计量终端平台范文

计量终端平台范文（精选7篇）

计量终端平台 第1篇

随着国家电网公司对城市电网、农村电网改造的大力推进,配套的电力线载波集中器、负控终端、GPRS采集器的需求量也在不断增加。尽管国家电网公司分别在2009年及2013年对相关产品标准的制定等进行了统一和完善,但各下辖省电力公司对各类终端产品的理解及隐性需求仍存在一些差异化,终端生产厂家对于不同省份的产品软件开发及维护重心不同,导致终端开发经常遇到重复开发、软件维护工作量大、小差异大改动等现象。中标后快速的履约周期又要求终端厂家快速地生产出质量稳定的产品。另外,终端设计厂家对系列化的产品设计如果不能平台化,保证公共模块复用,不但需要大量的时间验证每一型号产品,也会耗费宝贵的人力资源。

1 计量终端平台硬件架构

基于先进的精简指令计算机(Advanced RISC Machines,ARM)和Linux的计量终端平台[1,2,3],其硬件设计将主控部分做成核心板单元,电能计量部分做成交采板单元,电源部分做成电源板单元,其他组件及通信接口做成逻辑板单元。核心板、交采板、电源板、逻辑板相互独立,彼此之间可以通过插针及插座进行物理电气的对接及彼此间信息的通信,核心板单元是主控单元,其他单元则由核心板单元控制[4,5,6]。计量终端硬件平台架构如图1所示。

图1 计量终端硬件平台架构Fig.1 The hardware architecture of terminal platform

1.1 电源板单元

电源板单元主要由开关电源及一些外围器件组成,开关电源选用专业公司研制的针对电力终端开关电源模块[7],其型号为PW12-121205TXJ,输入电压范围为150~500 V交流电压。该型号开关电源模块的优点为在普通的输出电路中增加了滤波电路,可以有效满足国内电网波动性需求。开关电源的滤波电路原理如图2所示。

图2 开关电源的滤波电路原理Fig.2 Filter circuit principle diagram of switch power supply

1.2 核心板单元

终端平台核心板单元的硬件主要包括主CPU、电源部分、Sdram、Norflash、实时时钟(Real-Time Clock,RTC)、看门狗、网络接口、总线驱动器。图3为终端平台核心板模块框架,方框内为CPU板系统模块。核心板单元的主处理器采用ATMEL公司的AT91SAM9260为核心,以嵌入式Linux为操作系统。

图3 终端平台核心板模块框架Fig.3 The terminal platform module framework of the core board

图3中方框外围CPU板向外扩展的功能模块,在核心板单元正常工作时需要从外部获取5 V电源,内部2路电源芯片LM1117-3.3、TPS60500分别产生3.3 V及1.8 V电压,为CPU板内部模块提供电源。SDRAM功能模块型号为MT48LC4M32B2,容量为16 MB,可兼容8 MB,32 MB。Norfl ash为2片,容量均为8 MB,可兼容2 MB,4 MB,8 MB,16 MB,32 MB,64 MB,所在的存储空间分别为0×10 000 000、0×30 000 000。网络芯片选用Broadcom公司的BCM5221作为10/100Base-TX以太网收发器。

1.3 交采板单元

交采板单元采用三相MCU芯片RN831X[8],该芯片内嵌32位Cortex-M0核,集成带温度补偿RTC、液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)、控制器、电可擦可编程只读存储器(Electrically E r a s a b l e P r o g r a m m a b l e R e a d-O n l y M e m o r y,EEPROM)等,具有低成本、低功耗、高性能、高可靠性等优点,其典型电压运行范围为2.2~5.5 V的宽电压量程,适合电能计量装置设计使用。交采板和核心板之间通过串口进行通信,通信协议采用国家电网公司标准DLT645—2007协议。为了提高通信效率,波特率固定为9 600 bps。交采板和集中器用相同的强电端子,既可以保证计量电量的准确性,又可以方便地进行生产调试,提高了终端整机的性价比。

1.4 逻辑板单元

逻辑板单元由载波接口单元、GPRS接口单元、485接口单元、遥信控制单元、USB接口单元、调试口单元、人机接口单元等组成。逻辑板单元介于核心板单元和电源板单元之间,是计量终端平台的逻辑功能接口。

1)载波接口单元由强电接口和弱电接口组成。弱电接口主要实现集中器核心板和载波模块之间的通信功能,集中器要进行查询载波模块厂商版本信息、同步档案、抄表组帧等符合国家电网公司1 376.2协议格式的流程性交互;强电接口主要用于载波模块将调制后的信号发送到电力线上,并将接收到的载波信号传输到载波模块后,由载波模块进行解调处理。

2)GPRS接口单元实现处理主站和集中器直接交互的功能。通常GPRS模块要插入电力公司的专网卡,用于远端主站和集中器之间的数据链路建立、维护、通信等。

3)485接口单元用于集中器和进行下挂的485表之间进行通信。国家电网公司标准要求的集中器通常有2路485口,第一路通常用于抄表,第二路通常用于现场维护。

4)遥信控制单元用于检测外部开关量。

5)调试口单元用于实现串口输出打印信息、和主站进行串口通信等功能。

6)人机接口单元包括按键和显示屏。按键有上、下、左、右、确认、取消6个功能键;显示屏采用160×160的液晶屏,显示屏可采用螺钉式固定方式或卡扣式固定方式。

2 计量终端平台软件架构

计量终端平台的软件设计采用底层驱动、中间层、应用层分层设计的理念[9],应用层引入模块化思想,不同业务按功能分为不同的业务单元或模块,各开发人员根据特长进行模块化分工。平台化的设计理念和模块化的思想使底层和业务分开后,只要前期底层稳定,后期基本不需维护。同样各业务模块经过设计、开发、验证后,可以独立入库。如果定制产品没有新增需求,只需将成熟模块进行排列组合即可实现产品开发。计量终端平台的设计从根本上解决了差异化的产品需求,可以快速地确定定制产品的开发方案,缩短产品的供货时限。

计量终端平台软件架构如图4所示。

图4 计量终端平台软件架构Fig.4 Architecture of platform software

2.1 驱动层

驱动层为最底层,是基于计量终端平台的硬件架构进行开发的,包括继电器、状态灯、遥信、按键、显示、掉电检测、RTC、以太网、GPRS、红外、485、USB等相关驱动程序的设计。驱动层根据硬件资源进行I/O口的驱动操作,函数的接口定义及命名方式也多以端口操作进行处理,所有和硬件相关的操作都作为函数进行封装,通过静态库、动态库等函数封装的形式为中间层所使用,而中间层除了提供一些函数头文件外,还要调用底层的库文件。

2.2 中间层

中间层主要实现平台框架启动、应用模块注册、消息派发管理、线程管理、数据库管理、参数管理、GPRS驱动、以太网驱动等功能。中间层将这些功能实现封装成用户习惯的接口函数,通过函数头文件及动态库方式提供给应用层。中间层相当于一个将底层和应用层隔离的中间件,如果硬件成本比较高需要更换硬件平台时,只需将底层驱动函数进行重新修改,函数接口保持不变。在资源丰富的情况下,应用层开发无需进行任何处理即可实现平台移植。

