的準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，從而導(dǎo)致偏差問(wèn)題。各類(lèi)電能表都有自己的時(shí)鐘芯片配置形式，既有獨(dú)立運(yùn)行的芯片，也有同中央處理器同步運(yùn)行的芯片。對(duì)于前者，即使中央處理器出現(xiàn)故障，時(shí)間芯片依然可以正常運(yùn)行；相反，對(duì)于后者則要求中央處理器正常運(yùn)行的前提下，時(shí)間芯片才能如此工作運(yùn)行，當(dāng)CPU故障時(shí)，時(shí)鐘將受影響，出現(xiàn)偏差問(wèn)題?？偟恼f(shuō)來(lái)，應(yīng)該優(yōu)選獨(dú)立運(yùn)行的時(shí)鐘芯片，能夠控制問(wèn)題的出現(xiàn)。

由此可見(jiàn)，要想有效防范時(shí)鐘偏差問(wèn)題，維護(hù)智能電能表的常規(guī)運(yùn)行，就要保護(hù)好時(shí)鐘芯片，這其中最關(guān)鍵的是要保證電源供應(yīng)質(zhì)量，維持電源供應(yīng)的穩(wěn)定性、安全性，維持外部電源的持續(xù)供電，減少由于不同電源間切換所導(dǎo)致的供電不穩(wěn)問(wèn)題，從而維持芯片的安全。

4.3 校時(shí)方案因素

檢定設(shè)備中，設(shè)有一個(gè)電路回路，此回路屬于負(fù)載回路，發(fā)揮主要的電能表檢定功能。檢定過(guò)程中涉及到時(shí)段的投切、校時(shí)操作等，上位機(jī)則負(fù)責(zé)及時(shí)讀出電能計(jì)量設(shè)備中的相關(guān)參數(shù)、數(shù)據(jù)等，再利用一條通訊總線(xiàn)來(lái)對(duì)應(yīng)調(diào)控一切被檢測(cè)的電能計(jì)量設(shè)備，電能計(jì)量設(shè)備設(shè)有相關(guān)的通訊協(xié)議，其中也對(duì)實(shí)際的通訊模式、信息傳輸過(guò)程等做出了詳實(shí)規(guī)定。

實(shí)際的校時(shí)操作中，必然伴隨著設(shè)備響應(yīng)、通訊傳輸?shù)冗^(guò)程中，這其中必然會(huì)耗費(fèi)一定時(shí)間，對(duì)于一個(gè)電能表來(lái)說(shuō)，所耗費(fèi)的這些時(shí)間不會(huì)對(duì)計(jì)量結(jié)果的精準(zhǔn)度帶來(lái)太大影響，然而，如果表位逐漸增多，累計(jì)的時(shí)間消耗則會(huì)延長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)會(huì)出現(xiàn)時(shí)間偏差，導(dǎo)致被檢測(cè)的智能表的校準(zhǔn)時(shí)間也會(huì)有所偏差。

4.4 時(shí)段投切方案因素

時(shí)段投切誤差，一般通過(guò)兩大方法測(cè)試得出：其一，脈沖法；其二，電量改變法。脈沖法的誤差實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，無(wú)論是日計(jì)時(shí)誤差，還是投切判斷均將在一定程度上對(duì)投切結(jié)果帶來(lái)偏差性影響，然而這一方法相對(duì)可取，因?yàn)槠渌a(chǎn)生的偏差不會(huì)太大。

電量改變法也會(huì)帶來(lái)一定的誤差，該誤差的產(chǎn)生是因?yàn)殡娏髯咦诌^(guò)程中，會(huì)發(fā)生時(shí)間記錄，對(duì)應(yīng)形成偏差。如果是大電流，會(huì)很快改變電量，不會(huì)對(duì)投切誤差結(jié)果帶來(lái)太大的影響，但是投切誤差中也包括了電量改變的時(shí)間，也會(huì)對(duì)投切誤差結(jié)果的精準(zhǔn)度帶來(lái)影響。

對(duì)于時(shí)鐘誤差問(wèn)題可以采用以下優(yōu)化方案：第一，校時(shí)方案優(yōu)化。先讀出上位機(jī)系統(tǒng)中顯示的時(shí)間，參照電能表通訊協(xié)議的相關(guān)規(guī)定來(lái)組織指令報(bào)文，向首個(gè)表位發(fā)出校時(shí)指令，并收到回應(yīng)信息。經(jīng)過(guò)一系列的優(yōu)化，能夠控制由于表位過(guò)多引起的時(shí)間偏差，從而維護(hù)了檢定的智能表數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)；第二，讀出高峰時(shí)段，電能表中的數(shù)據(jù)，假設(shè)電能表時(shí)間為峰段時(shí)間前s，對(duì)應(yīng)得到此表位設(shè)置時(shí)間前的系統(tǒng)時(shí)間為T(mén)1，讓電表帶電流走字運(yùn)行，并對(duì)走字功率做下記錄。接連讀出用電高峰時(shí)電表中的電量，并對(duì)應(yīng)分析后面獲得的峰電量同之前峰電量之間的關(guān)系，假設(shè)前者大于后者，同時(shí)其他時(shí)段的電量也處于穩(wěn)定狀態(tài)，意味著此電表時(shí)段被真實(shí)切換，對(duì)應(yīng)做下時(shí)間標(biāo)記。

5 結(jié)語(yǔ)

智能表檢定過(guò)程中產(chǎn)生的時(shí)鐘偏差問(wèn)題是一個(gè)值得關(guān)注、重視的大問(wèn)題，有必要深入分析導(dǎo)致時(shí)鐘偏差的因素，并提出科學(xué)的優(yōu)化方案，通過(guò)不斷優(yōu)化時(shí)鐘誤差計(jì)量方案，能夠全面提升電能計(jì)量設(shè)備時(shí)鐘運(yùn)行的精準(zhǔn)度，從而為階梯電價(jià)制度的實(shí)施創(chuàng)造條件。

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（責(zé)任編輯：周 瓊）