CN205230339U - 基于虚拟电能表模块的智能电表全事件采集测试系统 - Google Patents

Abstract

基于虚拟电能表模块的智能电表全事件采集测试系统，包括虚拟电能表模块（Ⅰ）、新型采集器（Ⅱ）、采集器载波通信模块（Ⅲ）、终端载波通信模块（Ⅳ）、采集终端（Ⅴ）和用电信息采集主站（Ⅵ）。本实用新型通过虚拟电能表模块与新型采集器来代替真实载波电表，克服了真实电表产生各类事件的繁琐与部分事件难于模拟的现状，可利用虚拟电能表模拟测试过程所需要的各类事件。本实用新型可满足主动上报、周期采集与按需采集三种方式的全事件采集的测试，通过本实用新型可快速有效的测试采集终端与用电信息采集系统对全事件采集功能的支持情况，保障电能质量在线监测系统的可靠运行。

Description

基于虚拟电能表模块的智能电表全事件采集测试系统

技术领域

本实用新型涉及一种低压电力用户集中抄表系统的功能检测系统，特别涉及一种基于虚拟电能表模块的智能电表全事件采集测试系统，属电力计量技术领域。

背景技术

近年来，低压电力线载波通信技术在自动抄表领域大量应用，用电量的采集随之快捷可靠，供电企业对其他用电信息的需求也不断丰富，如电网异常和电能表故障如何及时获取和处理等，这些应用未有效实现，都会给电力系统的后续发展带来诸多不便。

2014年，国家电网供电公司提出做好电能质量在线监测系统配套建设工作，进一步提高专、公变用户停电事件准确性，提升停电事件采集、整理效率，编制了《采集终端和电能表停电事件数据整理规则》与《智能电能表及采集终端事件记录采集规则》。

2015年，国家电网供电公司要求各省公司在开展终端升级前，应严格按照规则中确定的检测方法对不同厂家、规格的终端开展检测，合格后进行版本备案，并批量组织开展升级工作。

但目前由于缺乏智能电表全事件采集测试的检测系统，不具备完善的测试手段，真实电表难以模拟现场中各类事件发生，无法评估采集系统主站、终端与电能表支持全事件采集的情况，直接制约了智能电表全事件采集的推广与应用。

发明内容

本实用新型的目的在于，为了克服现有存在的问题和不足，提供一种基于虚拟电能表模块的智能电表全事件采集测试系统，确保智能表全事件采集功能能有效的运用在现场环境中，保障电能质量在线监测系统的可靠运行，进一步推进电力系统和其它通信系统的发展。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现：

本实用新型提供了一种基于虚拟电能表模块的智能电表全事件采集测试系统。本实用新型测试系统包括虚拟电能表模块Ⅰ、新型采集器Ⅱ、采集器载波通信模块Ⅲ、终端载波通信模块Ⅳ、采集终端Ⅴ和用电信息采集主站Ⅵ；所述系统可满足全事件采集事件上报的测试，分为主动上报、周期采集与按需采集三种方式的全事件采集的测试。可快速有效的测试采集终端与用电信息采集系统对全事件采集功能的支持情况，保障电能质量在线监测系统的可靠运行。

虚拟电能表模块Ⅰ通过串口方式经过RS232-RS485转换模块与新型采集器Ⅱ相连；新型采集器Ⅱ通过MCU主控制芯片的输出端连接采集器载波通信模块Ⅲ；采集器载波通信模块Ⅲ通过电力线载波通信与终端载波通信模块Ⅳ连接；终端载波通信模块Ⅳ连接采集终端Ⅴ；采集终端Ⅴ通过远程GPRS方式登入用电信息采集主站Ⅵ。

虚拟电能表模块（Ⅰ）可任意创建多块虚拟电能表，设定电表参数，信道参数，可模拟测试过程中需要的各类事件，设定事件发生次数与事件记录，并且可以设定指定的事件作为主动上报方式。

虚拟电能表模块Ⅰ通过串口方式经过RS232-RS485转换模块与新型采集器Ⅱ相连，可转换成虚拟的载波电表来代替真实载波电表，也可用虚拟电能表模块Ⅰ通过串口方式经过RS232-RS485转换模块，转换成虚拟的RS485电表直接与采集终端相连。

新型采集器包括：MCU主控制芯片、PLCI36CH35芯片、红外通信、E2PROM存储器、电源管理电路、下行RS485通信电路、上行通信接口和时钟模块。MCU主控制芯片分别与PLCI36CH35芯片、红外通信、RS485通信接口互联；MCU主控制芯片还分别连接E2PROM存储器、电源管理电路和时钟模块；MCU主控制芯片的输出端连接采集器载波通信模块。