2.3 应用层

应用层包括公共管理模块和业务模块2部分。

1)公共管理模块定义系统运行的主函数、系统初始化、平台初始化、参数初始化、模块注册、文件管理、公共数据结构体、枚举值、宏定义、调试信息接口等功能。

2)业务模块部分根据计量终端的具体业务划分为上行通信单元、下行通信单元、显示单元、事件单元、统计单元、公共协议库等,这是计量终端的核心业务部分。上行通信单元实现了计量终端和电力公司主站之间的链路维护、数据收发管理等功能;下行通信单元实现了集抄终端和本地通信模块之间链路维护、数据收发管理、模块异常维护等功能;显示单元将一些可以方便用户本地查看及操作的功能通过与按键有机结合的方式,展现到160×160的一个液晶屏幕上;事件单元负责终端停上电、终端故障、电表异常、电表时间超差、电压电流量越限等业务;统计单元负责冻结终端曲线数据、电能数据、谐波数据等,并将处理过的数据进行存储。

3 数据库及配置功能

计量终端平台的最大优势是具有配置功能,通用的部分设计在程序中,而一些为了满足不同用户差异化需求设计的部分通过软件做成读取外部可配置文件实现。配置文件由模块配置文件、抄表配置文件、功能配置文件等组成。

模块配置文件配置不同的业务单元使其可以达到线程优先级等;抄表配置文件实现计量终端平台下行采集业务单元中,不同用户对抄读项的差异可通过读取该配置文件实现;功能配置文件主要将一些特殊功能做成可配置的,不同用户需要定制不同功能时,可以直接修改配置文件实现,不需进行软件修改,这样只要前期将各种不同用户需求做成可配置的功能方案,可以快速响应差异化的用户需求,实现产品快速上市。例如user A对某功能fun的要求是必须的,user B则不需要功能fun,而两者又是互不兼容,这就要求配置文件中user A的功能fun作为配置项。假设fun=1代表需要该功能,fun=0代表不需要该功能,软件设计逻辑中读取fun配置的值,而不是一个不变的常量,从而实现一个配置功能可以实现user A和user B的功能,以下为配置文件中不同用户的配置情况:

[user A]

fun=1

[user B]

fun=0

计量终端平台软件对配置文件的fun功能解析流程如图5所示。

图5 配置文件的fun功能解析流程Fig.5 Parsing process of‘fun’function of configuration file

4 实验及可靠性分析

基于ARM和Linux的计量终端平台的最大优势在于其模块化设计思想,分层的设计理念,具有可定制、易扩展、系统可靠性高等特点。该平台系列化的产品包括集中器、负控终端已按照企业标准进行全方位的性能、功能、通信协议一致性等实验。性能测试项目包括:电源影响、功率消耗、抗接地故障能力、联系通电稳定性、高低温、温升、电压暂降和短时中断、工频磁场抗扰度、射频场感应、静电、阻尼振荡、浪涌、绝缘、冲击电压等。功能试验项目包括:数据采集、误差、数据存储、掉电保存及时钟保持等。上述性能和功能通过国网电科院测试,全部满足要求。近期基于计量终端平台开发的国网I型集中器在中国电科院的相关技术指标检测中也已全部符合要求。

5 现场应用效果

基于ARM和Linux的计量终端平台,硬件稍微改动就可以实现负控终端的设计。软件去掉载波模块,增加控制模块后,就可以实现负控终端的软件设计;软件去掉载波模块、上行通信模块和交流采样模块、抄表模块后可以配置实现网络表软件设计。平台化的集中器、负控、网络表在2013年、2014年国家电网公司采集物资集中招标中中标,已经陆续供货到河南、河北、辽宁、吉林、新疆、湖南、江西、安徽等10多个省份,总供货量有几万台,终端类产品的供货周期比以前缩短了一半时间,现场使用中未出现严重质量问题。

6 结语

随着国家电网公司逐步推行全采集、全覆盖、全费控的政策及目标,并对各省电力公司的运行安装、现场运行情况进行定期考核,各省电力公司对计量终端类产品的供货周期、履约条件等都会要求更快、更高。计量终端平台的设计,可以将各种不同用户需求进行可配置选择,只需要进行模块化配置即可实现产品功能。平台化的设计理念和模块化的思想,有利于快速响应不同用户需求,便于差异化的产品设计,可以有效提升企业的竞争力。

参考文献

[1]李文进,韩晓萍.ARM平台在嵌入式远程数据采集系统中的设计与实现[J].继电器,2006(5):64-67.LI Wen-jin,HAN Xiao-ping.Application of remote data terminal based on embedded system of ARM[J].Relay,2006(5):64-67.

[2]周卫玉,孙新亚.基于ARM和uCLinux的嵌入式远程数据采集终端[J].计算机工程,2004(23):156-158.ZHOU Wei-yu,SUN Xin-ya.Remote data terminal based on embedded system of ARM and uCLinux[J].Computer Engineering,2004(23):156-158.

[3]王建群,徐勇,南金瑞,等.基于Linux平台的电动客车驾驶信息终端研究[J].北京理工大学学报,2004(24):137-140.WANG Jian-qun,XU Yong,NAN Jin-rui,et al.Study and realization of driver information terminal on an electric bus based on Linux[J].Transactions of Beijing Institute of Technology,2004(24):137-140.

[4]陈彩华,龙卫兵,刘彬.基于ARM-Linux的家用网络平台设计与实现[J].计算机测量与控制,2010,18(9):78-80.CHEN Cai-hua,LONG Wei-bing,LIU Bin.Design and implementation of smart home network platform based on ARMLinux[J].Computer Measurement&Control,2010,18(9):78-80.

[5]张长森,徐景涛,董鹏永.基于MSP430的矿井人员定位射频读写系统的设计[J].电子技术应用,2008(6):63-66.ZHANG Chang-sen,XU Jing-tao,DONG Peng-yong.A design of RF read-write system used in mine for personnel orientation based on MSP430[J].Application of Electronic Technique.2008(6):63-66.

[6]孙琼.嵌入式Linux应用程序开发详解[M].北京:人民邮电出版社,2006.

[7]PW12-121205TXJ兴通力集中器开关电源技术要求[R].2012.

[8]河南许继仪表有限公司.三相计量芯片RN8302用户手册[R].2014.

