楊菲

(西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西西安，710026)

0 引言

電能表作為我國(guó)法制的電能管理計(jì)量器具，也是一種用于電能貿(mào)易結(jié)算的計(jì)量器具，它的準(zhǔn)確性、可靠性對(duì)于保護(hù)用戶(hù)和電力企業(yè)的利益至關(guān)重要。近些年，國(guó)家實(shí)施電能分戶(hù)計(jì)量與分段計(jì)價(jià)之后，電能表的可靠性直接關(guān)系到普通大眾的切身利益，所以對(duì)電能表的檢定就顯得尤為重要。智能電能表在出廠銷(xiāo)售前需由廠家和檢定單位進(jìn)行計(jì)量檢定，屬于國(guó)家強(qiáng)制檢定項(xiàng)目，合格后方可安裝入戶(hù)。在使用過(guò)程中也需要進(jìn)行定時(shí)檢定。目前，首次檢定工作都是由各檢定單位與部門(mén)通過(guò)授權(quán)的方式對(duì)安裝式電能表進(jìn)行自我檢定。并且部分地區(qū)對(duì)電能表的檢定已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)一體化[6]。但檢定單位的檢定數(shù)據(jù)與檢定結(jié)果缺乏行之有效的監(jiān)管機(jī)制。

本文中設(shè)計(jì)的電能表檢定數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，其功能在于掌握檢定部門(mén)工作情況并實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)管，防止檢定軟件數(shù)據(jù)作弊。通過(guò)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并記錄作弊證據(jù)，為行政部門(mén)復(fù)核提供技術(shù)支撐與數(shù)據(jù)依據(jù)。同時(shí)記錄并存儲(chǔ)電能表檢定的相關(guān)信息和數(shù)據(jù)，以備有關(guān)單位進(jìn)行進(jìn)一步的監(jiān)督和查詢(xún)。

1 電能表檢定

電能表主要用于計(jì)量用電用戶(hù)的所用電能，便于供電企業(yè)進(jìn)行抄表、收費(fèi)等工作。近些年廣泛應(yīng)用的智能電能表由測(cè)量單元、數(shù)據(jù)處理單元、通信單元等組成，具有電能計(jì)量、數(shù)據(jù)處理、實(shí)時(shí)檢測(cè)、自動(dòng)控制、信息交互等多種實(shí)用功能。我國(guó)國(guó)內(nèi)多地電力部門(mén)逐漸推廣分時(shí)段多費(fèi)率智能式電能表，對(duì)用戶(hù)所用電量進(jìn)行分時(shí)計(jì)費(fèi)，是我國(guó)現(xiàn)代智能電網(wǎng)中的關(guān)鍵工具。智能電能表是在電子式電能表的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，通過(guò)實(shí)時(shí)采樣的方法收集用戶(hù)用電電壓和電流信息，經(jīng)過(guò)處理后轉(zhuǎn)換為脈沖輸出，利用單片機(jī)對(duì)脈沖輸出進(jìn)行處理顯示為電量數(shù)據(jù)。同時(shí)能夠及時(shí)將用戶(hù)用電狀況反饋給供電部門(mén)，從而提高供電穩(wěn)定性和用電體驗(yàn)。其中，電能表本身的精度對(duì)電能計(jì)量的準(zhǔn)確性有著非常重要的影響。為保證智能電能表能夠準(zhǔn)確、精準(zhǔn)地工作，真實(shí)反映用戶(hù)用電數(shù)據(jù)，供電企業(yè)提供的用于貿(mào)易結(jié)算的電能表必須經(jīng)檢定合格后方可為用戶(hù)安裝，且檢定應(yīng)在不開(kāi)啟出廠鉛封的情況下運(yùn)行。電能表統(tǒng)一檢定既是政府的要求，也是確保電能表質(zhì)量、維護(hù)消費(fèi)者權(quán)益的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。

