计量自动化终端上行通信故障在线检测系统
计量自动化系统介绍
• 扫描15分钟运行数据初步过滤连续二个点以上
• 生成运行数据空缺时段表
判断停 电时刻
• 定位第1个运行数据异常时刻
+8分钟
判断来 电时刻
• 定位第1个运行数据恢复正常时 刻
-8分钟
确认配
对
三、停电管理
4、系统功能：停电事件
➢ 支持按用户性质、线路、用户等多条件查询停电事件，可区分单边、双边、负荷数 据判定的事件，按既定规则自动分析出有效事件、误报事件和不确定事件；
三、停电管理
1、停电时间自动统计总体逻辑方案
终端停电：终端三相电压低于60%且三相电流小于启动电流的情况。 运行数据：电压、电流、功率等瞬时负荷数据。 双边告警：同时具备停电告警和来电告警。 单边告警：只具备停电告警或者只具备来电告警。
负控终端 停电信息
配变终端 停电信息
数据采集 数据采集
计量自动 化系统主 站
二、终端运维
9、终端多维运行指标分析：终端在线统计
➢ 按管理机构、终端厂家、计量方式、终端类型、通讯方式等多维度分析终端在线情况 ➢ 终端运维人员可基于离线终端清单分析处理；计量运行管理人员可监测终端实时在线统计信息。
二、终端运维
9、终端多维运行指标分析：数据采集统计
➢ 支持按管理机构、终端厂家、通讯方式等多个维度分析； ➢ 实现数据采集完整情况、数据异常（无效数据/表码异常）情况、采集及时情况统计分析。
配网结构树
展现配电线路中各级对象层 级结构，包括供电所、线路、 用户、终端、表计等
支持一键查询定位系统功能、树形结构对象
一、档案运维
2、基础资料核查
根据档案（涵盖终端、表计等核心档案）的完整性（六大类，33条规则）自动判断 各档案是否存在异常，有助于资料维护人员针对不同异常资料采取不同的措施进行修 复，确保档案的正确、完整，辅助提升档案数据质量。
计量自动化终端故障智能诊断系统设计与开发
广 东 电 力
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Ｖｏ ． ４ ＮＯ ８ １２ ． Ａｕ ． ０ １ ｇ ２ １
计 量 自动 化 终 端 故 障 智 能 诊 断 系统 设 计 与 开 发
伍少成 ，周 尚礼
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电能计量自动化采集终端常见的故障及处理方法探讨
电能计量自动化采集终端常见的故障及处理方法探讨【摘要】电能计量自动化系统的提出对于现今高速发展的智能电网技术的应用和电网规模的扩大有非常积极的意义。
文章通过介绍电能计量系统的基础内容，在分析其常见的故障和处理方法的同时，从现场电能量采集终端等方面给出了电能计量自动化采集终端的应用和维护，希冀为系统的安全运行提供一定的帮助。
【关键词】计量自动化;采集终端;维护方法1.引言传统方式在进行抄度计费等电量统计工作中，一般采用的都是人工抄表记录的方式。
现如今，随着电力系统的发展和电网建设规模的扩大，各类用户不同种类的电能计量点不断增加，传统的计量方式和故障处理方法已远不能满足现代化各个领域关于电能计量的有关工作。
因此，电能计量自动化系统应运而生，电能计量自动化采集终端能够完成现代化要求的各项工作，并随着计算机技术的发展亦逐渐改进。
2.电能计量自动化采集终端概述及功能2.1 电能计量自动化采集终端概述电能计量自动化采集终端是电能计量系统的一个特别重要的组成部分，在电能量计费系统中起关键作用。
电能计量采集终端工作于系统计量主站与电能表之间（图1），其主要是由电能量数据采集、存储、处理、保存、传输等功能的设备共同构成。
电能计量系统主站和终端设备共同构成了电能量计费系统，主要工作是进行远方原始电量数据、负荷数据的采集和上传。