配变监测计量终端的设计 第2篇

关键词：配电自动化,配电变压器,配电监测终端,计量终端

随着国内电力市场的开放,各家电力公司都在寻求提高公司效率,改善服务、增加客户的途径,通过对配电变压器实时监测计量管理,实现用电监测、电能质量分析、自动抄表、、变压器异常监测和计量设备异常监测并远程报警等功能,这样供电企业就可以更好地为客户提供优质服务;但由于配电变压器分布点多、位置杂乱,负荷也是复杂多变,这给配变管理带来极大的难度,而传统的配电变压器终端装置多采用电缆进行通信,线路复杂,功能简单,无法满足配电自动化系统的要求,因此设计一个时效性好,通信便利,可靠性高的配变监测计量终端具有非常重要的意义。

1 功能需求分析

配变监测计量终端配电变压器监控系统的一个重要组成部分,其应具有电能计量、谐波监测、数据采集、存储功能、级联功能、远程传输、远程抄表、系统安全、系统对时及异常报警等功能。

1)电能计量:具有交流采样计量模功能,计量多时段的正向/反向、有功/无功总电能及四象限无功电能,在指定的时间区间内,还应具有测量最大需量、分时段最大需量及其出现时间;

2)谐波监测:计算N次电压/电流谐波含量及畸变率;

3)数据采集:电能量(A、B、C三相及总电能),实时量(U,I,P,Q,COS$),状态量(A、B、C断相次数和起始时间),A、B、C失压、失流次数和起始时间,其他智能设备数据(电压检测仪、谐波表等);

4)存储功能:提供实时数据,曲线数据,日,月数据,告警事件的存储,其中,日数据能保存最近60日的实时数据,月数据能保存最近六个月的数据,曲线数据是每十五分钟一个数据,能保存最近六十日数据,告警事件能保存最近四百次的事件记录;

5)级联功能:现场多个配变或集中器,通过RS-485接口,可以被配置成抄表模式和级联模式;

6)远程传输:提供GPRS/CDMA/RS232/RS485等多种通信通道,支持停电上报;

7)异常报警:能对异常进行检测,发生异常情况的时候,能够报警,异常情况包括:计量装置门打开、电量差动、功率差动,电压回路逆相序、三相电流反极性,电能表编程时间、时段和费率的更改,时钟异常,电池电压低,电表飞走、停走、示度下降,RS485通讯异常、终端停、上电,负荷过载、电压缺相、断相,无功过补偿、无功欠补偿,电流不平衡、电压过压、零序电流偏大;

8)远程抄表功能:采集RS485、RS232等不同接口类型和不同规约类型的多功能电子表数据,抄表内容包括当前正反有功电量抄度(总、尖、峰、平、谷),当前无功电量抄度(总感性、总容性),有、无功功率,三相电压、电流,当前、上月最大需量(总)及其发生时间及电表时钟;

9)对时功能:有标准时钟接受功能的终端(sms方式)允许每日对电能表校时1次,无标准时钟接受功能的终端每周与表计时钟同步至少2次,对时后的终端与对时时钟时差小于正负3s,正常供电情况下,走时误差不超过正负3s/d;

10)安全功能:终端设置密码:各种参数、修改功率、电量定值等,密码输入错误5次,该项冻结24h,此外,还对通信数据进行加密压缩。

2 系统硬件设计

配变监测计量终端采用高速DSP处理器,通过高精度AD转换器对二次侧电压、电流进行准确的采集、分析、运算,并将记录下的各种数据存储在FLASH中;通过GPRS无线通信技术,将实时测量到的数据传输到远方主站,同时能接受远方主站的遥控遥调命令,如功率控制、电量控制等远程操作。配变监测计量终端硬件结构框图如图1所示,该终端主要由四个部分组成,即计量单元,电源控制,核心板和扩展板。

1)计量单元主要完成对三相电压电流信号采样,该单元主要由高速DSP(TMS320LF2407)、16位AD转换器(AD73360)、电压互感器(Pt204C)和电流互感器(Ct01)组成。

2)电源控制:电源部分是整个系统正常工作的基础,它为处理器和各个部件提供所需的工作电压,本课题中,需要使用5V和3.3V的直流稳压电源,微处理器及部分外围电路需3.3 V电源,5V到3.3V的DC-DC转换器选用电源模块29302。

3)核心板:实现对配电监测终端的控制和管理,包括对采集到的交流电量进行快速傅里叶FFT变换,从中分解出各次谐波电压及电流的幅值及相位,进而计算有功功率、无功功率、视在功率、功率因数及谐波总畸变率等电能参数,包括嵌入式微处理器(TMS320LF2407),GPRS模块(MC55),以太网模块(RTL8039AS),红外口,LED电路,RAM及Flash等电路,GPRS模块负责和无线网路的连接和数据收发;液晶驱动和液晶显示电路完成显示功能,并配合按键可以进行基本参数的设置,终端的接收和发送命令通过移动GPRS/以太网通讯网络来传输的,命令接收经过校验后,进行相应的处理。从而实现遥测、远方读表、数据和异常信息主动上报等功能。

4)扩展板:主要完成系统的上电复位和系统运行时用户的按键复位功能,提供高速程序下载、调试,并支持Flash烧写,通过RS485总线(1200-9600bps)可以读取电能表数据。

3 系统软件设计

为了方便调试,便于移植、维护和扩展,系统软件采用模块化设计,各功能模块相互独立,系统模块主要包括系统初始化、数据初始化、电能计量、谐波监测、数据采集、存储功能、级联功能、远程传输、远程抄表、系统安全、系统对时及异常报警等,在系统运行中由主函数对各个模块进行调用。下面介绍谐波分析模块的设计及实现。

在系统设计中,要求进行谐波分析,综合比较后,采用快速傅里叶FFT采样算法,它能够正确地采样并把谐波分量分解出来。设序列长为N=2M点的FFT,有M级蝶形,每级有N/2个蝶形运算,同一级中,每个蝶形的两个输入数据只对本蝶形有用,每个蝶形的输入、输出数据节点在用一条水平线上,这样,当计算完一个蝶形后,所得的输出数据可立即存入原输入数据所占用的存储单元,经过M级运算后,原来存放输入序列数据的N个存储单元中可依次存放X(k)的N个值。

然后,将序列x(n)前后对半分为x1(n)、x2(n)两组序列,用2个N/2点DFT来完成一个N点DFT的计算。

根据傅里叶函数的对称性及周期性,即:WNk+N/2=-WNk,WNk+LN=WNk可以得到:

其中,WNP为旋转因子,B为一蝶形运算两输入数据的距离,k=0,1,2N/2,x1(n)与x2(n)分别是奇偶时间序列,x2={x(0),x(2),x(4),x(6).},x1={x(1),x(3),x(5),x(7).},于是各谐波的幅值及相位为:

那么,视在功率,无功功率,有功功率,功率因数,电压(电流)总的畸变率,谐波电压(电流)畸变率等参数就可以通过相应的公式计算出来,具体的算法流程如图2所示。

根据FFT原理和过程,在进行FFT编程设计时,FFT的完整程序框图包括以下几部分:

1)倒序:输入自然顺序序列x(n),根据倒序规律,进行倒序处理,用M位二进制数表示,则从左至®右的十进制权值为:N/2、N/4、、;21

2)循环层1:确定运算的级数,L=1~M(N=2M),确定一蝶形两输入数据距离B=2L-1;

3)循环层2:确定L级的(B=)2L-1个旋转因子,旋转因子指数p=2M-LJ,J=0~B-1;

4)循环层3:对于同一旋转因子,用于同一级2M-L个蝶形运算中:k的取值从J到N-1,步长为2L(使用同一旋转因子的蝶形相距的距离);

5)完成一个蝶形运算。

在程序设计中,反序和蝶形算法是急需解决的两个主要问题,其中,反序是按码位倒置的原理来实现的,它是进行蝶形运算的先决条件,可以利用TMS320LF2407的指令集的位反转变址寻址方式来完成反序;而蝶形算法是FFT的关键,利用同一级蝶形运算中的旋转因子是常数的特点,将这些常数以表格的形式存储起来,在进行蝶形运算的时候,通过查表提高运算速度。

4 结束语

为适应电力需求侧管理现代化的要求,结合在电力行业多年的设计开发和现场运行经验,设计了新一代多核配变监测计量终端,设计中将无线通信、配变监测、远程抄表等功能综合考虑,以高性能的数字信号处理器DSP为控制核心,进行模块化结构设计,具有优良的可维护性、可扩展性和可伸缩性等优点,采用高精度采样技术和快速傅里叶算法,进行实时电能计算及谐波分析,即使是在负荷波动大机谐波含量高的状况下也能保证采样和电能精度,采用先进的GPRS无线通信网络技术,使得远方主站能及时掌握配变的运行状态,为配变的安全、经济运行提供很好的防护手段,为线损管理、提高运行管理和经济运行水平等提供科学依据。

参考文献

[1]李琳娜.配变运行控制系统研究[J].电脑知识与技术,2011(35).

