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[摘 要]本文对相异的采集终端设计方案进行了分析，并针对有助于建设智能电网的用电信息采集系统现场诊断技术进行了深入探讨。同时，以脉冲输入单元与精密时基源为基础，提出了秒脉冲增量的统计扩大算法，并对先有的现场诊断技术与平台进行了便携性与移动性方面的改进，开发出适于此系统的测试软件。此系统可按照预定的测试方案提供现场环境指标，并对现场采集终端的输出数据进行分析。最终结果证明此系统可准确地针对现场采集终端的性能指标进行分析，符合设计要求。
[关键词]用电信息；采集系统；现场诊断技术；探讨
中图分类号：TP274.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）48-0097-01
智能电网的物理基础即是用电信息采集系统，而稳定的现场采集终端可以为用电信息采集系统的建设提供保障。用电信息采集系统指的是采集、处理以及监控用户用电信息的系统，可完成自动采集用电信息、监控异常计量与电能质量监测、监测分布式能源、分析与控制用电以及发布信息等任务。
因此，针对现场电能计量设备以及采集装置的故障诊断技术进行研究，建设好用电信息采集系统的现场模拟系统，科学、高效地针对采集设备进行现场诊断与分析，加强系统的稳定型，已成为业内的热点问题。
1.现场诊断技术研究现状
目前在国际上，对于现场诊断技术的研究已受到了研究人员的高度重视，而其相关研究成果也已经在航空、供电站等领域得到了广泛的应用。同时，针对电路与相关设备的故障诊断技术也愈发普及，对于相关产业的经济发展起到了明显的促进作用。2010年11月，国家发改委、能源局以及国家电力监管委员会等部门联合印发了《电力需求管理办法》，对国家电网的建设提出了更高的要求。同时，也开始了用电信息采集系统的推广建设。到目前为止，国家电网公司针对电能表现场检测技术的研究已经可对专变电能表计量状态进行现场检测。然而，当前对现场设备的通信问题还缺少一定的分析技术与设备。导致对于现场发现的各类通信故障，仍无法及时地确定故障点，并进行科学、有效的分析。用电信息采集系统所使用的通信系统可能出现的通信故障具有多样化的特点，比较复杂。同时在实际工作中，各种工作环境的通信条件常常会十分恶劣且多变。因此，应当根据现场环境的具体情况，建设现场模拟系统，再按照系统的运行方式、可能出现的故障点、故障产生因素以及对未来故障发生率的预测，开发设计针对现场设备与通信网络的故障问题的分析检测设备[1]。针对现场诊断技术的研究，需要从电能计量器具与相关设备的具体故障研究切入，深入分析现场运行中所产生的故障的根本原因。此外，还需针对系统现场运行时的通信网络故障进行研究与分析。
2.设计用电信息采集系统现场诊断系统
2.1 硬件设计
现场诊断系统的硬件方面主要由计算机、测试装置两部分共同构成，通过以太网将两部分连接起来，并由工作人员利用计算机控制测试装置，对现场环境参数进行采集，此时通过将被测试的用电采集终端的输入状态改变，其输出信息被读取后通过计算机进行识别和判断，从而达到诊断目的。该系统中的测试装置主要包括电源、公网信号测试单元、远程通信单元、脉冲输入及输出单元以及精密时基源等构成，具体如下图所示（图1）：
2.2 工作原理
测试装置为独立供电，可使用多路服务器与测试装置内部的各功能单元进行通信连接，同时也可与主机实现数据通信。用电信息采集系统现场诊断软件指的是运行在计算机主机上的可自行进行数据诊断的系统，它可通过GPRS无线公网、以太网、Rs-232、Rs-485等方式远程控制测试装置，并可与系统主机、服务器以及被测采集终端等分别实现通信[2]。下图为其通信连接方式。通过以太网，诊断软件可对测试装置发出控制命令，对脉冲量的输入与输出进行控制，同时也可管理无线公网信号以及电力线载波信道噪声的采集等。通过GPRS、红外、Rs-232串口等方式与被测采集建立通信连接，采集终端可使用Rs-485端口与主机中的模拟表进行通信。
