CN110398708A - 一种现场智能电能表故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种现场智能电能表故障诊断方法，包括电能表的外观故障识别方法、通讯故障检测方法、数据存储和导出方法、故障判断方法、电量突变判断方法、组合误差超差判断方法、计量性能故障判断方法、接线故障判断方法、表内事件故障判断方法、待复检故障判断方法、费控单元故障判断方法、事件记录异常故障判断方法、工单生成方法。本发明能全面、快速、准确地判断出电能表的故障，并对电能表信息和数据进行统一管理。通过对电能表数据进行自动化分析处理，能够更好地实现电能表数据准确统计和构建健康智能电网体系。

Description

一种现场智能电能表故障诊断方法

技术领域

本发明属于电器检测技术领域，具体涉及一种现场智能电能表故障诊断方法。

背景技术

电能表的性能故障和电力线路故障会导致数据统计异常，而数据的准确性直接影响着电力部门和用户的切身利益。智能电能表故障诊断方案能够快速、准确地检测出这些故障并排除故障，提高数据统计的准确性。智能电能表故障诊断方案主要是对电能表进行通讯，快速获取电能表的各项数据，并对这些数据进行分析,来判断出电能表和线路的常见故障，按照故障的严重程度分为三类，对每一类故障进行对应的流程化处理，并将检测的数据存入到数据库，可以随时进行导出分析和查看。同时将故障信息和数据上传至计量营销管理系统。最后通过大连市一个城区的实际案例，验证了该方案的实用性。以期为数据统计的准确性提供一定的帮助。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速、准确检测出并排除故障的现场智能电能表故障诊断方法。

本发明的技术解决方案是：一种现场智能电能表故障诊断方法，其特征在于包括电能表的外观故障识别方法、通讯故障检测方法、数据存储和导出方法、故障判断方法、电量突变判断方法、组合误差超差判断方法、计量性能故障判断方法、接线故障判断方法、表内事件故障判断方法、待复检故障判断方法、费控单元故障判断方法、事件记录异常故障判断方法、工单生成方法：

A.外观故障识别方法是通过调用PDA的摄像头对外观故障底度拍照，将拍好的照片上传至计量营销管理系统；摄像头对准电表，自动识别电表的故障；调用扫描头自动识别条码，获取数据；

B.通讯故障检测方法是分别选择红外、RS485、RS232通讯方式，将对应的通道预设的波特率一个个进行循环检测，直到匹配到电表的正确的波特率，然后进行通讯；

C.数据存储和导出方法是使用OrmLite数据库框架,进行二次封装,实现数据的自动存储，数据自动分析，自动查询、获取数据，自动得出结果功能；

D.故障判断方法分为外观故障诊断和数据故障诊断两类；

E.电量突变判断方法对所有的数据进行判断，当判断到的数据标识符合电量突变的判断条件；

F.组合误差超差判断方法包括各费率电能表电能量的累加值同总电量间的误差以及三相电能表分相电能量的累加值总电量间的误差均大于标准要求；

G.计量性能故障判断方法是在获取表内第二类数据后，鉴别电能表内简单的计量性能类故障，包括误差超差和示值不准；

H.接线故障判断方法包括三相四线接线判断和三相三线接线判断；

I.表内事件故障判断方法是调取电能表运行状态字分别对失压、失流等对应状态字变位情况进行判别；

J.待复检故障判断方法是主动对需要与营销系统数据相配合的项目提出待复检申请；

K.费控单元故障判断方法是对电费扣减异常、充值失败、身份认证失败、控制回路错误进行判断；

L.事件记录异常故障判断方法是对电能表清零记录、电能表编程记录、电能表开表盖次数记录、电能表开端子盖记录的故障进行判断；

M.工单生成方法是自动生成工单，自动填写电表信息，生成工单并自动制作Excel表格，自动在表格填写电表信息，最后将工单上传至营销管理系统。

本发明的有益效果是：

本发明能全面、快速、准确地判断出电能表的故障，并对电能表信息和数据进行统一管理。通过对电能表数据进行自动化分析处理，能够更好地实现电能表数据准确统计和构建健康智能电网体系。