图1 电能计量自动化系统结构图电能计量自动化采集终端可支持种类不同的通讯端口，并能够实现在多个不同主站同时通讯的功能，且可以根据不同主站的需求设置传输数据内容。
终端设备内部含有通讯模块，可分为RS485通讯模块、FSK通讯模块、GPFIS通讯模块、以及PSTN采集模块等。
电力公司可根据自身需要选择合适的模块，国内一般采用RS485通讯模块。
2.2 电能计量自动化采集终端的功能终端设备功能可实现以下基本功能：第一，能够完成对厂站电能量数据的高精度采集。
一般采集周期可选择1min-24h，采集终端可以按指定的时间起点、内容传送信息至主站;第二，能够按要求向主站传送和存储电表窗口电量、月冻结电量、分时电量、电流、电压、功率、电表内事件记录（如失压、失流、过流）及本身的事件记录等信息;第三，能够接入脉冲电能表和多功能电子式电能表。
计量自动化系统在计量运维工作中应用
计量自动化系统能够对电能的计量装置的历史值与实时值进行准确的记录，例如，功率、功率因数、电压、三相电流等，一旦发现计量装置出现电压与电流异常情况，能够及时的发出警告并进行全面的分析。计量自动化系统通过对台区线损统计与异常分析，对变电站主变变损统计与异常分析，对变电站馈线线损统计与异常分析，对变电站母线电量不平衡统计与异常分析，从而快速、准确的找到巡检的位置。同时，在计量运维工作中应用计量自动化系统还能够提高计量装置运行、管理与维修的工作质量与效率，电力企业可以灵活的调配与安排工作人员工作，与传统的计量运维技术相比有着一定的优势，不仅提高了故障排查的准确率，而且还降低了应用
计量自动化系统远程巡检的流程为：巡检、追踪、现场检查、定因、定性、巡检结果再利用，从而实现对计量装置的远程监控，确保线路故障准确、及时的处理。远程巡检功能不仅提高现场运行表计巡检工作的准确性，而且还让现场检查工作变得更加有针对性，有效的提高了计量装置的管理水平。有了远程巡检功能的支撑，计量工作人员则能够实时的召测计量采集终端的数据，通过全面的分析各项的数据，就能够实时的掌控现场计量装置的运行情况，从而有效的解决了计量中心区域内地方电厂、企业、变电站的电量采集装置与计量装置的巡检问题。
1.4配变检测计量系统
配电变压器检测测量系统通过无线网络实现配电变压器终端与主站系统的通信。其主要组成部分包括：电力计量装置、电源、电力采集装置、传输通道和主站系统，除主站系统外，其余部分均安装在公用变压器用户端。系统的主要功能是确定配电变压器的匹配情况和各测点的运行状态，同时识别和分析配电网线损问题，并调用一个或多个终端，对数据进行监测和分析进行传输和处理，一旦发现异常，就及时提供数据。
1.3低压集中抄表系统
低压集中抄表系统通过无线网络技术和低压配电变压器实现其功能。其组成主要包括：主站系统、电能计量装置、电源、采集装置和传输通道。除了对配电变压器站的负荷和线损进行采集和分析外，还可以采用低压扩频载波或RS485组网方式，对冻结电表和电能表的表码进行采集和分析，并对各站区的线损进行估算。低压集中抄表系统的数据采集时间一般为1天，但对于不同的电力用户，可以适当增加数据频率。
计量自动化终端现场故障排查
通过数据分析 发现终端故障
信息
课程内容目录
1、基础介绍 2、终端故障信息的来源； 3、终端的故障报警类型； 4、判断终端故障； 5、制定计量自动化终端故障处理措施顺序； 6、制定终端故障处理的一般措施。
3、终端的故障报警类型
计量自动化终 端的故障类型可 根据报警不同分 为几种类型：
遥测、负 控、配变 监测终端 以及集中
目录
1、基础介绍； 2、终端故障信息的来源； 3、终端的故障报警类型； 4、判断终端故障； 5、制定计量自动化终端故障处理措施顺序；
1、基础介绍
计量自动化系统由计算机主站、通信网络、现场终端组成，对现场数据实现即时远程采集 和监控，实现远程调试。
1、基础介绍
计量自动化系统各种类型终端