[2]许加柱.低压配电网智能监测与控制终端软硬件设计[J].电工电能新技术,2012(4)

[3]张帅.基于GPRS的中低压配电网络监控系统[J].青岛大学学报:工程技术版,2012(1)

计量终端平台 第3篇

本文从用电信息采集系统的在线分析角度, 对供电企业公用配变监控终端如何开展计量异常在线判断, 对现场更正错接线及消除装置故障提供理论依据。

1 检查对象的选择

在公用配变监控终端安装或者变更后, 可以通过用户用电信息采集系统对现场终端采集的数据进行分析;也可以在台区线损为负线损率的排查中, 针对台区线损率-10%及以上的台区公用配变监控终端进行电气采集数据分析。所以, 新装、变更接线以及台区线损率为负值较大的公用配变监控终端必须检查接线是否正确、装置是否发生故障。

2 利用负荷数据判断

终端采集三相电流、电压、有功功率、无功功率的间隔15 min数据, 通过电流电压可以基本判断是否存在计量异常。

(1) 电压正常, 电流一相或两相为零。正常情况下, 公用配变负荷三相配置大致均衡。三相动力用户占比较大, 则三相负荷基本平衡, 如果一相或两相负荷发生骤降, 则终端电流回路发生异常的可能性非常大, 而一次用电负荷未受到影响。

例:某公用配变监控终端某一时间开始二次电流Iu由1.5 A变成0 A, Iv, Iw分别为1.6, 1.5 A, 三相电压Uu, Uv, Uw分别为231, 229, 230 V, 由于L1相负荷急剧下降, 其余两相却未受影响, 现场检查发现该终端L1相电流互感器损坏。

(2) 电流三相正常, 电压一相或两相异常。正常情况下, 公用配变三相电压在额定电压范围内波动, 如果一相或两相电压小于额定电压的15%时, 则发生跌落式熔断器熔断或者终端电压回路异常的可能性非常大。通过异常相电压与电流的分析, 可以区分是电压回路问题还是一次侧的电压故障。

例:某公用配变监控终端正常情况下Uu, Uv, Uw分别为236, 237, 236 V, 波动幅度在2%左右。某一时刻开始的一个小时内, 电压Uv, Uw分别下降6%, Uu不变。之后Uv骤降至30 V左右, Uw降至200 V, Uu降至220 V, 同时Iv降为0.1 A, 下降90%, Iu, Iw均下降50%, 现场检查为L2相跌落式熔断器跌落。

例:某公用配变监控终端正常情况下Uu, Uv, Uw分别为232, 230, 231 V, 波动幅度在2%左右。某一时刻开始的一个小时内, 电压Uv逐渐下降20%, Uu, Uw不变。之后Uv骤降为50 V左右, 同时Iu, Iv, Iw三相电流均没有变化。现场检查为终端L2相电压接触不良。

可见, 电压缺相、失压时, 对应相电流如果没有明显波动, 那么问题往往存在终端电压回路中;如果对应相电流骤降, 且引起其他相电压下降的, 则跌落式熔断器跌落的可能性非常大。

3 利用三相总有功功率与分相有功功率判断

正常情况下, 公用配变监控终端采集的三相总有功功率等于各分相有功功率之和。通过用电信息采集系统召测实时的三相总有功功率和分相有功功率, 再计算是否相等, 可以判断某相电流回路是否反接的问题。

例:某公用配变监控终端新安装后, 台区线损率约-170%。通过系统召测终端实时的三相总有功功率和分相有功功率, P总为0.115 2 k W, PU为0.119 6 k W, PV为0.139 8 k W, PW为0.135 4 k W。计算可知:P总≠PU+PV+PW;P总=PU-PV+PW。现场检查后发现, 终端L2相电流互感器反接。

4 利用反向有功总电能量与分相有功电能量判断

正常接线情况下, 公用配变监控终端的反向电能量为零, 分相反向电能量也为零。

三相或两相电流接反的时候, 召测终端反向有功总电能量会产生数值, 对应的分相反向电能量也会有数值。但是, 一相电流接反后, 由于总功率是分相功率之和, 所以反向总电能量数值为零, 而对应的分相反向电能量将有数值, 有数值的这一相就是接反相。

5 利用总功率因数与分相功率因数判断

正常情况下, 三相负荷基本平衡, 总功率因数和分相功率因数基本相等, 因为分相功率因数由终端采样的电压电流分相计算得出。如果移相接线后, 错误相功率因数角由原来的φ变成120°+φ和120°-φ, 假设是L1相、L3相, 那么总有功功率在三相负荷完全平衡的时候为零。

实际运行过程中, 公用配变不一定达到三相平衡, 所以发生移相后, 正向有功总电能量仍可能有少量数值, 反向总电能量往往为零, 而接线错误的两相将产生较大的反向电能量。而最明显的是, 总功率因数在正常值范围内, 而故障相功率因数角度变化大, 错误接线的两相功率因数值比约为2∶1。

6 综合多项电气参数判断

当同一终端发生多项组合接线错误时, 就需要综合多项电气参数进行分析辨别。

如果仅仅是两相电流反接, 那么将产生总反向电能量, 且分相的功率因数与总功率因数基本一致。如果仅仅是移相错误接线, 总功率因数和分相功率因数不相等, 总有功电能量非常小。

在遇到总分有功瞬时功率正常、反向总电能量为零、反向分相电能量中存在电能量值, 但正向有功电能量略微偏少的情况, 需要借助以上多种参数进行判断。

例:某公用配变增容更换电流互感器之后, 台区线损率为-10%左右。用电信息采集系统召测数据得知, 瞬时有功功率P总为0.261 1 k W, PU为0.036 6 k W, PV为0.146 5 k W, PW为0.078 k W, P总为PU+PV+PW;三相负荷不平衡; (当前) 反向总有功电能为零; (当前) 反向L1相有功电能为1.13; (当前) 反向L2相有功电能为0; (当前) 反向L3相有功电能为2.76。

由于 (当前) L1相、L3相反向有功电能均有数值而反向总有功电能为零, 和移相错误接线状况类似, 但是正向有功功率、有功电能示值同样存在数值, 且与实际用电负荷差距不大。这时就需要利用功率因数来验证是否存在移相。于是再次召测当前总功率因数为0.982;L1相功率因数为0.331;L2相功率因数为0.980;L3相功率因数为0.652 7。可以得出, L1相、L3相的功率因数与总功率因数不相等, 这两相电压、电流对调的可能性非常大。