電能表檢定過(guò)程中，需在標(biāo)準(zhǔn)檢定條件（標(biāo)準(zhǔn)溫度、額定電壓、額定頻率等）下，按照接線(xiàn)圖要求，對(duì)被檢電能表的基本誤差、起動(dòng)、潛動(dòng)、工頻耐壓。常用檢定方法為標(biāo)準(zhǔn)電能表法。標(biāo)準(zhǔn)電能表法使用檢定裝置內(nèi)部配備的高精準(zhǔn)度的標(biāo)準(zhǔn)電能表作為主標(biāo)準(zhǔn)器測(cè)量裝置實(shí)際輸出的電能值，同時(shí)使用被檢設(shè)備測(cè)量檢定裝置所屬出的電能值。誤差計(jì)算器接收標(biāo)準(zhǔn)電能表和被檢電能表所測(cè)得電能脈沖數(shù)，依據(jù)兩者的電能常數(shù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)電能值和被檢電能表所測(cè)電能值，比較得到被檢電能表電能誤差，并評(píng)定測(cè)量精度的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值。

電能表檢定工作，應(yīng)由國(guó)家質(zhì)檢局對(duì)檢定過(guò)程統(tǒng)一監(jiān)督。而在某區(qū)域的電能表檢定中，并不由質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局直接進(jìn)行檢定工作，是由該地區(qū)的質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局對(duì)該地區(qū)電科院進(jìn)行授權(quán)，使其具有計(jì)量授權(quán)功能，由電科院執(zhí)行電能表具體檢定工作，而質(zhì)監(jiān)局定期對(duì)電科院的檢定工作進(jìn)行督查，由此提高電能表檢定效率與質(zhì)量。對(duì)于電能表的計(jì)量準(zhǔn)確度、規(guī)范性，應(yīng)執(zhí)行國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局頒布的電子式電能表法定計(jì)量檢定規(guī)程進(jìn)行，規(guī)程中對(duì)檢定過(guò)程、檢定方法、檢定條件、檢定內(nèi)容都由嚴(yán)格的規(guī)定，從而保證不同地市、不同單位在計(jì)量檢定工作中所執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)明確而統(tǒng)一。然而目前質(zhì)監(jiān)局對(duì)檢定單位的監(jiān)管工作依賴(lài)與檢定單位所提交的檢定報(bào)告，而對(duì)檢定過(guò)程及相關(guān)數(shù)據(jù)缺乏統(tǒng)一有效的監(jiān)管方式，難以進(jìn)行數(shù)據(jù)溯源與核查。本文意在設(shè)計(jì)一種基于大數(shù)據(jù)分析的電能表檢定數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，使得監(jiān)管部門(mén)能夠掌握檢定部門(mén)檢定工作狀況和檢定數(shù)據(jù)，從而有效監(jiān)督并及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)核。

2 電能表檢定數(shù)據(jù)監(jiān)控方案

初步設(shè)計(jì)的電能表檢定數(shù)據(jù)監(jiān)控方案如下圖1所示意，主要由終端電能表檢定實(shí)驗(yàn)室與檢定裝置、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)端電能表檢定數(shù)據(jù)監(jiān)控中心三個(gè)部分組成。

圖1 電能表檢定數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

通常，檢定部門(mén)的一個(gè)電能表檢定實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有多臺(tái)電能表檢定裝置同時(shí)或分時(shí)進(jìn)行大批量電能表的檢定工作，隨之產(chǎn)生大量的電能表檢定數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)處理后生成檢定報(bào)告。若依靠人工進(jìn)行監(jiān)管需要消耗大量時(shí)間和精力，且難以實(shí)現(xiàn)對(duì)檢定數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)督與隨時(shí)調(diào)取，給電能表檢定數(shù)據(jù)監(jiān)管工作帶來(lái)很大困難，檢定工作過(guò)程中有可能產(chǎn)生漏洞。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，本方案的初步構(gòu)想即通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程收集各地電能表檢定裝置原始檢定數(shù)據(jù)，并在遠(yuǎn)端監(jiān)控中心對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、監(jiān)控與保存，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電能表檢定工作的有效監(jiān)管。