测试装置的一般用来在用电环境中收集环境数据，并在向被测采集终端传输输入信号的同时读取输出信号。测试装置可凭借标准表以及载波信号与公网信号测试单元采集用电现场中的无线公网信号强度与电力线载波信道噪声等数据。使用远程通信单元，可在测试装置和采集终端之间通过GPRS、红外、Rs-232串口等方式建立通信连接。通过Rs-485方式可在被测采集终端与模拟表之间建立通信，以测试电能表数据采集的相关功能。可通过脉冲输入输出单元与被测采集终端建立通信连接，向被测采集终端输出脉冲量即可测试脉冲量采集的相关功能。同时，还可使用精密时基源与采集终端的秒脉冲频率进行对比，以测试时钟日计时误差的相关功能[3]。
3.算法实现
下面以被测采集终端时钟的计时误差（单位：日）为例，对测试装置的现场诊断可能性进行分析。该测试以精密时基源为依据，利用测试装置中的秒脉冲输入单元对被测采集终端所输出的信息进行不断采集，通过比对得出其时钟的计时误差，并以日为单位。在现场实际诊断中，以日为单位对被测采集终端的输出信息进行采集时间过长，同时由于被测终端输出信息为以秒为周期的秒脉冲，这使得其输出稳定性在单次测试中无法显示出来，因此，利用增量统计扩大算法，以一定时间范围内统计的被测采集终端输出信息误差进行计算，并通过扩大计算值的统计范围得到其日计时误差。
在测试过程中，通过连接被测采集终端的信息输出端与测试装置的信息输入端对秒脉冲进行采集，并以精密时基源为比对对象，利用下面公式（公式1）计算出被测采集终端输出信息的日计时误差：
公式1
公式中其中是循环次数；是日计时误差；是时间的日倍率；，，分别指秒脉冲增量统计值，误差值以及秒脉冲时间；与分别指标准脉冲与秒脉冲时间相对值；为试验开始的时间值[4]。
4.算法验证
以10分钟为测试时间单位通过测试装置对四个采集终端的输出信息进行收集和统计，对计算其时钟的日计时误差算法进行检验，并将所得数据与设计方案的要求比对判断其是否符合满足误差绝对值小于0.5秒的要求，通过测验数据可以得出本文中的用电信息采集系统现场诊断技术符合要求。
结束语
综上所述，用电信息采集系统现场诊断技术以改善用电运行的实际情况为目的，通过诊断被测用电信息采集终端的实现对用电系统运行状态的优化以及定期检测。本文所设计的现场诊断系统以用电系统的实际运行情况为依据，利用计算机控制测试装置的形式设计出智能化测试现场用电的软件，从而实现保持采集终端原布线设置以及历史数据的条件下对采集终端的输出信息进行统计和判断，对推进供电企业智能电网的建设进程提供可借鉴价值与意义。
参考文献
[1] 熊华.宽带用电信息采集系统终端现场投运经验和建议[J].电力系统自动化，2012，36（5）：108-111.
[关键词]用电信息；采集系统；现场诊断技术；探讨
中图分类号：TP274.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）48-0097-01
智能电网的物理基础即是用电信息采集系统，而稳定的现场采集终端可以为用电信息采集系统的建设提供保障。用电信息采集系统指的是采集、处理以及监控用户用电信息的系统，可完成自动采集用电信息、监控异常计量与电能质量监测、监测分布式能源、分析与控制用电以及发布信息等任务。
因此，针对现场电能计量设备以及采集装置的故障诊断技术进行研究，建设好用电信息采集系统的现场模拟系统，科学、高效地针对采集设备进行现场诊断与分析，加强系统的稳定型，已成为业内的热点问题。
1.现场诊断技术研究现状
目前在国际上，对于现场诊断技术的研究已受到了研究人员的高度重视，而其相关研究成果也已经在航空、供电站等领域得到了广泛的应用。同时，针对电路与相关设备的故障诊断技术也愈发普及，对于相关产业的经济发展起到了明显的促进作用。2010年11月，国家发改委、能源局以及国家电力监管委员会等部门联合印发了《电力需求管理办法》，对国家电网的建设提出了更高的要求。同时，也开始了用电信息采集系统的推广建设。到目前为止，国家电网公司针对电能表现场检测技术的研究已经可对专变电能表计量状态进行现场检测。然而，当前对现场设备的通信问题还缺少一定的分析技术与设备。导致对于现场发现的各类通信故障，仍无法及时地确定故障点，并进行科学、有效的分析。用电信息采集系统所使用的通信系统可能出现的通信故障具有多样化的特点，比较复杂。同时在实际工作中，各种工作环境的通信条件常常会十分恶劣且多变。因此，应当根据现场环境的具体情况，建设现场模拟系统，再按照系统的运行方式、可能出现的故障点、故障产生因素以及对未来故障发生率的预测，开发设计针对现场设备与通信网络的故障问题的分析检测设备[1]。针对现场诊断技术的研究，需要从电能计量器具与相关设备的具体故障研究切入，深入分析现场运行中所产生的故障的根本原因。此外，还需针对系统现场运行时的通信网络故障进行研究与分析。
