计量自动化系统建设现状及运维方法研究

计量自动化系统建设现状及运维方法研究

摘要：为实现智能电网的各项技术推广，介绍了计量自动化系统的规划与建设的现状，从现场电能量采集终端的维护方法、低压载波集中抄表技术等角度提出计量自动化系统运维方法。

关键词：计量自动化系统；电能量采集终端；RS485通讯；低压载波抄表

随着电网规模的不断扩大，电网建设不断向着大容量、高性能、网络化发展，经济的飞速发展带来了用户用电需求的不断增加，电力已作为一种商品走向市场，各类用户计量点也随之不断的增多，而传统的电能计量装置抄度计费、现场校验以及故障处理等工作基本采用人工抄表记录、现场巡查、人为现场发现、处理故障的方式，已无法满足减员增效及自动化计量的管理要求。为实现智能电网的各项技术推广，其中计量自动化系统的受重视程度也越来越高，并随着计算机技术的发展而不断地改进中。

1计量自动化系统的现状介绍

计量自动化系统在工作中的应用主要包括对电能表电量原始数据和负荷原始数据的远程抄读、并基于这些数据进行计量设备远程监控、数据分析、变电站报表功能应用等工作，通过对以上工作的开展大幅减轻了基层抄表人员的工作量，同时也可以及早发现设备缺陷或窃电行为，及时消除设备隐患，防止计量装置故障运行时间过长以减少其影响。另外还可以扩展出线损应用、错峰管理、客户节能等高级应用模块。

1.1计量自动化系统的建设进程

计量自动化系统的建设进程大致分为三个阶段：一为起步规划建设阶段，包括现场终端设备的安装和后台主站的建设，大部分地区已完成了这个阶段的工作。二是运维提升阶段，这个阶段主要是需要我们提高系统各类设备的运行维护水平，保证系统的稳定运行，提高各类计量装置的终端覆盖率和数据采集完整率。保证远程抄表各项数据的完整性和可靠性，这项工作需要投入一定的人力物力得以保证实施。三是各项远程抄表新技术和高级模块的开发和推广应用阶段。

1.2 计量自动系统的规划。

当前大多地区供电局已将厂站遥测子系统、配网监测子系统（覆盖专变、配变、公变等用户计量装置）、低压集抄子系统等进行集成，然后在三个子系统之上建立高级应用子系统，从而形成完整的计量自动化系统。以下为系统配置示意

图

其中终端设备层安装于现场，由终端采集电能表计各项数据并按规定时间节点通过通讯层进行上送，主站通过业务处理以满足各种功能模块对数据的使用。

2 计量自动化系统中厂站与用户终端的运维

要保证计量自动化的稳定运行，需要我们逐步对设备进行规范化管理，除了从源头把关加强表计终端检测工作外，还要不断增强现场运行维护力度，规范提高现场维护水平，稳步提升终端设备的运行水平。下面具体介绍电能量采集终端的安装和运维方法。

2.1 电能量采集终端

在系统的设备构成中，电能量采集终端设备是一个重要的组成部分，它在电能量计费系统中是介于计量主站与电能表之间的中间设备，主要具有电能量数据采集、处理、储存、长时间保存、远方传输等功能的设备。它与主站构成电能量计费系统，多数安装在现场与表计连接，对远方原始电量、负荷数据进行采集和上传。

为满足终端和各种各样表计的通讯需求，电能量采集终端须具有丰富的电表规约库，能同时支持国标DL/T-645通讯规约及多种电表规约。

电能量采集终端支持以不同的通信端口和多个不同主站同时通信的功能，并可按照不同主站的要求设置相应的传输数据内容。内含通讯模块，根据通讯方式不同可分为GPRS通讯模块、CDMA通讯模块、FSK通讯模块、PSTN采集模块等，供电企业可以根据自己的需要选择其中的模块。另外国内多数采集模块为RS485通讯模块。

电能量采集终端基本具有的功能如下：

（1）能完成对厂站电能数据的高精度采集，采集周期1分钟～24小时可选，能按指定的时间起点、指定的内容向主站传送信息。

（2）除能存储和传送带时标的电能量外，还能按要求传送和存储电表内窗口电量、月冻结电量、分时电量、需量、电压、电流、功率、电表内事件记录（失压、失流）以及终端本身的事件记录等信息。

（3）具备接入多功能电子式电能表和脉冲电能表的功能，多功能电子式电能表的接入是采用RS232或RS485的输入方式，脉冲电能表是采用无源脉冲输入方式。其中电能采集终端能可扩为几路脉冲量输入，多功能电子式电能表最多可多块电表接入，另针对国外品牌的多功能电能表可扩展CS（电流环）接口。

（4）厂站内电能量采集终端具备对常用规约的多功能电子式电能表的接入

能力。

（5）电能量采集终端数据具备一定的存储容量，且将电量数据保存一定的天数。

2.2 RS485总线在远程抄表系统中的应用

RS485总线是工业应用中非常成熟的技术，是现代通讯技术的工业标准之一，采用RS485总线设计网络也是基于这些原因。RS485总线用于多点互连十分方便，用一对双绞线即可实现，由于采用平衡发送和差分接收，即在发送端，驱动器将TTL电平信号转换成差分信号输出;在接收端，接收器将差分信号变成TTL电平，因此具有抗共模干扰的能力。根据RS-485标准，传送数据速率达100kbit/s时通讯距离可达1200m。RS485总线包括数据采集器和数据集中器两个独立的子系统。在这种主从式的一点对多点的连接中，数据集中器是主机（即所谓的上位机），数据采集器为从机（即下位机）。网络结构图如图1所示。

网络拓扑结构为总线型。网络中只能有一个主设备（Master），从设备从不进行主动通讯。数据集中器作为主设备，主动开始一个通讯过程，即发送指令和数据。而数据采集器作为从设备监听总线，随时准备响应总线指令，回应数据集中器。

2.3 终端与电能表计通讯不成功的排查方法。

终端与电能表大致连接图如下：

（1）若同一RS485接口上的所有表计全部通信不成功，需检查终端接口及该接口RS485总线是否正常。首先检查终端RS485口是否损坏，若RS485口损坏，则需要更换RS485接口集成电路芯片。若RS485口未损坏，则需检查该接口RS485总线是否断线或接线错误，特别是终端对表计远距离接线传输的情况。

（2）若同一RS485接口上的个别表计通信不成功，则终端RS485接口及其总线没问题。首先仔细检查通信故障表计的参数设置是否正确，仔细核对表计规约、地址、波特率是否与表计一致。然后再检查表计接线及表计接口有无问题。

（3）对于通讯距离较远的表计，如果出现通信时通时断的不稳定情况，首先从布线考虑，重新检查布线是否满足要求，特别是屏蔽层接地问题。如果还不能解决问题，可以考虑通过给终端RS485口增加上下拉电阻来提高整个总线的抗干扰能力，不过这样会额外增加终端RS485接口芯片的负载，长期运行会减少芯片的使用寿命。

（4）若一个RS485端口所接入表计数目太多，则终端采集完该总线上所有表计所用时间可能会超过一轮抄表时间间隔，这样会导致某几个时间点上数据缺失，影响终端的采集完整率。为避免这种情况的发生，应尽量使电表平均接入每个RS485端口，电表所抄数据量以实际使用为标准。