摘要：2018年我供电所以完成计量自动化全覆盖，日常管理中台区中总有一些计量表故障或不在线，这个在每月抄表日是非常苦脑，发现不计量是大部分，有的是电流不计量，有的是电压不计量。电压数据和电流数据在计量中是不可或缺的基础数据。对电能表的电压，电流元件有自诊断功能非常有必要。下面介绍电能表自诊断的电路原理和软件结构。
关键词：自动化系统；智能电表；自诊断
前言
随着南方电网信息采集系统的全面建设，传统的人工抄表方式已经被自动采集所取代，在大大减少人工现场抄表工作量的同时，也同样削减了用电客户尤其是低压台区居民用电客户计量装置运行工况现场巡查的工作。智能电表以功耗少，防潜动，启动电流小，防窃电，稳定性好，可靠性高等优点。也关系到千家万户的实际利益，也直接影响到南方电网公司的运营收益。改变原有的地毯式人工现场巡查方式，探寻一种高效精准的智能表运行故障诊断模型势在必行。
1计量系统
下面简介自动化系统与电能表和带状态诊断功能的电能表结构。
计量自动化系统简介由以下：
物理架构：由采集对象，网络通信，系统主站组成。
采集对象由智能配变终端和智能电能表组成。
通信包括GPRS和光纤专网等。
系统主站由网络设备，采集服务器，数据库服务器构成自动化系统。
2智能电能表结构：
电能计量装置管理是电能管理的重要内容，电能计量装置管理水平体现了供电企业内部营销管理的水平，也是保障供电企业电能计量装置安全正确可靠运行的重要基础，同时也是防止用电客户窃电的有效手段。可靠的电能计量依赖于电能表的计量用电压、电流互感器的精确等级与电能计量装置的芯片正精确度。随着当前电网设备技术水平的不断提升，用户对电能质量要求的不断提高，市场经济法制建设的不断完善，电能计量装置的“科学、可靠、准确”，越来越成为电网保障安全生产、维护用户合法权益、提高优质服务水平的重要工作内容。
南网现在使用的智能电表有华立，三星，林洋等其结构都大同小异，一般由电流、电压互感器接入电流采样电路虑波后送入计量芯片ADC转换器转换。
3电能计量装置简介：
当前电力行业电能计量仪表的主要方案一般都是基于半导体技术而实现精确计量目的。智能电能表一般均采用了高精度的A/D转换器，将电网的电压、电流信号进行采样和模数转换，然后利用高速微处理器对数字信号进行分析、处理和数据再加工、分拣，从而产生各种计量数据；最后利用各种通讯接口、人机界面实现与各种设备进行对接。以ADE7758示例：
ADE7758 有六路模拟量输入，分成电流和电压两个通道。电流信号经电流通道内的高通滤波器 HPF 滤除 DC 分量并数字积分后，与经相位校正 Φ 的电压信号相乘，产生瞬时功率；此信号经低通滤波 LPF2 产生瞬时有功功率信号；各相功率相加得到总的三相瞬时有功功率，经 DOUT 引脚输出。
ADE7758的所有功能都是通过读、写片上寄存器来实现的，即ADE7758的各种设定和操作主要是对其众多寄存器的读和写。每个寄存器在读、写时，首先要执行一个写通信寄存器的操作，然后开始传输数据。电能表的测控命令和测量信息可以多种方式与MCU通讯。MCU输入的命令字控制着ADE7758的工作模式、测量模式、波形采样模式、有效值偏差补偿量和中断模式等。
4计量运行：
智能电表正常运行读取计量芯片测量后的数据库，发送至计量自动化系统，数据包括电流电压，有功计量、无功计量等.但当表计不正常，电流或电压互感器损坏我们就不能及时发现，这样开环的计量不利于南网的管理，智能表应该从运行就能检测各传感器和自身正常后报告计量系统。实时查询表计自身工作状态，对死表.烧表才能快速处理。
下图是带故障诊断检测功能电能表结构：