2.设计用电信息采集系统现场诊断系统
2.1 硬件设计
现场诊断系统的硬件方面主要由计算机、测试装置两部分共同构成，通过以太网将两部分连接起来，并由工作人员利用计算机控制测试装置，对现场环境参数进行采集，此时通过将被测试的用电采集终端的输入状态改变，其输出信息被读取后通过计算机进行识别和判断，从而达到诊断目的。该系统中的测试装置主要包括电源、公网信号测试单元、远程通信单元、脉冲输入及输出单元以及精密时基源等构成，具体如下图所示（图1）：
2.2 工作原理
测试装置为独立供电，可使用多路服务器与测试装置内部的各功能单元进行通信连接，同时也可与主机实现数据通信。用电信息采集系统现场诊断软件指的是运行在计算机主机上的可自行进行数据诊断的系统，它可通过GPRS无线公网、以太网、Rs-232、Rs-485等方式远程控制测试装置，并可与系统主机、服务器以及被测采集终端等分别实现通信[2]。下图为其通信连接方式。通过以太网，诊断软件可对测试装置发出控制命令，对脉冲量的输入与输出进行控制，同时也可管理无线公网信号以及电力线载波信道噪声的采集等。通过GPRS、红外、Rs-232串口等方式与被测采集建立通信连接，采集终端可使用Rs-485端口与主机中的模拟表进行通信。
测试装置的一般用来在用电环境中收集环境数据，并在向被测采集终端传输输入信号的同时读取输出信号。测试装置可凭借标准表以及载波信号与公网信号测试单元采集用电现场中的无线公网信号强度与电力线载波信道噪声等数据。使用远程通信单元，可在测试装置和采集终端之间通过GPRS、红外、Rs-232串口等方式建立通信连接。通过Rs-485方式可在被测采集终端与模拟表之间建立通信，以测试电能表数据采集的相关功能。可通过脉冲输入输出单元与被测采集终端建立通信连接，向被测采集终端输出脉冲量即可测试脉冲量采集的相关功能。同时，还可使用精密时基源与采集终端的秒脉冲频率进行对比，以测试时钟日计时误差的相关功能[3]。
3.算法实现
下面以被测采集终端时钟的计时误差（单位：日）为例，对测试装置的现场诊断可能性进行分析。该测试以精密时基源为依据，利用测试装置中的秒脉冲输入单元对被测采集终端所输出的信息进行不断采集，通过比对得出其时钟的计时误差，并以日为单位。在现场实际诊断中，以日为单位对被测采集终端的输出信息进行采集时间过长，同时由于被测终端输出信息为以秒为周期的秒脉冲，这使得其输出稳定性在单次测试中无法显示出来，因此，利用增量统计扩大算法，以一定时间范围内统计的被测采集终端输出信息误差进行计算，并通过扩大计算值的统计范围得到其日计时误差。
在测试过程中，通过连接被测采集终端的信息输出端与测试装置的信息输入端对秒脉冲进行采集，并以精密时基源为比对对象，利用下面公式（公式1）计算出被测采集终端输出信息的日计时误差：
公式1
公式中其中是循环次数；是日计时误差；是时间的日倍率；，，分别指秒脉冲增量统计值，误差值以及秒脉冲时间；与分别指标准脉冲与秒脉冲时间相对值；为试验开始的时间值[4]。
4.算法验证
以10分钟为测试时间单位通过测试装置对四个采集终端的输出信息进行收集和统计，对计算其时钟的日计时误差算法进行检验，并将所得数据与设计方案的要求比对判断其是否符合满足误差绝对值小于0.5秒的要求，通过测验数据可以得出本文中的用电信息采集系统现场诊断技术符合要求。
结束语
综上所述，用电信息采集系统现场诊断技术以改善用电运行的实际情况为目的，通过诊断被测用电信息采集终端的实现对用电系统运行状态的优化以及定期检测。本文所设计的现场诊断系统以用电系统的实际运行情况为依据，利用计算机控制测试装置的形式设计出智能化测试现场用电的软件，从而实现保持采集终端原布线设置以及历史数据的条件下对采集终端的输出信息进行统计和判断，对推进供电企业智能电网的建设进程提供可借鉴价值与意义。
参考文献
[1] 熊华.宽带用电信息采集系统终端现场投运经验和建议[J].电力系统自动化，2012，36（5）：108-111.