所述PLCI36CH35芯片具有记录集中器编号的特性，负责将虚拟电能表模块主动上报事件状态字上传至集中器；E2PROM存储器中存储电能表档案信息以及抄表数据，与MCU通过I²C总线进行连接；RTC管理采集器的时钟与MCU通过I²C总线连接；MCU通过UART与红外通信电路连接；RS485通信接口为采集器与电能表之间进行通信与MCU通过UART通信接口相连接；上行通信接口使用采集器载波通信模块Ⅲ与终端载波通信模块Ⅳ相互通信，与MCU通过UART接口与采集器载波通信模块Ⅲ接口通信。

采集器载波通信模块Ⅲ与终端载波通信模块Ⅳ通过电力线载波通信。

采集终端Ⅴ作为被测部分，通过远程GPRS方式登入用电信息采集主站Ⅵ，可通过用电信息采集主站Ⅵ下发虚拟表的档案信息、设置采集终端的电能表数据分级归类参数、电能表数据分级参数和电能表数据分级周期。

本实用新型的优点是利用现场实际环境的用电信息采集主站与采集终端搭建一个测试平台，通过虚拟电能表模块与新型采集器转换成虚拟的载波电表来代替真实载波电表，可任意设置各类事件的发生与事件记录，克服了真实电表产生各类事件的繁琐（如电压不平衡、潮流反向等）与部分事件难于模拟（如电源异常、负荷开关误动或拒动等），通过搭建的本系统可真实的反应采集终端与用电信息采集系统对全事件采集功能的支持情况，并且本系统也可运用于现场故障模拟、处理与分析。

附图说明

图1为本实用新型的系统示意图与事件上报时序示意图；

图2为本实用新型的新型采集器结构框图示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步详细说明。

本实用新型提供了一种基于虚拟电能表模块的智能电表全事件采集测试系统。如图1所示，它包括虚拟电能表模块Ⅰ、新型采集器Ⅱ、采集器载波通信模块Ⅲ、终端载波通信模块Ⅳ、采集终端Ⅴ和用电信息采集主站Ⅵ。本系统可满足全事件采集事件上报的测试，分为主动上报、周期采集与按需采集三种方式。

虚拟电能表模块Ⅰ可任意创建多块虚拟电能表，设定电表参数，信道参数，可模拟测试过程中需要的各类事件，设定事件发生次数与事件记录，并且可以设定指定的事件作为主动上报方式。

在虚拟电能表模块Ⅰ上配置与电量采集器的通信参数，所述通信参数为波特率为2400、校验方法为偶校验、校验位为8、停止位为1。

虚拟电能表模块Ⅰ通过串口经过RS232-RS485转换模块与新型采集器Ⅱ相连，转换成虚拟的载波电表来代替真实载波电表。

新型采集器Ⅱ如图2所示，它包括：MCU主控制芯片、PLCI36CH35芯片、红外通信、E2PROM存储器、电源管理电路、下行RS485通信电路和时钟模块。其中MCU为主控制芯片；PLCI36CH35芯片具有记录集中器编号的特性，负责将虚拟电能表模块Ⅰ主动上报事件状态字上传至采集终端，并向虚拟电能表模块Ⅰ发送确认帧；E2PROM中存储电能表档案及抄表数据，与MCU通过I²C总线进行连接；RTC管理采集器的时钟与MCU通过I²C总线连接；MCU通过UART与红外通信电路连接；RS485为采集器与电能表之间进行通信与MCU通过UART通信接口相连接；上行通信接口使用采集器载波通信模块Ⅲ与终端载波通信模块（Ⅳ）相互通信，与MCU通过UART接口与采集器载波通信模块Ⅲ接口通信。

采集器载波通信模块Ⅲ与终端载波通信模块Ⅳ通过电力线载波通信。

采集终端Ⅴ作为被测部分，通过远程GPRS方式登入用电信息采集主站Ⅵ，可通过用电信息采集主站Ⅵ下发虚拟表的档案信息、设置采集终端的电能表数据分级归类参数、电能表数据分级参数和电能表数据分级周期。

目前电力系统的电力事件包括电网异常、电能表故障与管理需要进行核查事件，电网异常包括过流、掉电、失压、失流、电压逆相序、电压不平衡、欠压、过压、全失压、断相、潮流反向、有功功率反向等；电能表故障与管理需要进行核查事件包括开表盖、恒定磁场干扰、电表清零、电源异常、开端钮盖、负荷开关误动或拒动、校时、需量清零、事件清零、拉闸、合闸、编程等。

按照《智能电能表及采集终端事件记录采集规则》中要求，智能电能表及采集终端事件记录根据紧急或重要程度分成4个等级，分别为紧急事件、重要事件、较重要事件与一般事件。

通过电信息采集主站Ⅵ对被测采集终端Ⅴ根据事件等级分类，设置采集终端的电能表数据分级归类参数、电能表数据分级参数和电能表数据分级周期。所设定的电能表对应事件的数据项名称和标识遵从《DL/T645多功能电能表通信规约》。

