摘要：针对目前台区现场电能计量故障诊断技术手段的不足，研制了一种体积小、易挂接、集台区电能表档案信息核对和批量抄读台区电能表数据功能于一身的智能台区电能表搜表装置。提出了智能台区电能表搜表装置的设计方案，详细介绍了设计原理及其实现方式。采用模块化、分层、面向对象的设计方法，对台区表扫描程序流程、数据分析程序流程分别进行了设计和实现。
关键词：台区；计量诊断；搜表装置；扫描
引言
线损率一直是供电企业重要的经济技术指标，低压台区线损以其点多面广成为各电网企业的管理难点，采集系统的户变关系不正确和抄表成功率达不到100%使台区线损不能正确核算，也是台区高线损产生的重要原因。
低压用户户变关系错误的原因很多，如装表工领表错误、用户私拉乱接电表或更改新电表时营销换取流程未及时走完，导致采集系统中无该用户信息，消耗了本台区的电量，系统无法对该用户进行抄表，少统计了用电电量，同时在台区档案信息中的对应电表也抄读不到，经常出现用户抄表数据漏抄少抄，系统会对其电量进行估算，估算对于大电量台区影响较小，对于小电量台区非常明显，抄不上来的用户电表就会对整个台区的线损造成影响。如何发现和找到与台区档案信息不一致的电能表是整理正确采集系统的户变关系正确的关键。
为了挖掘影响线损的主要因素，我公司研制一款新的产品，即智能台区电能表搜表装置，该产品主要通过现场数据的采集，发现现场电能表和电能表档案信息的差异，找出不在该台区的电能表，以及排查有窃电嫌疑用户，从而达到有效降低线损的目的，其次该产品可一次性挂靠到被测台区现场的固定位置，在不影响现场集中器正常工作的情况下，按设定时间段内载波抄读电能表数据，可到现场直接查看设备中的数据或摘回设备到办公室进行数据导出，大大减少了现场数据采集的时间，也不会惊扰到窃电分子。
1 智能台区电能表搜表装置设计
本设计通过触摸屏工控电脑控制，载波通讯方式批量抄读台区电能表数据，通过软件分析快速找出与档案不一致的电能表和窃电嫌疑用户，为供电部门节省了逐户上门进行排查投入的大量人力物力，提高了违法用户定位精准率和工作效率。
1.1系统构成及功能
智能台区电能表搜表装置，内部安装有适合该台区的集中器载波模块，现场抄读时，需要从台区总表上 A/B/C/N端取三相电压供电，通过总表的电力线与台区居民电能表进行载波通讯，实现数据采集工作。设备的抄表时段设置在集中器抄表时段之外的全部时间，利用集中器抄表的空闲时间进行测试。设计方案如图 1 所示。
图1 系统设计方案
1.2主机硬件设计
主机硬件设计如图2所示，主要包括以下部分。
图2 主机硬件框图
（1）系统控制器2：搜表装置的控制中心，由控制主板（linux系统，内置控制软件）和5.6吋触摸显示屏组成，控制主板的RS232通信接口通过载波通讯模块接口电路3与集中器载波通讯模块4通讯，以Ua、Ub、Uc、Un电压线为通信信道，载波通讯的方式抄读台区电能表数据，并可将测试数据通过蓝牙打印机打印出来；
（2）载波通讯模块接口电路3：控制主板的RS232通讯接口与集中器载波通讯模块4的转接电路，将控制主板的RS232通讯接口转换为集中器载波通讯模块4通讯接口，载波通讯模块接口电路3中包含有光电隔离芯片，在集中器载波通讯模块4带电插拔时保护控制主板的RS232通讯接口不会被冲击脉冲损坏；
（3）集中器载波通讯模块4：用电信息采集系统中集中器上相同厂家的本地通信单元模块，作用是将控制主板的RS232通讯转换成载波通讯发送到电力线上，同时将电力线上电能表返回的载波通讯报文转换成RS232通讯信号发送给工控主板；
（4）打印机模块6：与工控电脑蓝牙通讯，可现场打印窃电嫌疑用户电能表违法事件记录；
2 软件设计
2.1 软件架构
本系统采用模块化、分层、面向对象的设计方法。软件架构如图3所示。
图3 软件架构
数据分析软件模块主要分为通讯服务模块、数据分析模块和数据管理模块。通讯服务模块主要包括规约解析模块和RSCOMM通讯模块，负责通讯端口的参数设置及通讯命令的处理，主要将规约解析模块解析的命令写入对应端口，同时将规约解析模块解析后的数据，通知应用程序。规约解析模块负责对收发数据按照载波通讯协议（GDW 1376.2-2013、DL/T645-2007）进行翻译，然后传递给通讯服务模块。RSCOMM 通讯模块负责数据链路的维护，直接和设备连接。数据分析模块主要供主程序调用，根据主程序传递的参数分析数据，返回分析结果。数据管理主要通过数据存储模块完成，数据存储模块直接和数据库联系，负责数据库的维护。数据管理主要包括人员登录、用户管理、字典维护、台区表数据生成（文件导入）、查询打印。