厂站电能量 • 安装在变电站或者发电厂
3.终端参数设置错误。 4.终端元器件故障。
5.终端数据异常故障。 6.终端通信模块故障。
7.终端二次回路接线 8.终端时钟异常或电
错误。
池故障。
4、判断终端故障 如何确定计量自动化终端故障类型？
检查终端故障信息和数据，判断终端故障类型。
与系统主站通过数据分析和告警信息判断终端故障类型。
判断终端存在其他故障的可能。
• 集中器和采集终端根据低压 集抄系统方案不同略有差异。 485总线和全载方案没有采 集终端，混载方案是集中器 和采集终端配合使用。采集 电能表行度和计算台区线损， 最多可采集16块单相电能表。
1、基础介绍
计量自动化终端各类故障
计量自动化终端故障包括终端离线、 通讯失败、485通讯口故障、时钟异常、 采集数据失败、终端内部短路、终端内 部开路、跳闸线圈误动作、黑屏、雷击、 通信模块故障等。
计量终端上行无线通信信号异常解决方案
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行 通 信 多 采 用 ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ无 线 通 信 方式 。 多 小 水 电 、农 电 用 计 量 终 端 安 装 在 偏 远 山 区 、地
禳 （５３００２３）广 西 电网公 司电力科 学研 究 院 梁 捷
下 室 或 跨 （省 等 ）行 政 区 界 地 区 ，无 线 通 信 常 出 现 信 号 不 良或 无 信 号 问 题 ，影 响 计 量 终 端 上 线 率 和 采 集 成 功 率 。 本 文 现 介 绍 现 场 常 用 的 ５种 计 量 终 端 无 信 号 问 题
案 定 向 收 发 天 线 的 方 向 防 止 该 区 域 的 终 端 设 备 发 生 漫
游 。
天 线 方 案 。延 长 天 线 具 有 质 量 轻 、体 积 小 、安 装 方 便 、 ３ 加 装 信 号 放 大 器
价 格 便 宜 等 优 点 。 若 延 长 天 线 长 度 不 足 ，且 地 下 室 终
数 据 。后 备 电 源 系统 由锂 电池 和储
能 电 容 组 成 ，有 的 仅 有 锂 电 池 或 储 能
１ 故 障 现 象
电容 。 长 时 间 断 电 很 快 就 会 耗 尽 电 池 或 电 容 储 能 ，从
某 大 工 业 用 户 反 映 ，在 生 产 没 有 发 生 变 化 的 情 况 而 造 成 数 据 和 程 序 丢 失 。 一 旦 数 据 和 程 序 丢 失 ，就 会
电 能 表 内 装 有 时 钟 电 池 、停 电 抄 读 电 池 或 数 据 电 池 ，用 来 给 内 部 时 钟 芯 片 供 电 。 当 电 能 表 出 现 电 池 欠 压 故 障 时 ，电 能 表 报 警 灯 常 亮 ，液 晶 屏 上 显 示 电 池 符
《中国南方电网有限责任公司计量自动化系统运行管理办法》
4.职责
4.2.2.4负责省级电能量数据的集中统计、发布和数据质量管理。 4.2.2.5协助本单位市场营销部制定计量自动化系统管理细则。 4.2.2.6协助本单位市场营销部监督及考核下属各单位计量自动化系统运行维护和 电能量数据管理工作。 4.2.3地（市）级计量中心 4.2.3.1负责本单位地（市）级计量自动化系统主站及所属厂站、专变、公变采集 终端的建设和技术改造，并组织推广计量自动化系统的实用化应用。 4.2.3.2负责本单位地（市）级计量自动化系统主站及所属厂站、专变、公变采集 终端的运行维护。 4.2.3.3负责本单位地（市）级计量自动化系统的技术管理工作，对本单位相关部 门（单位）计量自动化系统运行管理进行技术指导及培训。 4.2.3.4负责本单位电能量数据的集中统计、发布和数据质量管理。 4.2.3.5负责本单位计量自动化系统及所属厂站、专变、公变采集终端的档案管理 4.2.3.6协助供电局市场营销部监督与考核本单位相关部门（单位）计量自动化系统 运行维护和电能量数据管理工作。
