賀東明 王 鵬

(廣東電網(wǎng)公司佛山供電局，廣東 佛山 528000)

0 引言

佛山供電局計量自動化系統(tǒng)已投入實(shí)際使用，現(xiàn)已發(fā)展成為集廠站電能遙測、大客戶負(fù)荷管理、配變計量監(jiān)測和低壓集抄四個子系統(tǒng)于一體的計量自動化主站系統(tǒng)?，F(xiàn)場使用的電能量采集終端共有廠站采集終端、負(fù)控終端(即專用變壓器采集終端)、配變監(jiān)測計量終端和集抄終端(即集中抄表終端)四類。利用計量自動化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動抄表、計量裝置運(yùn)行監(jiān)測、有序用電、線損管理、竊電分析和節(jié)能服務(wù)等方面的應(yīng)用［1－2］是實(shí)現(xiàn)營銷現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)［3］。

為確保計量自動化系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，必須把好計量設(shè)備的驗(yàn)收質(zhì)量關(guān)。但由于電能量采集終端和電能表的生產(chǎn)廠家過多，特別是不同廠家的產(chǎn)品在通信規(guī)約、接口、功能等方面存在差異，造成不同終端與電能表之間關(guān)聯(lián)復(fù)雜，測試管理困難。對于終端功能的測試，采用人工方式與計量自動化系統(tǒng)主站數(shù)據(jù)進(jìn)行比對確認(rèn)，自動化程度較低。計量自動化終端綜合測試管理系統(tǒng)須具備數(shù)據(jù)采集功能，能夠通過有線通信方式和基于 GSM/GPRS的無線通信［4－5］方式，直接與各類測試終端進(jìn)行通信。同時也可通過基于Socket［6］方式，實(shí)現(xiàn)對終端測試臺體和計量自動化系統(tǒng)的集成。系統(tǒng)還應(yīng)具備對測試過程的控制功能和獲取測試數(shù)據(jù)并進(jìn)行管理的功能，從而實(shí)現(xiàn)對電能量采集終端進(jìn)行自動化測試［7］和管理的功能，進(jìn)而全面掌握各類電能量采集終端與各類電能表以及各類終端與計量自動化系統(tǒng)主站的匹配情況。

1 測試管理系統(tǒng)總體設(shè)計

電能量采集終端綜合測試管理系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的單一電能量采集終端測試臺體基礎(chǔ)上開發(fā)的，它集各種終端測試功能于一體;并根據(jù)測試的目的，確定自動化測試的內(nèi)容、相應(yīng)的測試用例、測試數(shù)據(jù)，以及需要形成的測試報告和管理內(nèi)容［8］。

電能量采集終端綜合測試管理系統(tǒng)的總體架構(gòu)主要包括終端/電能表綜合測試臺體和終端綜合測試管理平臺，其中終端綜合測試管理平臺與計量自動化系統(tǒng)主站互聯(lián)。

電能量采集終端綜合測試管理系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)Fig.1 The general framework of the system

1.1 終端/電能表測試臺體設(shè)計

終端/電能表測試臺體由測試臺體控制主機(jī)、電源控制器以及終端/表計臺體組成。終端/表計臺體采用一體式結(jié)構(gòu)，共有3個計量終端掛表位、13個三相/單相多功能掛表位。

終端掛表位、多功能掛表位和終端的功能分別介紹如下。

①終端掛表位可掛接廠站終端、負(fù)荷管理終端、配變監(jiān)測計量終端、集中器和采集器。每一個終端掛表位具備1個上行網(wǎng)絡(luò)通信口、1個上行RS-232通信口和2個下行RS-485通信口。每一個電能表掛表位具備3路RS-485總線和1路獨(dú)立RS-485通信接口。

②三相/單相多功能掛表位可掛接三相表、單相表。

③每一個終端可以與若干電能表進(jìn)行連接測試。

終端/電能表測試臺體在實(shí)現(xiàn)對傳統(tǒng)式分類型終端(廠站終端、負(fù)荷管理終端、配變監(jiān)測計量終端、集中器及采集器)進(jìn)行綜合測試的基礎(chǔ)上，通過網(wǎng)絡(luò)方式，將測試臺體控制主機(jī)與終端綜合測試管理平臺主機(jī)相連，使終端/電能表測試臺體成為計量自動化終端綜合測試管理系統(tǒng)的一部分。