又因为正向总有功电能存在较大数值, 所以考虑还存在其他的接线错误, 假设L2相、L3相电流回路反接。

P总′=PU′+PV+PW′=UuIwcos (60°-φ) +UvIvcosφ+UwIucos (60°+φ) , 更正系数K为3/2。三相负荷不平衡时, 尤其L1相、L3相负荷较小, 正确计量的L2相负荷最大, 所以实际终端少计量小于1/3, 大致少计20%以下, 与台区线损率数值相吻合。现场检查接线后, 错误类型与判断一致。

7 结束语

计量终端平台 第4篇

我国是能源消费大国, 随着社会的不断发展, 能源供需矛盾持续突出。据统计, 我国的能源消费量占全球能源消费量的20.3%[1]。在我国的社会总能耗中, 建筑能耗所占的比重己达到30%-40%[2]。我国建筑能源利用效率普遍偏低, 加快推进建筑节能就成为当下的迫切需求。建筑能源消耗量的精确计量有利于用能单位了解自身的能源使用情况, 进而开展后续的节能工作。在此背景下, 能耗计量数据集中采集终端 (以下简称终端) 应运而生。本文设计的终端利用ARM作为处理器核心, 以Windows CE操作系统为软件开发平台, 利用液晶触控屏实现数据的显示和操作。终端实现能源计量仪表或者数据集中器的能耗数据的采集、存储和查询, 接收并执行来自能源数据平台的命令, 将数据封装成特定格式后上传等功能。

2 能源计量数据采集系统总体结构

能源计量数据采集系统通过对建筑安装能耗计量装置, 采用远程传输等手段采集能耗数据, 实现建筑能耗的在线监测和动态分析。GB/T 29873-2013《能源计量数据公共平台数据传输协议》给出了能源计量数据采集系统的结构:“能源计量数据公共平台从底层逐级向上可分为能源计量仪表、用能单位 (工业企业) 数据集中采集终端和能源数据中心三个层次”[3]。本文设计的终端属于该结构中的“用能单位 (工业企业) 数据集中采集终端”层次。终端通过以太网与能源数据平台连接, 通过RS 485与现场能源计量仪表连接 (如图1所示) 。

3 硬件设计

终端采用核心板+底板的模式。核心板采用高密度6层板设计, 采用三星S5PV210处理器, 集成了DDR2 RAM、SLC NAND Flash等, 采用5V供电, 实现CPU必需的各种核心电压转换, 还带有专业复位芯片, 通过2.0mm间距的排针, 引出各种常见的接口资源, 构成了一个独立的最小系统。底板采用双层电路板, 引出了采集器需要的各种接口, 包括核心板接口、LCD接口、USB接口、SD卡接口、通信接口等。通过以上硬件设计实现终端的核心控制、数据存储、电源管理、人机交互以及通信接口等模块功能。

4 软件系统设计

4.1 数据库设计

4.1.1 数据库软件

在Windows CE系统中常用的嵌入式数据库有三种。第一种是系统自带的数据库, 第二种是Microsoft为Windows CE平台开发的嵌入式数据库SQL Server CE, 第三种是使用开源的嵌入式数据库SQLite管理数据。SQLite占用存储器空间较少, 使用简单, 运行效率较高, 即使在系统崩溃或断电时, 也能确保数据的完整性和有效性, 符合终端的工作要求。因此在本项目开发中选用SQLite数据库实现数据的管理操作。

4.1.2 数据表设计

终端数据库主要用于记录3类信息:一是能源计量仪表信息, 二是能耗数据信息, 三是终端的设置信息。

(1) 能源计量仪表信息的管理:通过设计“能源计量仪表信息表”来记录终端管理的能源计量仪表信息, 主要包括:能源计量仪表的名称和编号、类型、网络地址以及最大测量值、精度等参数。

(2) 能耗数据信息的管理:通过对终端管理的每一台能源计量仪表分别设计实时能耗数据表、间隔时间能耗数据表、每日耗能数据表、每月耗能数据表来记录能耗数据信息。

实时能耗数据表:用于记录终端每隔1个采集周期 (比如:5分钟) 读到的能源计量仪表在该时刻的表头数值, 该表的内容包括:采集时刻、能耗值、累计采样次数等。

间隔时间能耗数据表、每日耗能数据表、每月耗能数据表用于记录根据能源计量仪表的实时数据进行计算获得的一段时间内的累计能耗值。

间隔时间能耗数据表:用于记录一个间隔时间段内 (比如:1小时) 的累计能耗值, 该表的内容包括:记录时刻、能耗值等。

每日耗能数据表:用于记录当日内的累计能耗值, 该表的内容包括:记录日期、能耗值等。

每月耗能数据表:用于记录当月的累计能耗值, 内容包括:记录日期、能耗值等。

(3) 终端设置信息管理:通过设计“终端参数信息表”和“操作人员信息表”来记录终端的设置参数。

终端参数信息表:用于记录终端参照GB/T 29873-2013的要求设置的必要参数以及能源数据平台的服务器地址、端口地址等配置信息。

操作人员信息表:用于记录操作人员用户名、密码、权限等信息。

4.2 通信协议

4.2.1 与能源数据平台之间的通信

终端与能源数据平台之间的通信协议可参照GB/T 29873-2013的规定。终端在接收到能源数据平台发送的数据包后, 根据协议对数据包进行识别、解析、执行命令、返回结果。协议规定的命令主要包括:能源数据平台对终端的初始化、终端配置参数读取和修改、能耗数值的读取、能源平台与终端的交互和控制4类。

4.2.2 与能源计量仪表的通信

终端与能源计量仪表之间的通信协议可参照GB/T 29871-2013《能源计量仪表通用数据接口技术协议》[4]的规定, 也可以自行设定的协议。协议规定的命令主要有:终端与能源计量仪表的连接测试、终端读取能源计量仪表数值等。

4.3 终端软件主要功能

终端的软件主要功能包括:读取并存储能源计量仪表的数据、接收能源平台发出的命令并执行、向能源平台上传数据、显示查询结果、记录配置参数。

(1) 终端读取并存储能源计量仪表的数据。

1) 读取能耗计量仪表数据并写入实时能耗数据。终端连接能源计量仪表成功后, 记录当前操作时刻, 读取能源计量仪表数据并写入日志文件;终端对数据进行解析获得能源计量仪表地址、能耗值;终端根据仪表地址找到数据库中仪表信息表内对应的仪表编号, 进而找到该仪表对应的实时能耗数据表;终端将采集时刻、能耗值、累计采集次数写入该仪表的实时能耗数据表。

2) 计算并记录累计能耗数据。终端读取上次写入间隔时间能耗数据表的时刻和系统当前时刻;将二者相减获得时间差, 若时间差大等于间隔周期, 则读取实时能耗数据表中该段时间内的最小时刻对应的能耗值和最大时刻对应的能耗值, 将二者相减获得该段时间的累计能耗值;将累计能耗值和本次操作时刻写入间隔时间能耗数据表。每日和每月的能耗数据可通过类似的流程获得。