5.管理内容与要求
5.1系统运行管理 5.1.1计量自动化终端运行管理
5.1.1.1计量自动化终端运行管理按照《中国南方电网有限责任公司电能计量装置 运行管理办法》中相关要求开展。 5.1.2通信通道管理 5.1.2.1计量自动化系统主站运行维护部门定期监测计量自动化终端与主站系统通 信情况，当出现由于通信通道故障引起采集失败情况时，应及时联系通信通道运 行维护部门处理。 5.1.2.2对计量自动化系统通信通道进行改造、检修试验等工作，运行管理单位应提 前5个工作日通知计量自动化系统运行维护单位，同时采取相应的措施以保证计量 自动化系统的正常工作。 5.1.2.3厂站电能量采集终端通过调度数据网上传数据时，厂站电能量采集前置服务 器应放置在信息安全II区，与信息安全III区的服务器通信按二次安全防护要求加装 正反向隔离装置。正反向隔离装置由主站系统运行维护部门运行维护。
利用计量自动化系统监控计量故障
利用计量自动化系统监控计量故障【摘要】随着社会经济水平的发展，人们的用电需要不断增加，国家对于电力的投入力度也越来越大，目前我国已经建立了比较完整的电力系统。
但电力系统的规模不断变大，系统越来越复杂，各种故障层出不穷。
为了便于故障的检测，人们开发了比较完整的计量自动化检测系统。
本文旨在通过研究计量自动化系统监控计量故障，明确故障发生的原因，并采取相关措施，减少故障的发生，增加电力系统的安全性和稳定性。
【关键词】计量自动化系统;计量故障;系统随着科学技术的不断进步，传统的电力计量方式已经不能满足电力系统的需要。
现在数字化电能表代替了传统的机械电能表，为计量自动化奠定了基础，目前，大多数供电公司相继建立了自己的计量自动化系统。
本文将会研究计量自动化系统进行计量数据分析的原理和方法，来有效监控计量故障。
这种方法，可以将不易发现的故障有效监控出来，准确判断各种故障的类型，为解决故障提供可靠依据。
1.计量自动化系统的工作原理电力计量自动化系统主要是将计量、采集数据、通讯信息、自动化等信息融为一体的一个计算机系统。
电力计量自动化系统可以集中采集各个发电厂、变电站、公变用户、专变用户以及低压用户等在发电测电能量、供电测电能量、配电测电能量以及受点测电能量使用情况的数据，对这些数据进行检测和一定的统计分析，确定这些数据的合理性。
这个系统的组成主要是系统主站、系统终端以及通信通道这三个大板块，然后又分为电站能量计量遥控、电力负荷管理、配变设施监控和低压集抄等子版块。
目前为止，我国的大多数供电企业都建立了自己专门的计量自动化系统，相继完成了电站、控制、低压集抄以及配变四大计量点的完全检测，并通过计量自动化系统对电网的数据进行实时采集、监控、分析，对于计量故障的检测也基本成熟，取得了显著成果。
2.计量自动化系统的作用据统计，2009年至2012年台山供电局总共检测到155起计量故障。
其中，现场检查发现的故障是6起，占故障总数的3.9%;而由计量自动化系统发现的故障达到149起，占故障总数的96.1%。
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计量自动化终端上行通信故障在线检测系统
摘要：本文提出应用于计量自动化终端上行通信故障检测系统解决方案，该方
案克服现有技术的不足，可以方便地在现场对电力计量自动化终端上行通道进行
动态数据监听、分析，实现在现场快速完成上行通信故障定位和排查，适用于国
内所有的计量自动化系统及终端。
关键词：计量自动化终端；上行故障检测；故障排查
电力计量自动化终端主要含负荷管理终端、配变监测计量终端、集中抄表系