終端綜合測試管理平臺主機(jī)的功能如下。

①終端綜合測試管理平臺主機(jī)能夠通過測試臺體控制主機(jī)對電源控制器進(jìn)行控制，控制終端/電能表測試臺體的測試電源輸出。

②終端綜合測試管理平臺主機(jī)能夠通過測試臺體控制主機(jī)獲取終端/電能表測試臺體的測試數(shù)據(jù)。

利用終端/電能表測試臺體和測試設(shè)備樣本庫，則可模擬各種現(xiàn)場設(shè)備的連接情況，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場各種連接方式的設(shè)備運(yùn)行測試。

1.2 終端綜合測試管理平臺架構(gòu)

終端綜合測試管理平臺主要由終端綜合測試管理平臺主機(jī)構(gòu)成，包括1臺Oracle數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和1臺應(yīng)用服務(wù)器，操作系統(tǒng)采用Windows2003 Server。

1.3 測試電源電壓的控制輸出

終端綜合測試管理平臺通過Socket的方式集成測試臺體的電源控制功能，通過帶有測試電流、額定電壓、接線方式等參數(shù)的軟件接口對測試臺體輸出的電源電壓進(jìn)行控制、調(diào)節(jié)。

1.4 測試數(shù)據(jù)的獲取方式

為實(shí)現(xiàn)對測試數(shù)據(jù)的自動對比分析，采集終端綜合測試管理平臺通過以下3種方式獲取測試數(shù)據(jù)。

①采集終端綜合測試管理平臺具備計量自動化系統(tǒng)主站的數(shù)據(jù)采集功能，能夠模擬計量自動化主站采集功能，通過網(wǎng)絡(luò)方式或無線方式與終端通信，最終獲取終端、電能表的測試數(shù)據(jù)。

②采集終端綜合測試管理平臺具有基于網(wǎng)絡(luò)的Socket方式實(shí)現(xiàn)向臺體請求讀取并返回數(shù)據(jù)的接口。平臺通過與臺體的網(wǎng)絡(luò)互連獲取終端、電能表的測試數(shù)據(jù)。此外，臺體能夠通過RS-485專線與終端和電能表通信。

③采集終端綜合測試管理平臺具備基于網(wǎng)絡(luò)的Socket方式實(shí)現(xiàn)集成計量自動化系統(tǒng)隨抄的功能。平臺通過與計量自動化系統(tǒng)主站的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，通知計量自動化主站對指定的測試設(shè)備進(jìn)行隨抄。計量自動化系統(tǒng)主站的隨抄功能是接收到采集現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)的命令后，即時通過電話撥號方式或無線通信方式與終端進(jìn)行通信獲取相應(yīng)的實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)。平臺在計量自動化系統(tǒng)主站對隨抄設(shè)備返回的報文進(jìn)行解釋并保存相關(guān)數(shù)據(jù)后，再進(jìn)行讀取，從而通過與計量自動化系統(tǒng)主站的互連獲取終端、電能表的測試數(shù)據(jù)。

2 測試管理系統(tǒng)主要功能

終端綜合測試管理系統(tǒng)的主要功能模塊包括被測試設(shè)備信息管理模塊、軟件庫管理模塊、測試方案管理模塊、測試管理模塊、權(quán)限管理模塊以及統(tǒng)計查詢打印模塊。

2.1 被測試設(shè)備信息管理

2.1.1 樣本庫設(shè)備信息管理

樣本庫設(shè)備信息管理主要實(shí)現(xiàn)對樣本庫的設(shè)備信息的管理和維護(hù)，具體分為樣本庫設(shè)備的查詢、添加、刪除，樣本庫設(shè)備資料管理和配置信息的管理。

