智能电能表的功能及检测方法研究佟艳君王博李丹

智能电能表的功能及检测方法研究佟艳君王博李丹

佟艳君王博李丹

（国网辽宁省电力有限公司铁岭供电公司辽宁省铁岭市112000）

摘要：进入二十一世纪以来，随着我国国民经济的高速发展，我国智能电表行业保持了多年高速增长，并随着我国加入WTO。近年来，智能电能表行业的出口形势喜人。2008年，全球金融危机爆发，我国电子行业发展也遇到了一些困难，如国内需求下降，出口减少等，智能电表行业普遍出现了经营不景气和利润下降的局面。智能电能表作为智能电网建设的重要基础设备，对于电网实现信息化、自动化、互动化具有重要支撑作用。智能电能表的功能多而复杂，高效的智能电能表自动测试方法，能够提高智能电能表研制各个环节的测试效率和质量，本论文选题具有重要的实用价值和一定学术意义。

关键词：智能电能表；自动测试技术；

引言

近年来智能电能表的使用数量逐年增加，传统检测方式检测时间长、效率低等问题日益突出。在检测过程中，除对智能电能表进行基本功能和计量精度等项目检测外，还新增了费控、载波、无线等功能的检测。该项检测涉及到很多个子检测项目，各个项目之间又存在一些关联性，需要交叉测试，因此测试的复杂度非常高。如何在保证检测结果准确的前提下提高检测效率，成为困扰各电表厂家和电力计量检测部门的难题。因此，设计一种新的智能电能表自动检测装置，提高电能表检测效率，具有很高的实用价值。智能电能表行业性很强，因此没有通用的自动测试软件。只有开发一套符合智能电能表要求的自动测试系统才能提高产品研发、测试、生产效率。自动测试系统研发出来之后，可以把测试人员从繁重的负荷测试中解脱出来，让测试人员有更多的时间去分析、研究测试方法，以提高测试效率，提升产品质量，缩短开发周期。

一、智能电能表的功能

首先我们针对智能能电能表的功能进行介绍分析。电能表的功能分类有20类，如：电能计量、需量测量、时钟、费率和时段、清零、数据存储、冻结、通信、事件记录、信号输出、显示、测量、安全保护、费控功能、负荷记录、阶梯电价、停电抄表、报警、辅助电源、安全认证。并且各个功能项之间又存在相互关联相互制约的现象。例如：电量做为智能电能表的计量特性之一，这一系列的数据需要在上电初始化时、掉电、干扰时等各种环境中都必须保持计量精确，不能出现丢失电量、飞字、电量乱等情况，因此几乎在所有的测试过程中都需要关注电量的变化情况。而这种长期高强度的压力容易让人疲劳或遗漏。如用机器来代替人工就可以解决这些重复率高，工作强度大，容易出错的工作，保障产品质量。

二、自动测试技术的发展

测试技术和仪器是科学研究中信息的获取、处理和显示的重要手段，是人们认识客观世界取得定性或定量信息的基本方法，是信息工程的源头和重要组成部分。在以信息化带动工业化的信息时代，测试技术的地位越来越重要，常常是衡量一个国家科技发展和生产技术水平的重要标志。科学技术的发展需要先进的测试技术和仪器，先进的测试技术和仪器促进科学技术的发展。

测试自动化的发展阶段分为5个阶段，每个阶段都是累计到一定量的时候就会进入下一个阶段。每前进一个阶段大概需要2-3年的时间。现在的研究还处于自动化测试初始阶段。

为适应现代高新技术发展的要求，智能电能表自动测试系统将会逐步实现模块化、系列化、标准化方向发展，同时将加大采用各种新技术，如新型系统总线技术、高性能计算机技术、人工智能与专家系统技术等，进一步改善测试设备的技术性能。

自动化测试是对策略、经验、工具及工作的使用，它减少了对人的干预或非技能方面的介入，以及重复或冗长工作要求。自动化测试直接依赖于整个软件流程的可自动化成熟度。包括：测试流程、持续编译、持续集成、测试系统发布、测试执行、测试管理、缺陷测试跟踪等多个方面的自动化实现和整合。