(2) 终端响应能源平台发出的命令。能源平台与终端建立连接, 终端接收能源平台发出的数据包, 将数据包解析后获得命令和参数, 终端执行命令, 而后向能源平台回应是否执行成功。

(3) 终端向能源平台上传数据。1) 终端接收能源平台的命令上传数据。能源平台与终端建立连接, 终端接收能源平台的数据包并解析获得上传数据的命令和参数, 终端根据命令读取数据库中指定的能源计量仪表的能耗数据表获得数据, 终端将数据加密后上传。2) 终端定时上传数据。终端将当前时刻与上次上传数据的时刻进行比较, 若二者的时间间隔大等于设定的上传周期, 则根据事先的设定, 读取数据库中指定的能源计量仪表的能耗数据表获得数据, 将数据加密后上传并记录上传时刻。终端进行延时后再重复上述步骤。

(4) 终端显示查询结果。

数据显示:终端根据输入的查询条件 (能源计量仪表编号、需要查询的时间段的开始时刻和结束时刻) 找到数据库中该能源计量仪表的能耗数据表, 将该表格绑定为窗体表格控件的数据源, 以表格的形式显示采集时刻、能耗值等结果。

曲线显示:终端以时间为x轴、能耗值为y轴建立坐标系, 根据查询结果获得时刻和能耗值, 用曲线将各点连接起来形成能耗变化趋势图。

(5) 终端参数的设置。终端将通触控屏界面输入的信息或能源平台发出的命令对数据库中“终端参数信息表”和“操作人员信息表”进行信息增加、修改、删除等操作。

4.4 人机交互界面

操作人员通过终端的触控屏操作软件, 实现终端参数设置和能耗数据查询。软件中的窗体主要有:主窗体、能耗数据查询窗体、曲线查看窗体、系统设置窗体等。

主窗体:用于选定能源计量仪表, 查看该仪表的实时和累计能耗数据, 显示终端与能源平台的连接情况等。

数据查询窗体:主要用于显示实时、间隔时间、每日、每月的详细能耗数据信息。

曲线查看窗体:主要用于显示日能耗曲线和月能耗曲线。

系统设置窗体:主要含“用户设置”、“终端参数管理”、“计量仪表信息管理”3个部分“。用户设置”用于添加、修改或删除用户信息、修改密码以及权限等“。终端参数管理”用于设置GB/T 29873-2013规定的必要参数等“。计量仪表信息管理”用于添加、修改、删除能源计量仪表信息。

5 结语

本文设计了一套基于ARM技术的能耗计量数据集中采集终端, 实现了建筑能耗计量数据的采集、传输、存储和处理。该终端有助于完善建筑能耗监测网络, 为研究建筑能耗特点, 开展节能管理提供可靠的数据支持, 对于进一步促进建筑节能减排目标的实现具有积极的意义。

参考文献

[1]赵亮, 张吉礼, 梁若冰.建筑能耗数据采集与传输系统设计及实现[J].建筑科学, 2013, 04:49-52.

[2]刘畅.公共建筑能耗数据采集器基本性能的研究与改进[D].山东建筑大学, 2012.

[3]GB/T 29873-2013, 能源计量数据公共平台数据传输协议[S].

计量终端平台 第5篇

根据广东电网公司2014年重点工作计划, 今年将继续深入开展计量自动化系统升级改造工作, 实现专变用户、台区总表、变电站线路关口表和低压集抄用户, 计量自动化系统自动抄表率超过98%的工作目标。但因个别用户计量点安装在无通信运营商网络信号或信号差的区域, 影响了计量自动化终端接入, 阻碍了计量装置远程监控、抄核收、线损分析等计量营销业务的开展。现需通过相关技术手段和处理措施, 进一步提高终端在线率和电量数据采集完整率。

2 存在的问题及原因分析

广东电网计量自动化终端主要依靠GPRS、CDMA等无线公网进行数据采集。如某些用户计量点安装在偏远山区或地下室, 移动、联通等无线通信运营商的网络信号覆盖不到或强度较弱, 信号不稳定、信号盲点问题突出, 导致终端无法远程接入系统, 无法稳定上线、向主站传输数据。而且, 公共网通信的效果在相当程度上依赖移动、联通运营商的对相关业务的重视程度和维护水平, 数据业务目前还不是运行商的主营业务, 故障处理时间得不到保障。从计量自动化系统的终端运行数据统计情况分析, 按地理环境特点分类, 存在以下的问题。

2.1 边远山区

偏远山区的地理环境特点及其影响如表1所示。可以看出, 改善偏远山区用户计量终端接入情况的主要技术瓶颈在于如何在偏远环境下保证通信的稳定性。偏远山区常见的地理环境特点及其影响有几个类型: (1) 处于山峰峡谷地段的, 一般是终端点附近没有网络信号或者信号较弱, 结果会导致终端无法上线, 无法进行远程通信; (2) 离变电站超10千米得边远地区, 无信号覆盖的同时, 也没有安装有线电话, 导致无法使用有线通信接入; (3) 位于省际交界区域的, 其通信网为外省信号, 终端SIM卡未开通漫游功能, 导致无法进行远程通信。

2.2 地下室

地下室的地理环境特点是, 受墙体、地面的屏蔽影响, 地下室的室内信号弱或者无信号, 但室外的公共网络通信良好, 形成局部性区域信号不稳定。

3 解决思路与措施

对于位于无信号或弱信号覆盖区域的用电户, 主要通过采用增强无信号或弱信号区域的网络信号、建立无信号区域与有信号区域间的通信连接和计量点迁移至有信号区域的方式, 实现无信号区域至有网络信号区域的通信连接, 保障计量终端与主站的通信。通信连接的解决思路图1。

结合各种地理位置和信号覆盖特点, 以及周边通信网络环境和现有通信设施和通信技术的差异, 主要有以下技术解决方案。

3.1 计量点位置迁移

如该计量点位于山坳、山涧等较偏僻的地点, 处于山体遮挡形成的信号盲区, 但周边地区有信号覆盖, 可对计量点进行位置迁移, 沿着变压器到产权分界点接入分支线路, 将从信号弱区、盲区移至信号较强的区域。

优劣点分析:

(1) 优点: (1) 不增加其他设备和装置; (2) 沿线有信号覆盖的区域一般处于深山之外, 交通相对便利, 一定程度能减小计量装置运维工作难度。

(2) 缺点: (1) 需要考虑改造的工程量和费用出资问题, 以及线路损耗电量变更结算、营销管理等方面的需求; (2) 需征求客户同意的前提下才能实施; (3) 计量点改造过程可能涉及沿线线路停电、属地青赔等问题, 对区域用户有一定影响。

3.2 安装有线信号中继器增加信号覆盖

对于将计量点安装于地下室的用户, 如专变、集抄小区的配电房, 可通过安装有线线型信号中继器的方式, 延伸信号覆盖范围, 增强计量终端通信信号强度。有线型信号中继器的工作原理是将室外信号有线接入, 通过下行链路放大后转接到室内, 用于弥补无线通信运营商网络信号的盲点;再将信号通过上行链路放大后传送到基站, 实现通信。简单的说, 是把好的信号转发到信号不好的区域。安装效果图2。