在原有电能表上增加电流.电压检测电路，每相配一个IO控制端，一组独立电源，其中电流检测可以用分压检测法或脉冲检测，电压检测可以用负荷测试法，分压法电源取值为计量芯片采集端的常用值或中间值，取值不宜太大，芯片和各厂家都加了限压元件保护，芯片采集端电流因为采用双端平衡输入可以容易实现断路和短路的判别。当电流线圈开路时采集器输入平衡双端输入变成一端检测电压值，一端开路为零。单端工作状态，芯片测量到数值是检测原电压。当电流线圈短路采集器输入平衡双端输入变成同电位，经ADC后变成零。电流线圈正常时，采集器双端I1是检测电压，I2是检测电源经电流线圈后经采样电阻的分压值，此时ADC测量是检测电源电压减I2分压的绝对值，这样就能区分电流端在什么工作状态，对ADC后绝对值数据也能判别电流线圈是否正常。脉冲检测法是微控器在IO端输出脉冲信号，加载在采集器输入端电流线圈上。读取计量芯片电流相位进行判别。此方法更能在电流波形上判别线间短路等故障。采集器电压端的检测：因为电能表上电工作时电压采集端正常以有电压，此时是采集电压，也是采集端工作电压，检测进行时对他进行采集端短接是让微控器判别计量芯片转换功能是否正常。同时也为了消除因检测电流端产生检测计量电度的发生。检测开始时计量芯片电压采集端为零。不为零说明计量芯片ADC以不正常，发生过热或表计供电发生漂移。要对表计现场检查。
为方便控制检测程序做成子模块，设定条件触发运行，设定时间电量为零的进行检测。
智能电表上电初始化后读计量芯片状态，正常后就运行检测子模块，检测电流电压采集端是否在正常工作状态后发送状态码和电度数量报到计量系统。
5检测程序子模块
先对A相进行判别，读取芯片A相电流，大于0（可以设定小于计量10%）的跳过，因为此时表后用户以在正常用电，以发生有电流，不影响计量时跳过此相电流和电压检测。对没有用电，电流互感器电流为0的相电流进行检测，对电压互感器采集端进行检测，对芯片温度检测，微控器发出检测信号，测量电流采集数值，测量电压采集数值和芯片温度，完成进入B，C相。检测后对测量的数值对比判别，和计量芯片的电量形成状态码发送至计量系统，检测结束。
计量系统增加对采集电量为0的也能发送检测表计状态查询选项。
计量中仪表的正常工作状态对电力系统非常重要，不仅对营销电费管理和电力自动控制都有重要意义，对互感器的智能诊断的研究具有重要的意义。智能电能表目前已经具备了数字化，网络化、多功能、智能化，能够满足当前各种计量的要求，如有功计量、无功计量、需量计算，电网质量检测、电网事件记录等复杂功能，并能够作为通讯从站与中央控制主站进行数据交互.可以快速有效地了解电力用户、计量测量点的用电实时情况，提供更加精确的服务和管理。
从主网到配网到单一用户表计管理。计量自动化具有电能计量，网络通信，信息存储和处理，实时鉴测等功能。可实现功能灵活和多样性。以更好地服务用户和配网。计量自动化功能越来越强大，其可靠性对整个电网系统来说至关重要，电能表的多功能性以及运行环境的复杂性，故障数量会出现大幅度增加，故障种娄繁多，故障现象也会相应越来越来复杂，一旦表计出现问题将造成负面影响损害南方电网公司形象和信誉。
6结束语
自诊断技术是一项非常先进成熟的技术。博世和大众汽车早在70年代就开发自诊断技术应用在汽车上，发动机的传感器有自诊断功能，上车车身电脑就先自诊各传感数据状态。不正常就在显示屏显示故障信息，比如EA888发动机凸轮轴位置传器坏了，它会显示故障。然后采用曲轴位置数据工作。这样方便维修和工作两不误。为推进智能电网建设，智能电能表的自诊断功能作为智能电网建设的重要组成部分，实现对用户的用电 “全覆盖、全监控”，将促进计量自动化系统技术和质量的提升。
7致谢
感谢论文写作过程中陈凯鹤同事提供的各种支持，以及对本文的修改提供了宝贵的意见，谨此致谢。
参考文献：
[1]广东电网公司计量自动化系统主站技术规范书[S].广东电网公司，2007.1.
[2]ADE7758技术文档2009.06.
[3]博世汽车CAN总线技术。
[4]大众汽车自诊断技术。
论文作者:曾思宏
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/10/9
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