2.2 程序流程设计
台区表扫描程序流程如图 4所示。现场操作终端开启扫描程序，设置好需要扫描的表计档案数据项，将数据扫描命令通过智能台区电能表搜表装置，采用载波通信的方式下发到台区集中器，台区集中器接收扫描命令，通过集中器载波模块的路由功能，搜索台区电能表，并将扫描到的数据项通过载波通道上传给现场操作终端，现场操作终端将获取的数据与数据库中台区档案数据进行比对，并判断数据库中是否存在该数据，如果存在则更新数据，如果不存在则插入数据。然后按照数据比对结果，将数据项显示不同颜色，从而区分该台区档案信息是否正确，并对多抄或少抄到的电能表信息进行提示。
图4 台区表扫描程序流程 图5 数据分析程序流程
数据分析程序流程如图5所示。主程序启动后，首先制定抄读方案，通过载波通讯方式，对台区内电能表逐个进行数据抄读，主要包括电压、火线电流、零线电流、开关次数、开关记录等数据，现场操作终端即时对抄读的数据进行比较分析，判断是否为异常数据，如果为异常数据，则对异常数据进行分级判断（严重异常、异常、轻微异常），并通过不同的颜色显示来提示用户，如果为正常数据，则返回抄读下一个电能表数据。该流程还可以对发现异常的台区电能表，通过营销档案比对的方式，确定其安装位置。
3 主要功能实现
（1）试验准备
首先在用电信息采集系统内将被测台区电能表档案导出到U盘，通过U盘将台区电能表档案导入到本设备软件，进入测试软件，进入“系统设置”界面，设置载波抄表“抄表时段”，此设备的抄表时段设置在集中器抄表时段之外的全部时间，利用集中器抄表的空闲时间进行测试。
（2）台区表扫描功能
进入“台区电能表档案信息核对”测试界面，选择列表中要测试的台区电能表档案，点击“开始”按钮。扫描台区电能表的过程中，已扫描到的电能表，表地址信息对应填入“营销档案电能表信息”中对应电能表地址的后面表格，同时在对应电能表的前面标示为“已扫描”，颜色显示为绿色，表示该表为正常；未扫描到的电能表前面标示为“未扫描”，颜色显示为黑色，后面的表格为空白，该电能表可能为“有户无表”，可能为本台区电能表通讯故障，也可能是其他台区的电能表，档案中挂接在了本台区；已扫描到的电能表，表地址信息对应填入比“营销档案多的电能表信息”表格，颜色显示为红色，表示该表“有表无户”。
（3）数据抄读功能
进入“抄读台区电能表”测试界面，选择列表中要测试的台区电能表档案，点击“开始抄读”按钮，通过插在本设备上的集中器载波通讯模块载波通讯批量抄读台区电能表的电压、火线电流、零线电流、开关次数、开关记录等数据，实时显示分析结果，并可通过蓝牙打印机打印窃电用户信息，为工作人员现场执法提供数据支持。
数据抄读界面主要分为3 个部分：操作区、表信息区、分析区。操作区包括数据抄读方案选择、载波通讯模块切换。表信息区是从台区表扫描中导出的电能表信息，包括用户编号和通讯地址信息。分析区主要是对抄读的数据进行实时分析，对异常数据进行分级提示。
4 结束语
针对目前台区现场电能计量故障诊断技术手段的不足，研制了一种体积小、易挂接、集台区电能表档案信息核对和批量抄读台区电能表数据功能于一身的智能台区电能表搜表装置；提出了智能台区电能表搜表装置的设计方案，详细介绍了设计原理及其实现方式，采用了模块化、分层、面向对象的设计方法，对台区表扫描程序流程和数据分析程序流程分别进行了设计和实现；有效解决了台区现场计量诊断分析的难题，能给现场运维人员提供强大的技术支持。
参考文献：
[1] 徐榕，于泳，杨荣峰，等.基于单相级联延时信号消除法的三相基波正序有功电流检测方法[J].电网技术，2014，38（8）：2231-2236.
[2] 刘传林，刘开培. 基于 LMS 的加速收敛步长选择原理与自适应三相电网谐波检测[J].电力自动化设备，2013，33（4）：77-81.
[3] 林弘宇，张晶，徐鲲鹏，等.智能用电互动服务平台的设计[J].电网技术，2012，36（7）：255-259.
[4] 熊智德，刘雪飞，陈向群，等.台区现场电能计量诊断分析仪研制[J].仪器仪表装置，2017，32（4）：28-31.
论文作者:郑珂,王新铭,赵飞
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/1
标签：电能表论文; 载波论文; 数据论文; 集中器论文; 通讯论文; 模块论文; 现场论文; 《电力设备》2018年第17期论文;