三、检测方法

1、系统整体设计概述

基于智能电能表的自动测试，首先要考虑模拟用户现场环境，智能电能表需要处于工作通信状态。因此这套系统中必须要有提供电能表工作的多功能校验装置。根据智能电能表特性开发一套适合于智能电能表特点的自动化测试系统。自动测试系统包括：多功能校验装置、自动化测试系统管理软件、测试脚本三大部分组成。这三部分是自动测试系统能正常运行的关键部分，而图像识别部分是自动测试系统中可配置的部分，图像识别做为一个代替人眼方式的处延项目，可应用于大批量生产中进行专项检测，样机阶段的液晶显示识别。校验装置能通过系统管理软件进行远程控制，可控制电流、电压、相位、频率等，可模拟产品的现场应用环境，同时能够把电表输出信号采集并主动或被动上传到自动测试系统中。测试脚本是测试方案的具体实现，测试脚本把手工测试方案转化成自动测试方案，让机器代替人工来进行自动测试，这部分的工作将是长期有效的，将会变成测试人员的日常工作。

整套系统的功能是比较全面的，即可适应样机阶段多变的要求，也可以适用生产阶段追求效率的目标。自动测试系统中主要包含的功能是：

1.1模拟客户现场应用环境中所用到的功能，并对各项功能项目逐一进行测试。如：规约一致性测试、电量计量、需量计量、负荷曲线、事件记录等功能

1.2根据设计的要求，对智能电能表参数设置进行边界值、极值、压力、异常容错等各方面的处理。对程序流程的分支进行覆盖测试。

1.3可靠性方面的应用，如：长期走字试验、刀闸试验、环境试验中配套使用自动测试系统进行监控并自动输出判断结果。

1.4图像识别系统采用模板对比的算法来进行图像自动识别。图像识别的目的在于代替人眼的方式查看液晶、LED、面板标识等工作。可应用于生产中的批量检测。

2、校验方法

本系统需要的校验装置要达到以下的要求：

2.1.验装置当前瞬时量：电压、电流、相角、频率、有功功率、无功功率、视在-功率、电压方向、电流方向、功率方向，可以读取并返回。

2.2校验装置的输出量都可以通过软件控制。校验装置的电压可从0-120%Un之间任意进行切换。电流可从0-100A之间可控。

2.3智能电能表正反向有功误差、正反向无功误差精度可以读取显示。

2.4可对电压、电流相加谐波干扰。

2.5脉冲输出，能累计收集智能电能表的脉冲数，此脉冲数可存储和通信（可用来计算智能电能表的电量），亦可以测量脉冲宽度。

2.6辅助端子接口。能够采集到多功能通信接口：485接口、脉冲接口、时钟测试接口、报警输出接口等辅助端子上的各路信号及脉冲宽度。

在校验装置中加装一个自动测试通信装置，自动测试通信装置与自动测试系统软件、校验装置以及电能表的通信链路息息相关，当收到系统主台软件的数据后，通过判断转化成电表可识别的命令下发给电表，同时当收到电表的命令后，把数据直接上传到系统软件中。自动测试通信装置与自动测试系统之是采用串口通信方式，各装置之间的485总线是关联在一起的，与电能表之间的通信因涉及到多个接口，需要采用不同的处理方式来分别进行处理，与电能表之是的协议通信仍然采用485通信，与报警、跳闸等端子方面的通信采用中断的处理方式来读取输出的信号量，多功能输出也同样要采用中断的处理方式来读取信号量。

总结

本文鉴于智能电能表在其传统计量功能外也赋予了更多的要求和使命针对电能表校验装置的硬件提出了改造方案。着重描述了自动测试通信装置的设计采用了工业级的设计原理，参照了智能电能表的设计标准和要求。自动测试通信装置的设计充分考虑了可靠性、稳定性、抗干扰性这几个特点。校验装置经过改装之后可以更好的适应智能电能表功能测试的需要，保证自动测试系统与智能电能表之间的数据交换畅通无阻，保证自动测试系统应用的广泛和普通性。同时也可以响应国家号召进行节能的好措施。此装置的应用不仅在技术上具有非常重大的意义，在节能减排方面也具有重要的作用。每套自动测试通信装置的成本与一套全新台体的差价是几百倍以上，经过改装后的校验装置同样可以接入自动化测试系统，从经济成本上来讲就是一个非常重要的节约环节。对每个智能电能表及装置生产厂家或电力计量检测部门都会具有很大的吸引力。在设备上只需要花少量的成本就可以提升测试效率和质量，缩短测试周期。

参考文献：

[1]宗建华、闰华光、史树冬、于海波.智能电能表[M].中国电力出版社，2010.

[2]孙提、舒开旗、刘建华.电能计量新技术与应用[M].中国电力出版社，2010.

[3]褚大华.电子式电能表[M].中国电力出版社，2009.