优劣点分析:

(1) 优点: (1) 无需改造计量设备和改变安装位置; (2) 可用于解决室内覆盖, 如大型建筑物内信号衰减信号盲区、地下商城、地铁、遂道等衰减信号盲区。

(2) 缺点: (1) 通信联络电缆长度有限制, 不通电缆材质有不同的长度限制, 如采用双绞线, 通信线路应不超过300米; (2) 通讯数据质量随电缆长度的增加而衰减。

3.3 采用无线通信中继技术

采用无线中继的通信方式实现网络无信号或弱信号区域与网络信号较好区域的连接。常用的无线延长通信一般为微功率无线或230MHz通信技术, 其中230MHz频段是电力专用频段, 受气象环境的影响较小, 能够应对绝大部分地区的常规使用。

无线中继通信模块主要分为内置的无线模块和外置的无线电台设备两种。内置无线模块采用插拔方式, 嵌入在集中器内, 占用原GPRS模块的位置, 安装较为简便。例如内置230MHz无线模块的发射功率可达2W, 通信距离通常可以达到1~2km;外置无线电台有收、发两个设备配组成:一端通过RS-485与无线通信转换器与集中器连接, 另一端设备为无线通信转GPRS信号的延长器, 安装较为简便。例如外置230MHz延长器的发射功率5W、10W、25W可选择, 通信距离通常可以达到2~5km。无线通信延长实现方式为一端将终端本体连接专用无线通信模块 (电台) , 另一端将专用无线通信模块 (电台) 与GPRS通信模块连接, 并将其安装在GPRS公网覆盖信号良好的区域, 从而实现终端本体与GPRS通信模块远程无线通信, 有效实现无信号区域计量终端通信需求。该技术方案如图3所示。

优劣点分析:

(1) 优点:1) 无需迁移计量设备的安装位置, 需部分改造计量终端通信方式;2) 无线中继设备体积小、安装地点与安装方式灵活, 能够适应多山区中仅部分位置运营商网络信号好的分布特点;3) 适合于解决距离有信号覆盖区域不太远的用户计量点通信接入;4) 设备投资、运维成本较小, 建设速度快。

(2) 缺点:1) 无线通信中继设备的安装、运行、维护需要有一定专业技能, 需要专业的设备厂家技术人员配合;2) 若无线中继距离超过单对通信距离 (5千米) , 需要通过中继站、光纤等方式进行弥补, 将会导致投资和运维成本增大;3) 无线中继设备需要配备供电模块或独立电源供电, 但郊外的无信号区域一般较偏僻, 基本无低压供电线路;4) 无线中继设备非统一招标购置设备, 该类设备无技术规范约束, 质量难以保证, 增加了运行维护工作量。

4 结语

2013—2014年, 开平供电局根据不同的地理环境和通信网络特点, 结合现有通信设施和通信技术, 对辖区处于无信号区域的用电户, 开展计量终端通信改造项目。例如:针对计量点安装在地下室的大型住宅小区集抄用户, 安装有线信号中继器;对处于边远山区的农业生产用户、小水电站等, 采用无线通信中继技术, 形成无线电台通信。经过一年多的测试运行, 其终端在线率和电量数据采集完整率均超99%, 效果良好。但是, 这些设备在运行维护中仍存在着一些问题和技术瓶颈。今后, 要继续加强与通信运营商的沟通与合作, 加强基站建设和信号覆盖, 督促运营商进一步提升服务质量和通信质量。

摘要：计量自动化系统里长期处于离线状态或上线不稳定的用户, 多处于无信号区域, 影响了计量自动化终端接入, 阻碍了计量营销业务的开展。本文针对如何在无信号区域实现计量自动化终端通信, 分析列举几个切实有效的解决方案。

关键词：无信号区域,终端通信,计量点,信号中继器

参考文献

[1]吕艳坤.提高“小水电”电能数据完整率方案研究[J].电子世界, 2014 (10下) .

[2]陈耀锦.论述计量自动化检测系统的现状及存在的问题[J].大科技, 2012 (1) .

[3]张霄竞.无线中继在下一代移动通信系统中的应用[J].华为技术有限公司, 2012 (06) .

“百度·易”移动终端软件平台 第6篇

“百度易”由百度副总裁王劲负责的基础软件部开发,执行总监许迎春。百度表示,“百度易”将兼容时下流行的Android系统,并且自带浏览器和应用商店。“百度易”整合百度众多手机应用产品,多以“易”进行命名。设置统一账号体系,百度账号可访问所有百度手机应用。不过这些应用不同于其相应的Android客户端,都是通过适配,用户界面和用户体验完全不同。如此看来“百度易”类似移动操作系统。

移动互联网产业链条极长,产业环境复杂、还未成熟,在竞争和合作中,各利益方难找到共同依赖的资源整合者,而“百度易”最大的特点是整合了智能搜索框、云服务以及百度特色应用,使得移动互联网服务商、运营商、终端制造商可以开放的合作。

移动互联网的另一大症结在于商业模式匮乏,“百度易”在移动产业链变现模式上有巨大突破。针对终端厂商,“百度易”开创性地推出了硬件销售之外的服务增值收益模式,并有多种与终端厂商的合作和分成方案;对于更广范围的服务商、开发者,百度已经在PC平台获得巨大成功的流量变现体系将被应用到“百度易”中,而支付系统的集成将为增值收益等模式提供更具想象的空间。

移动终端厂商可以通过定制和内置“百度易”,来为移动终端添加云服务功能。通过“百度易”,百度针对移动终端厂商准备了多种合作和分成方案。而且整合的多个百度应用将会让开发者和移动互联网服务商充分利用百度的技术、品牌和流量,降低研发成本,让开发者和服务商分享百度的流量和用户。

“百度易”平台是一个深度整合了百度核心技术及服务的智能终端软件平台,具有极强的兼容性。它不仅整合了百度的智能框搜索技术,强大的云服务以及地图、身边、掌上百度、易Ting、易阅和百度输入法等百度特色应用,同时通过定制和内嵌合作,将为传统移动终端带来强大的云服务,通过创新的商业模式解决移动终端厂商最大的短板,为开发者、厂商及上下游产业链带来商业价值。

计量终端平台 第7篇

关键词：计量终端,参数配置,一键免接线设置

引言

计量终端和电能表从库房领出到现场安装前,需要在供电局内部先给其上电检查,需要通过寻找各种电源线或变压器给终端和电能表上电,如果电压等级是220V或57.7V,还需要寻找220V或57.7V变压器,进行各种接线,非常繁琐,而且不安全。计量终端安装前的上电检查包括外观检查、上电是否正常、终端主站通信参数设置、表计参数设置等。参数设置全部通过手工按键来进行配置,包括主站通信参数和测点参数,过程繁琐,而且容易出错。计量终端和电能表安装前,需要上电检查电表的通信配置,并根据其配置对终端进行测量点参数配置,整个过程全部通过手工来操作,而且需要寻找各种不同的工具,过程繁琐。作为电力系统计量管理部门,在完成上述工作时,往往缺乏完备的工具和手段,需要寻找各种辅助设备,而且需要完成各种接线,安全无法得到保障;且参数配置都是用手工配置,凭经验判断,或是通过肉眼观察,难免会出现差错。