统集中器、厂站电能量采集终端四种类型，是智能电网最核心、最关键的技术，
是建设智能电网的着力点和落脚点。
计量自动化终端的上行数据通道，大部分使
用的是无线通道。
无线通道容易受外部环境影响，造成通道不稳定，误码率高、
不容易监听等特点，是计量自动化终端通信故障的多发点。
一旦计量自动化主站
发现远方通信故障，需派人到计量自动化终端现场进行通信故障检查，以便排查
存在的通信故障并修复，实现通信恢复的目的。
目前在终端通道故障排查过程存在以下诸多问题，包括通道不稳定且无法检测，误码率高也无法统计，没有有效手段去检测等。
计量自动化终端上行通信是
一个长时间持续的过程，很多问题无法通过人在现场通过短时间监控分析来进行
通信故障定位，给现场的故障排查带来非常大的困难；计量自动化终端与主站通
信还存在通信规约不一致的问题，使用人工的方式，已经无法对其通信过程进行
分析，规约一致性的隐患无法排查。
本文提出的一种计量自动化终端上行通信故障在线检测系统，使用一种专业
的网络通道监听记录装置，通过该装置在现场，可以方便地在现场对电力计量自
动化终端上行通信网络进行动态数据监听分析及记录，并把监听所得数据送到现场，实现在现场快速完成故障定位和排查；同时完整的数据记录可以辅助完成规
约一致性的分析，解决规约一致性检测难的难题。
该故障检测分析系统适用于标
准规定的任意一种终端类型。
1.系统组成
本文提出的计量自动化终端上行通信故障在线检测系统（后面称“检测系统”），由上行数据通道监听模块和现场作业终端两部分组成。
上行数据通道监听模块主要用来监听和分析线上的计量自动化终端的上行数据通道的运行状况，包
括分析网络建立情况，传输的数据内容等等；同时，将监听到的数据内容传输的
后台的数据处理中心，进行分析处理。
现场作业终端主要用来接收上行通道监听
模块监听的数据，并将数据进行实时分析，包括规约一致性测试等，真正实现在
现场进行通信故障检测和分析。
本文提出的检测系统，要监视网络运行情况，需要对上行网络的传输层进行
监视。
市面上销售的传统的电力监听设备，只能监听应用数据，无法达到此目的。
而且市面上销售的监听设备，无法应付计量自动化系统如此庞大的并发数。
项目
需要使用专门的服务器，并设计专业的监听模块方能胜任。
本文提出的检测系统
基于传输层的通道监听，需要将OSI七层模型中的传输层以上的数据都提取出来，并送到指定的数据处理模块进行处理，分析TCP网络的实时传输状态。
分析数据
包括：握手情况、前置机应答情况、点对点连接情况、数据传输情况等。
如下图所示：
图1 网络七层模型
如上图所示，上行网络通道监听模块必须基于传输层的监听方式进行设计。
为了达到此目的，项目使用的监听模块将采用WinPcap的专业监听技术，配合Microsoft windows Server 操作系统底层，实时监听上行网络的工作状态。
WinPcap是一项国际开源的监听技术，是Windows环境下的链路层的网络接入行业标准的工具，它允许应用程序获取和发送网络数据包绕过协议栈，并额外有用的功能，包括内核级的包过滤，网络统计引擎。
WinPcap框架图：
图2 WinPcap监听原理图
从上图可以看出，winPcap是直接访问操作系统的网络层，并将网络层数据监听并输送出来，我们可以通过winPcap的监听网络层的方式，把传输层的数据监听并输送出来，以此来分析传输层的工作状态，从而分析故障原因。
上行网络通道监听模块的软件部分全部采用C/C++技术进行设计编码实现，C/C++是执行效率最高，速度最快的软件系统；并配合专业的实时数据缓存技术和大容量数据存储技术，实现全天24小时无间断监听，并对外提供实时数据查询及历史数据查询服务。
上行监听模块功能包括：
● 指定获取某一计量自动化终端通道的实时状态数据