2.1.2 設(shè)備測試信息管理

設(shè)備測試信息管理主要實(shí)現(xiàn)對被測試設(shè)備基本資料的管理，包括設(shè)備測試類型、設(shè)備測試方法、軟件配置、通信參數(shù)、設(shè)備臺帳等資料的管理。

2.2 軟件庫管理

軟件庫管理是對設(shè)備的通信規(guī)約、通信程序軟件和主程序軟件進(jìn)行管理，其主要功能介紹如下。

① 可導(dǎo)入和管理各類設(shè)備通信規(guī)約［9－10］，并可在測試進(jìn)行時選擇調(diào)用。

②保存各類設(shè)備的軟件程序，具體包括遵循IEC 60870-5-102規(guī)約［11］的通信軟件和主程序軟件，實(shí)現(xiàn)對運(yùn)行設(shè)備軟件版本的統(tǒng)一管理。

2.3 技術(shù)規(guī)程規(guī)范庫管理

技術(shù)規(guī)程規(guī)范庫管理是指對設(shè)備進(jìn)行測試所應(yīng)用的規(guī)程、規(guī)范、作業(yè)程序和記錄表格進(jìn)行管理，其主要功能介紹如下。

①實(shí)現(xiàn)各類設(shè)備試驗(yàn)的規(guī)程管理，包括新增、刪除和對應(yīng)的操作記錄。

②實(shí)現(xiàn)各類設(shè)備的技術(shù)規(guī)范管理，包括新增、刪除和對應(yīng)的操作記錄。

③實(shí)現(xiàn)各類設(shè)備的驗(yàn)收作業(yè)程序管理，包括新增、刪除和對應(yīng)的操作記錄。

④實(shí)現(xiàn)各類終端和電能表組合的通信測試記錄表管理，包括新增、刪除和對應(yīng)的操作記錄。

2.4 測試方案管理

測試方案管理主要包括對每次測試所用設(shè)備類型和規(guī)約版本、測試內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置，并將任一次測試設(shè)置成可被以后的測試所重復(fù)調(diào)用，提高測試方案配置的效率。

①終端綜合測試平臺主機(jī)通過與終端/電能表測試臺體的接口，在調(diào)用測試臺體的測試用例的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)測試方案的配置管理，如增加、刪除、修改等操作，生成測試方案，實(shí)現(xiàn)自動測試。

②測試方案的設(shè)置包括對每次測試終端的臺數(shù)(1～3臺)以及每臺終端的連接電能表塊數(shù)(1～13塊)的設(shè)置，但每次測試的電能表總數(shù)不超過13塊。對于需測試的每臺終端，均可從規(guī)約庫中選擇相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。

③實(shí)現(xiàn)單項測試方案和測試總方案管理。測試總方案可由若干個單項測試方案以序列形式構(gòu)成。單項測試方案和測試總方案都可以作為一個測試方案被重復(fù)調(diào)用。

④單項測試方案依據(jù)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的每一項內(nèi)容建立。其主要的測試內(nèi)容有:設(shè)備性能測試，包括終端正常工作能耗測定和終端的最低工作電壓測定;數(shù)據(jù)交換(一般采集與通信)測試，包括測試臺體接上終端與電能表后檢查終端通信與電能表通信成功率、終端對電能表采集數(shù)據(jù)完整率、終端對電能表事件(來自電能表)采集完整率;按照驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的終端功能測試，包括終端實(shí)時數(shù)據(jù)的抄讀、終端歷史數(shù)據(jù)的抄讀、終端對時等。

在計量自動化系統(tǒng)建立廠站終端、負(fù)荷管理終端、配變監(jiān)測計量終端和低壓集抄終端的專用測試檔案，實(shí)現(xiàn)計量自動化系統(tǒng)對測試數(shù)據(jù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)的隔離管理，避免測試數(shù)據(jù)對運(yùn)行數(shù)據(jù)正常統(tǒng)計的影響。