如圖1電能表檢定數(shù)據(jù)監(jiān)控方案示意圖所示，檢定裝置將電能表檢定原始數(shù)據(jù)通過(guò)RS232串口通訊至檢定所用計(jì)算機(jī)，在實(shí)驗(yàn)室檢定計(jì)算機(jī)內(nèi)增加數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件后，可在檢定工作進(jìn)行的同時(shí)獲取原始檢定數(shù)據(jù)并編碼上傳至實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的小型服務(wù)器（詳見(jiàn)第三部分），實(shí)現(xiàn)檢定數(shù)據(jù)的短期存儲(chǔ)和定時(shí)通信。質(zhì)量監(jiān)督管理部門(mén)中設(shè)置電能表檢定遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，監(jiān)控中心服務(wù)器與檢定實(shí)驗(yàn)室服務(wù)器通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸檢定數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)室服務(wù)器實(shí)時(shí)上傳實(shí)驗(yàn)室內(nèi)電能表檢定數(shù)據(jù)至監(jiān)控中心，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析對(duì)比，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)。并且在實(shí)驗(yàn)室服務(wù)器內(nèi)可存儲(chǔ)短期內(nèi)（一個(gè)月）的檢定數(shù)據(jù)。監(jiān)控中心服務(wù)器在實(shí)現(xiàn)接收并存儲(chǔ)檢定數(shù)據(jù)功能的同時(shí)，數(shù)據(jù)監(jiān)控人員可通過(guò)計(jì)算機(jī)控制服務(wù)器調(diào)取過(guò)去一個(gè)月中任意指定電能表的檢定數(shù)據(jù)、復(fù)現(xiàn)檢定證書(shū)。從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)管部門(mén)對(duì)檢定數(shù)據(jù)的定期核查，保證電能表檢定數(shù)據(jù)的客觀準(zhǔn)確性，達(dá)到有效監(jiān)督的目的。

3 終端實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)監(jiān)控計(jì)劃

終端實(shí)驗(yàn)室的單臺(tái)電能表檢定裝置具有多個(gè)檢表位，可同時(shí)對(duì)多塊同型號(hào)規(guī)格的電能表進(jìn)行檢定。檢定人員需要先手動(dòng)將被檢表的生產(chǎn)廠家、型號(hào)規(guī)格、出廠編號(hào)等基本信息錄入檢定計(jì)算機(jī)。檢定裝置控制程控電壓/電流源輸出測(cè)試電壓、電流、幅值、頻率、相位等。在電能表檢定規(guī)程規(guī)定的負(fù)載點(diǎn)，三相電壓與電流信號(hào)分別加至標(biāo)準(zhǔn)電能表與被試電能表。標(biāo)準(zhǔn)表提供作為測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的電能信息與標(biāo)準(zhǔn)脈沖數(shù)，被試電能表獨(dú)立計(jì)算并輸出測(cè)試脈沖。誤差計(jì)算模塊分別接受標(biāo)準(zhǔn)表的標(biāo)準(zhǔn)脈沖與被檢表輸出的測(cè)試脈沖，通過(guò)比較計(jì)算得出被檢表的基本誤差原始數(shù)據(jù)。電能表檢定臺(tái)體上的誤差顯示器實(shí)時(shí)顯示各表位的誤差信息。檢定過(guò)程中需要多次檢定，獲取原始誤差數(shù)據(jù)，再由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理取平均值、計(jì)算最終誤差，提高檢定精度。除此之外，檢定結(jié)果也與電能表安裝精度、操作人員熟練程度、設(shè)備預(yù)熱時(shí)間、檢定設(shè)備的性能、檢定方法、實(shí)驗(yàn)室周?chē)h(huán)境等多種因素存在著密切關(guān)系。實(shí)際檢定工作中，需要嚴(yán)格依照規(guī)程，加強(qiáng)環(huán)節(jié)控制，切實(shí)又下提高檢定精確度，避免操作不當(dāng)?shù)热藶橐蛩馗蓴_電能表檢定工作的準(zhǔn)確性。

圖2 終端實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)監(jiān)控方案

檢定裝置與計(jì)算機(jī)之間采用RS232串口通訊原始檢定數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝的電能表檢定軟件對(duì)檢定裝置上傳的被檢電能表原始誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行平均、化整等處理得到最終檢定數(shù)據(jù)并生成檢定報(bào)告。即檢定過(guò)程原始數(shù)據(jù)僅在單臺(tái)檢定裝置于檢定計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通信，輸出數(shù)據(jù)僅為最終檢定結(jié)果，如果使用計(jì)算機(jī)軟件修訂檢定最終數(shù)據(jù)，檢定過(guò)程中有可能出現(xiàn)監(jiān)管漏洞。