如果能研发出一种既方便操作又简单直观的装置,既可以实现计量终端主站通信参数的一键配置,又可以自动检测电能表通信口配置,并自动校核计量终端的测量点参数,实现计量终端和电能表通讯参数一键配置,同时实现终端和电表免接线,即插即用即上电,将节省大量的人力物力,且能有效防止参数设置错误。那么,必将大大提高工作的效率和可靠性。

1. 一键免接线设置装置结构

1.1 系统及功能设计

本项目基于上述管理要求,开发出一套简易的多功能上电装置和一键配置方法,实现在一个装置上做到终端和电表放置即上电,不需要接任何的线路,并匹配各种电压等级;同时装置内置数据处理模块,可以对终端和电表进行通信检测和通讯参数一键配置,集两大功能为一体,并最终实现终端和电表通讯参数的一键配置。

基于专业的计量终端与电能表通讯参数一键免接线设置装置,可以配合数据处理模块,实现运维人员在终端和电表安装前,一键免接线参数配置实现以下功能:

功能包括:

自动上电装置,直接放置终端和电表,免接线直接上电;

一键校核终端与主站通讯参数;

一键检测电表参数,并一键实现计量终端与电能表通讯参数设置;

1.2 硬件模块设计

根据实际的应用的需求,设计标准化上电装置,两个表位,可同时放置计量终端和电能表,上电装置的接线模块可根据电能表及终端的不同进行更换,电压220、100V、57.7V可切换,三相三线和三相四线可通过开关切换,实现对终端和电表的免接线上电。上电装置内置通信处理模块,可实时对电能表进行参数检测,包括通信口配置检测,表号读取等。上电装置内置的通信处理模块直接和终端进行通信,对终端进行通信参数的一键配置,并将电表参数直接配置为测点参数,实现全过程免接线一键配置。

将一键配置装置使用有机板和电木作为基本材料进行制作,有机板表面将进行表面处理,去棱角,并雕刻处理,整体上美观大方,而且方便携带。

如下图1所示:

1.3 软件模块开发

软件模块主要处理电能表通信接口信息检测、实际通信测试、终端测点参数配置等内容,同时,还可以进行规约选择,通信口选择等配置信息选择,实现自动将电表通信接口信息写入终端,实现原来需要通过手工配置的信息,全部自动化写入。

具体规则和流程如下:

1)终端和电能表上电

根据终端和电能表的电压等级,进行实时上电,使计量自动化终端和电能表处于工作状态。

2)电能表通信口检测

按下一键配置按钮后,内部处理器将先对电能表的RS485接口进行检测,检测将通过轮询的方式进行,然后将电能表的通信口通信测试记下来,并进行一次抄读测试,直到确认参数无误后,把参数保存下来,用于后续配置使用。

3)计量自动化终端参数配置

通过检测电能表的通信参数配置信息后,内置处理器将进行终端参数配置,计量自动化终端参数配置有两块,一块是主站通信参数配置,另外一块是测点参数配置。主站通信参数使用标准化配置,珠海地区的主站参数都使用同一的参数,只需在软件内部设置完成即可。测点参数配置则使用上一步检测得来的电能表参数配置信息,直接写入测点一配置。

4)流程

通过对电能表进行通信口检测,得到100%正确的通信参数配置信息,并自动写入计量自动化终端,实现一键参数配置,且100%保证正确,是此设置最核心的价值。

操作流程如下:

2. 测试及应用分析

2.1 测试分析

2.1.1 软件测试分析

一键配置设备软件主要控制规约选择、参数检测、数据写入、参数检查等几个方面,通过现场软件操作测试,软件成功实现了以下几个功能:

A.规约通过开关正确选择

B.电能表通信参数检测

C.计量自动化终端参数配置

D.参数重复检查

通过现场对一键配置设备的软件测试,软件实现了目标的功能,达到了设计的目标,后期将通过优化设计,实现便捷式抄读,提高现场工作效率。

2.1.2 硬件测试分析

一键配置装置使用有机板和电木作为基本材料进行制作,有机板表面将进行表面处理,去棱角,并雕刻处理,整体上美观大方,而且方便携带。通过现场测试,硬件部分实现了电表RS485通信以及计量自动化终端红外通信口配置;并通过实际测试,一键配置成功率达99%以上,可以满足实际的作业需要,实现了设计的功能。

2.2 应用测试分析

本系统的技术难点:

1)本地免接线快速上电装置的研发,需要配合不同的电表和终端,而且历史版本较多,接线模块需要做成可更换的,配合不同的尺寸,模块化及接口标准工作较多

2)一键配置参数的通信规约较多,需要开发不同规约的参数配置方法,做成模板化,最终实现一键模板选择和配置。

3)同时实现对进口表的通信口检测和国产645表的通信口检测

本系统的创新点:

项目成果比对国内应用存在以下突出亮点:

1)本地免接线快速上电装置,模块化接线端子,可以适应所有类型的终端和电表,为国内首创。

2)一键配置所有的参数,避开人为因素产生的错误。

通过现场对计量自动化终端是实际配置,计量终端与电能表通讯参数一键免接线配置装置满足了现场配置的需求,极大提高了现场作业的效率,也提升了电能量数据的完整性,提升了用电管理水平。

3. 应用效果及建议

3.1 成本分析

本项目独立开发,研发成功后,计量管理部门可以用来对安装前的终端和电表进行参数配置,还可以用来做参数校核,实现真正的一键免接线参数配置,减少人为配置的差错率,大大提高工作效率,节省运维成本,在后期的项目推广过程中节约了大量的管理成本。

3.2 提升计量运维自动化应用水平

本项目开发出一套简易的多功能上电装置和一键配置方法,实现在一个装置上做到终端和电表放置即上电,不需要接任何的线路,并匹配各种电压等级;同时装置内置数据处理模块,可以对终端和电表进行通信检测和通讯参数一键配置,集两大功能为一体,并最终实现终端和电表通讯参数的一键配置。减少了人工反复操作的工作步骤,减低了因人为误操作导致的参数配置错误、配置不完整的隐患,提升数据准确性及计量自动化水平。

4. 结语

本项目研究了一种本简易的多功能上电装置和一键配置方法,实现在一个装置上做到终端和电表放置即上电,并最终实现终端和电表通讯参数的一键配置。减少了人工反复操作的工作步骤,减低了因人为误操作导致的参数配置错误、配置不完整的隐患,提升数据准确性及计量自动化水平。

计量终端与电能表通讯参数一键免接线设置装置项目研究,使珠海供电局计量运维班在计量自动化终端检测及配置方面,摆脱了原有的手工检测配置模式,真正实现了电子化、自动化、智能化配置,避免了人为的错误,同时提高了工作效率及智能化水平,更加完善了计量自动化运维体系,将运维人员从繁重的运维任务中解脱出来,提升了珠海供电局管理水平。

参考文献

[1]陈洪波,付克勤.380V低压配电网故障分析及其消除措施[S].重庆电力高等专科学校学报,2011年第16卷(第3期):81-84;

[2]熊俊锋.低压故障停电报警系统[S].价值工程47-48;

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