⑤實(shí)現(xiàn)測試方案的制定、記錄的修改和查詢。

2.5 測試管理模塊

測試管理模塊實(shí)現(xiàn)對測試過程的管理。在終端/表計臺體上可采用不同的接口方式掛接需測試的相應(yīng)終端和電能表，在應(yīng)用程序界面調(diào)用預(yù)設(shè)的測試方案，對測試臺體上的帶電設(shè)備進(jìn)行測試。測試過程具體如下。

首先，在測試管理平臺主機(jī)界面上進(jìn)行操作，啟動測試總方案;然后測試管理平臺主機(jī)自動根據(jù)測試總方案序列自動進(jìn)行測試。電能量采集終端綜合測試流程圖如圖2所示。

圖2 綜合測試流程圖Fig.2 Flowchart of comprehensive testing

每個測試方案的執(zhí)行流程具體如下。

①向測試臺體發(fā)送測試方案，測試臺體根據(jù)測試方案指定的具體內(nèi)容進(jìn)行測試;測試管理平臺主機(jī)接收到測試臺體返回的測試數(shù)據(jù)后，通過網(wǎng)絡(luò)或無線方式與被測試終端進(jìn)行通信。

②在讀取相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)后，再通過與計量自動化主站的互聯(lián)，觸發(fā)計量自動化主站讀取被測試終端的相應(yīng)數(shù)據(jù)。測試管理平臺主機(jī)通過直接讀取計量自動化主站存儲的相應(yīng)測試數(shù)據(jù)后，再執(zhí)行下一個測試方案。直至測試總方案的方案序列執(zhí)行完畢，測試管理平臺主機(jī)發(fā)送控制信息通知測試臺體測試操作結(jié)束復(fù)位。

③最后測試管理平臺進(jìn)行3方數(shù)據(jù)對比分析，對測試項目的合格與否進(jìn)行統(tǒng)計判定，生成測試報告并存儲測試相關(guān)信息，包括被測試設(shè)備器型號和類別，測試時間、地點(diǎn)、人員等參數(shù)信息和測試結(jié)果數(shù)據(jù)信息。

電能量采集終端綜合測試管理系統(tǒng)能夠?qū)⑶笆?種方式(即終端綜合測試管理平臺與采集終端直接進(jìn)行通信獲取測試數(shù)據(jù)方式、終端綜合測試管理平臺通過測試臺體獲取測試數(shù)據(jù)方式、終端綜合測試管理平臺通過計量自動化系統(tǒng)獲取測試數(shù)據(jù)方式)通信的報文和獲取到的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，實(shí)現(xiàn)規(guī)約一致性比對和設(shè)備匹配性檢測，確認(rèn)被測設(shè)備是否滿足匹配要求并正常工作。

在一般情況下，電能量采集終端綜合測試管理系統(tǒng)首先進(jìn)行3方數(shù)據(jù)對比分析，當(dāng)自動數(shù)據(jù)對比分析結(jié)果判定為不合格時，再進(jìn)行報文分析;也可以根據(jù)測試結(jié)果的異常項，定制測試方案，重復(fù)進(jìn)行測試(包括相應(yīng)軟件修改完善后的測試)，并結(jié)合數(shù)據(jù)異常項進(jìn)行報文分析。

2.6 統(tǒng)計查詢打印模塊

統(tǒng)計查詢打印功能可依據(jù)每次設(shè)定的各類條件，對本系統(tǒng)建立、記錄的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計顯示和打印。

①存儲本系統(tǒng)產(chǎn)生的設(shè)備臺帳數(shù)據(jù)、維護(hù)數(shù)據(jù)，可按設(shè)定條件進(jìn)行統(tǒng)計查詢打印。

②測試分析結(jié)果清單生成和查詢，能夠以多種條件組合查詢終端、電能表、程序是否匹配，并形成分類匯總清單，對現(xiàn)場設(shè)備的安裝、更換提供指引。

③能夠記錄每次測試的事件，對測試情況進(jìn)行統(tǒng)計，并能按不同時段統(tǒng)計測試成功率。

④實(shí)現(xiàn)測試報告的管理，并能打印指定的測試報告。

2.7 權(quán)限管理模塊

權(quán)限管理模塊以角色管理、用戶管理為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)用戶登錄、密碼和權(quán)限的多級管理。其中，角色管理包括角色添加、角色刪除與角色權(quán)限的管理;用戶管理包括用戶添加、用戶刪除管理。角色權(quán)限管理主要包括密碼管理以及對角色操作權(quán)限維護(hù)。