● 指定获取某一终端上行网络的实时传输的应用数据
● 设定记录指定某一终端的网络状态数据和应用数据
● 获取指定某一终端的历史数据
监听模块结构示意图如下：
硬件方面，监听服务器采用专业的Dell或HP生产的机架式服务器，运行实时监听分析模块，可以保证监听的实时性。
监听源采用交换机原有的Monitor数据口，对现有的系统网络运行不造成任何的干扰，又能获取到实时的网络数据。
硬件支持全天候24小时对上行网络进行无间断监听和记录。
整体硬件架构如下图所示：
通过上行数据监听模块，可对上行网络通道进行监控，为故障定位系统提供实时的应用数据及状态数据的支持。
应用架构：
为了达到现场实用化的目的，计量自动化终端上行通信故障检测系统必须把监听检测的数据往现场送，借助3G互联网，将监听到的数据往现场作业终端实时推送，实现在线的实时监控。
图5 上行通道在线检测示意图
2.系统功能
● TCP/UDP通道监听
支持监听至少两路下行物理485口分别监听，如遇变波特率，使用2路多波特率监听，实现在线的动态数据监听并记录。
● 数据记录存储
监听的数据全部自动记录到存储系统，供后续的查询
● 规约分析
通过规约分析模块，实时进行规约一致性检测
● 现场在线检测
通过把监听数据实时推送到现场，辅助现场在线检测
3.系统特点
本文提出的计量自动化终端上行通信故障在线检测系统，上行通道监听模块
基于互联网技术开发，是一个多功能监听分析模块，放置于主站端。
模块对终端
上行的TCP/UDP数据通道进行实时的监听，从TCP/UDP通信链路层、协议层和数据应用层全方位分析，实现通道状态分析、数据超时分析、实时通道报文监测、
应用数据分析等。
此外，为了更好地与现场作业终端的配合，通过互联网，将上
行通道监听模块的数据实时推送到现场，辅助现场完成对上行通道的实时监听和
分析，实现在对计量自动化终端运维的阶段进行实时在线的上行通道故障检测。
本文提出计量自动化终端上行通信故障在线检测系统是一个独立的检测系统，其独立于计量自动化系统单独运行，不会对现有的系统造成任何的影响，可实施
性强。
■系统支持对TCP/UDP网络进行实时通道进行监听
■具备独立主机系统，可以实时进行监听数据的存储
■存储数据可以在线获取及导出，实现通信过程的重现
■配合规约解析库，实现规约分析，可扩展，适应性强，平台接口丰富
■将实时数据推送到现场，实现现在的上行通道故障的在线检测
4.使用范围
本文提出的计量自动化终端上行通信故障在线检测系统适用于标准规定的任
意一种终端类型。
5.实际应用情况
通过供电局实施系统，并在现场运行测试，能够对计量自动化终端的上行通
道进行实时的监听，并把监听到的通道数据实时送到现场作业中岛，辅助现场进
行通道数据查询、分析、规约一致性测试等。
真正在现场实现了在线式的上行通
道故障在线检测，也实现对上行通道的通信过程进行重现和分析，对一些计量自
动化终端上行通道的疑难杂症分析具有非常重要的意义。
结论
本文提出计量自动化终端上行通信故障在线检测系统，克服现有技术的不足，提供一种较全面的网络监听、存储、还原及分析的系统，通过该系统在现场，可
以方便地在现场对计量自动化终端进行上行通道数据查询、分析等。
同时完整的
数据记录可以辅助完成规约一致性的分析，解决规约一致性检测难的难题。
该在
线检测系统适用于标准规定的任意一种终端类型，对计量自动化终端的上行通道
分析具有重要的意义。
参考文献：
[1] 电能计量自动化技术.中国电力出版社，2011.12
[2] 物联网应用开发详解.电子工业出版社，2013.11
课题基金项目：主办单位：广东电网有限责任公司2014-2015年科技项目。
项目编号：K-GD2014-0809。
项目名称：基于3G移动物联网技术的计量自动化终端现场检测及作业系统
研究。