本文所設(shè)計(jì)的電能表檢定數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)中的末端實(shí)驗(yàn)室監(jiān)控裝置只需對(duì)電能表檢定裝置附加監(jiān)控，而無(wú)需對(duì)檢定裝置臺(tái)體（包括標(biāo)準(zhǔn)電能表）進(jìn)行改動(dòng)。僅需在電能表檢定所用的計(jì)算機(jī)內(nèi)加裝數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件，在電能表檢定工作過(guò)程中實(shí)時(shí)獲取原始檢定數(shù)據(jù)（而非計(jì)算機(jī)檢定軟件處理后的結(jié)果數(shù)據(jù)）。由于RS232通訊具有獨(dú)占性，硬件方面還需要增加RS232分線(xiàn)裝置，將檢定裝置上傳至檢定軟件的數(shù)據(jù)同時(shí)上傳至數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能表檢定原始數(shù)據(jù)的獲取。另一方面，數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件也需從檢定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間調(diào)取人工輸入的被檢表基本信息。由于電能表檢定裝置生產(chǎn)廠家較多，而各個(gè)廠家對(duì)其裝置上傳的原始數(shù)據(jù)編碼方式不盡相同。數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件需要能夠有效識(shí)別原始數(shù)據(jù)并進(jìn)行解碼，再對(duì)電能表基本信息與原始檢定數(shù)據(jù)按照指定方式進(jìn)行重新編碼與存儲(chǔ)。最終將數(shù)據(jù)上傳至實(shí)驗(yàn)室內(nèi)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析與存儲(chǔ)。

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)置終端服務(wù)器用以實(shí)時(shí)獲取各臺(tái)計(jì)算機(jī)所上傳的數(shù)據(jù)，對(duì)一個(gè)月內(nèi)的檢定數(shù)據(jù)進(jìn)行短期存儲(chǔ)并上傳至遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)監(jiān)控中心。在接到遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)監(jiān)控中心調(diào)取某電能表檢定數(shù)據(jù)的命令時(shí)，能夠迅速查找并上傳該電能表的原始檢定數(shù)據(jù)至遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，以備查驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電能表檢定工作過(guò)程的高效監(jiān)管和追溯。

4 應(yīng)用前景

目前，電能表檢定工作具有分散性大的特點(diǎn)。各級(jí)檢定部門(mén)均在從事電能表檢定工作，但各檢定單位之間數(shù)據(jù)信息相對(duì)獨(dú)立，監(jiān)管部門(mén)僅能通過(guò)抽查極個(gè)別電能表檢定結(jié)果報(bào)告來(lái)開(kāi)展核查工作，難以實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)督。通過(guò)集中建立電能表檢定數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠同步收集各地實(shí)驗(yàn)室原始檢定數(shù)據(jù)，可在監(jiān)控中心有效監(jiān)督與復(fù)查一段時(shí)間內(nèi)的電能表檢定情況。從而掌握各檢定部門(mén)的基本檢定工作情況，提高監(jiān)管電能表檢定數(shù)據(jù)的可信度。同時(shí)，上級(jí)管理部門(mén)也可遠(yuǎn)程調(diào)取電能表檢定信息，了解檢定部門(mén)工作狀態(tài)。

5 結(jié)論

根據(jù)操作規(guī)范和流程，電能表檢定需要執(zhí)行嚴(yán)格的操作，保證電能表檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性，確保電能表檢定工作順利進(jìn)行，取得理想的效果。為了提高電能表檢定工作的規(guī)范程度，加強(qiáng)監(jiān)管力度，預(yù)防檢定過(guò)程中可能出現(xiàn)的軟件數(shù)據(jù)修改作弊等違規(guī)行為，本文提出了一種針對(duì)智能電能表檢定過(guò)程中檢定原始數(shù)據(jù)實(shí)施監(jiān)控的初步方案。通過(guò)檢定計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝監(jiān)控軟件獨(dú)立獲取電能表檢定原始數(shù)據(jù)；在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)置服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與上傳；建立監(jiān)控中心實(shí)施遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)調(diào)取與證書(shū)復(fù)現(xiàn)等監(jiān)管。該方案可有效監(jiān)督檢定部門(mén)日常電能表檢定工作，杜絕可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)作弊等行為。