3 測試管理系統(tǒng)特點(diǎn)

3.1 測試結(jié)果與現(xiàn)場一致性

注重測試設(shè)備與現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行的一致性，模擬現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)際連接情況，以便在設(shè)備安裝之前能夠及時發(fā)現(xiàn)計量自動化系統(tǒng)主站、終端與電能表匹配運(yùn)行存在的問題，及時制定措施加以解決。

測試數(shù)據(jù)對比包括實(shí)際運(yùn)行的計量自動化系統(tǒng)主站采集數(shù)據(jù)的對比，能夠確保通過測試的終端、電能表的組合滿足實(shí)際運(yùn)行的要求。

3.2 擴(kuò)展性

終端綜合測試管理平臺可以進(jìn)行接入臺體的擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)對多張臺體進(jìn)行管理，進(jìn)一步提高設(shè)備的測試效率。該平臺還可以進(jìn)行故障分析模塊的開發(fā)擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)對指定的現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行異常運(yùn)行情況的跟蹤分析。

3.3 統(tǒng)一性

終端綜合測試管理平臺集各種電能量采集終端測試功能于一體，實(shí)現(xiàn)測試軟件版本的統(tǒng)一，從而實(shí)現(xiàn)測試流程、方式以及操作方式的統(tǒng)一。

4 應(yīng)用效果

佛山供電局的電能量采集終端綜合測試管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對3個廠家的廠站采集終端、5個廠家的負(fù)控終端、10個廠家的配變監(jiān)測計量終端和6個廠家的集抄終端、18個廠家的多功能電能表的信息進(jìn)行測試。每次可同時測試3臺相同廠家或不同廠家的終端或3種類型不同的終端，每臺終端最多可連接13塊電能表。

電能量采集終端綜合測試管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對各類終端進(jìn)行信息化、自動化、標(biāo)準(zhǔn)化的測試，其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

①終端綜合測試管理系統(tǒng)操作方便，測試數(shù)據(jù)的自動采集和自動對比功能避免了測試人員人工讀數(shù)可能帶來的誤差。

②終端測試項目準(zhǔn)確性和完整性以及系統(tǒng)自動生成的測試報告符合現(xiàn)有業(yè)務(wù)現(xiàn)狀，保證了測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時減輕了測試人員大量數(shù)據(jù)核對的負(fù)擔(dān)，提高了測試效率。

③提供了對電能量采集終端軟件改進(jìn)升級后的運(yùn)行可靠性及穩(wěn)定性進(jìn)行測試的模擬平臺，避免了新軟件對系統(tǒng)運(yùn)行造成的影響，確保終端軟件升級效果滿足運(yùn)行的要求。

各類終端、電能表在安裝前期需要進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試并確認(rèn)測試結(jié)果合格，這就有效避免了批量電能表數(shù)據(jù)誤抄讀現(xiàn)象的發(fā)生。明確電能量計量終端、電能表以及配置程序的匹配性，能夠?yàn)楦鼡Q現(xiàn)場運(yùn)行設(shè)備提供指導(dǎo)，有效避免因常規(guī)驗(yàn)收測試不能發(fā)現(xiàn)的設(shè)備組合問題對實(shí)際運(yùn)行造成的巨大影響。

5 結(jié)束語

佛山供電局的電能量采集終端綜合測試管理系統(tǒng)基于實(shí)際運(yùn)行的系統(tǒng)主站進(jìn)行測試，確保了設(shè)備互聯(lián)匹配的有效性，提高了測試的效率。

利用該系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對運(yùn)行設(shè)備的軟件版本、參數(shù)設(shè)置和匹配性的統(tǒng)一管理。系統(tǒng)對設(shè)備的運(yùn)維發(fā)揮了有效的指導(dǎo)作用。

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