1级紧急事件如用户有疑似窃电行为发生的事件以及其他需要第一时间主动上报的事件（如开盖事件、恒定磁场干扰事件、电表清零事件等），采用为主动上报方式。

1级紧急事件通过主动上报方式实现，利用虚拟电能表模块Ⅰ设定了产生紧急事件，通过单击启动上报按钮来模拟真实电表主动上报，虚拟电能表模块Ⅰ将主动上报状态字，向新型采集器中的PLCI36CH35芯片周期性（每10秒）发送0x55，以作通知，如图1所示的数字１~18为本实施例智能电表全事件采集测试系统的工作步骤。步骤1，新型采集器Ⅱ的芯片成功接收后，步骤2向模拟表发送确认帧，自动停止上报；步骤3新型采集器Ⅱ的模块接口管脚Eventout输出高阻态；步骤4与5采集器载波通信模块检测到后判断电能表有主动上报事件发生，将上报状态字发送给终端；步骤6终端收到状态字后向电能表发确认命令；步骤7复位主动上报状态字，电能表对应状态字事件标识位清零；步骤8主动上报状态字各标识位均为0，Eventout输出低电平；步骤9、10、11、12、13、14、15、16是电能表事件采集过程，终端根据状态字事件标识位、事件发生次数采集电能表相应事件记录；步骤17终端把主动上报事件上报给主站；步骤18主站对终端主动上报事件进行确认，并删除对应的主动上报状态字。采集终端不应重复上报上述事件。

2级重要事件为可能影响设备正常运行的事件（如掉电事件、电源异常事件等），采集策略采用周期采集方式。

2级重要事件测试的采集周期设定为5min，终端根据设定的电能表数据分级参数和电能表数据分级周期，通过图1的步骤9、10、11、12、13、14、15、16对电能表事件采集，终端根据事件标识、事件发生次数采集电能表相应事件记录；步骤17终端把采集到发生了的事件信息后暂存上报给主站；步骤18主站对终端上报事件进行确认，并删除对应暂存的事件。等待5min，采集终端不应重复上报上述事件。

3级较重要事件为可能会影响用户可靠用电的事件（如开端钮盖事件、电压不平衡事件、失压事件等），采集策略采用周期采集方式。

3级较重要事件测试的采集周期设定为10min，终端根据设定的电能表数据分级参数和电能表数据分级周期，通过图1的步骤9、10、11、12、13、14、15、16对电能表事件采集，终端根据事件标识、事件发生次数采集电能表相应事件记录；步骤17终端把采集到发生了的事件信息后暂存上报给主站；步骤18主站对终端上报事件进行确认，并删除对应暂存的事件。等待10min，采集终端不应重复上报上述事件。

4级一般事件包括远程或本地对设备进行过命令操作，可根据管理需要进行核查和处理的事件如（事件清零、负荷开关误动或拒动、拉闸等），采集策略为按需采集。

4级一般事件是由主站按需透传抄读，测试通过图1的步骤18开始，主站对虚拟电能表所需要的事件进行招测；采集终端根据步骤9、10、11、12、13、14、15、16对电能表事件进行采集；步骤17终端把采集到发生了的事件信息上报给主站。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种基于虚拟电能表模块的智能电表全事件采集测试系统，其特征在于，所述系统包括虚拟电能表模块、新型采集器、采集器载波通信模块、终端载波通信模块、采集终端和用电信息采集主站；所述虚拟电能表模块通过串口方式经过RS232-RS485转换模块与新型采集器相连；新型采集器通过MCU主控制芯片的输出端连接采集器载波通信模块；采集器载波通信模块通过电力线载波通信与终端载波通信模块连接；终端载波通信模块连接采集终端；采集终端通过远程GPRS方式登入用电信息采集主站。

2.根据权利要求１所述的基于虚拟电能表模块的智能电表全事件采集测试系统，其特征在于，所述新型采集器包括MCU主控制芯片、PLCI36CH35芯片、红外通信、E2PROM存储器、电源管理电路、下行RS485通信电路、上行通信接口和时钟模块；MCU主控制芯片分别与PLCI36CH35芯片、红外通信、RS485通信接口互联；MCU主控制芯片还分别连接E2PROM存储器、电源管理电路和时钟模块；MCU主控制芯片的输出端连接采集器载波通信模块。

3.根据权利要求１所述的基于虚拟电能表模块的智能电表全事件采集测试系统，其特征在于，所述虚拟电能表模块通过串口方式经过RS232-RS485转换模块与新型采集器连，可转换成虚拟的载波电表来代替真实载波电表，也可用虚拟电能表模块通过串口方式经过RS232-RS485转换模块，转换成虚拟的RS485电表直接与采集终端相连。

4.根据权利要求１所述的基于虚拟电能表模块的智能电表全事件采集测试系统，其特征在于，所述采集终端可通过用电信息采集主站下发虚拟表的档案信息、设置采集终端的电能表数据分级归类参数、电能表数据分级参数和电能表数据分级周期。