具体实施方式

本发明的系统整体方案是：智能电能表故障诊断方案主要是从电表读取数据进行分析,对有故障的电表的故障信息填入到工单,最后将工单上传至国家电网公司SG186营销服务平台。

智能电能表故障诊断方案,主要诊断电能表的外观故障和功能故障，对每一项外观故障和功能故障进行详细的分析,对发生故障的电能表按照故障严重程度分为三类,对不同的故障类型进行对应的流程处理。最后将故障信息和数据上传至国家电网公司SG186营销服务平台，同时能保存所有检测的数据，支持数据导出功能。

外观故障识别方法是通过调用PDA的摄像头对外观故障底度拍照，将拍好的照片上传至计量营销管理系统。自动识别：打开摄像头对准电表，自动识别电表的故障；调用扫描头自动识别条码，获取数据；免去手工输入编码的麻烦，防止手动输错，保证快速准确地填写编码，提高用户体验。

通讯故障检测方法如下：

先预设一组红外的波特率，对红外的波特率循环进行设置，当匹配到电表正确的波特率，就能进行通讯，获取电表信息，对准电表的红外，结合645协议，编写来接收和发送帧，解析帧的逻辑，来获取到电表的信息。如果返回成功检测的波特率，时间，表地址。说明红外通讯检测成功；从而确定通讯功能正常。其中：

RS485通讯检测：先预设一组RS485的波特率，对RS485的波特率循环进行设置，当匹配到电表正确的波特率，就能进行通讯，获取电表信息；将RS485线与电表和PDA设备连接好，结合645协议，编写来接收和发送帧，解析帧的逻辑，来获取到电表的信息。如果返回成功检测的波特率，时间，表地址。说明RS485通讯检测成功；从而确定通讯功能正常；

S232载波通讯检测：此通讯功能需要先设置好电表地址，才能进行通讯，通讯思路和具体实现与红外和RS485通讯类似。

数据存储和导出方法是使用OrmLite数据库框架,进行二次封装,实现数据的自动存储，数据自动分析，自动查询、获取数据，自动得出结果功能；工作人员可根据实际情况安排每周或每月将本周或本月自动备份的文件转移到外部移动备份设备上，并可随时进行过期数据的清理功能；用户可以进入数据存储单元查看电表的所有数据；设备中其他功能模块可直接从数据中调取相关数据使用。

故障判断方法包含电表的所有故障检测，分为外观故障诊断和数据故障诊断两类；外观故障诊断，据JJG596-2012《电子式电能表检定技术规程》中关于电能表直观检查的内容进行操作。故障类型包括：外观损坏、接线端子损坏、烧表、按键损坏、显示故障。由用户观看电表后，进行故障判断；数据故障判断：用户设置好通讯通道，选择正确的电表类型，点击数据故障诊断，会自动获取电表的所有数据，对读取到的数据进行分析判断，是否出现故障，如果出现对应的故障，会自动识别故障的类型，进行不同的流程处理。例如：接线故障，会自动提示用户进行线路排查；数据出现异常，会自动提示用户进行换表流程处理，生成对应的工单，将填写数据的工单上传至营销管理系统；

故障诊断功能能获取到的数据包括(电能表内上62天日冻结数据；电能表内上12结算日冻结数据；电能表各费率时段电量正反向数据；电能表分相电量正反向数据；电能表组合无功1、2电量数据；电能表上12结算日分相正向有功最大需量；电能表上12结算日分相正向有功最大需量发生时刻；电能表主动上报状态字(仅限2013规约电能表)；电能表运行状态字(4、5、6、7)；电价、费率(仅限本地费控表)；电能表瞬时数据；电能表清零记录；电能表编程记录；电能表开表盖次数；电能表开端子盖)。

电量突变判断方法是对所有的数据进行判断，当判断到的数据标识符合电量突变的判断条件，会进行判断，如果上(1)62次日冻结电量，后一日表码小于前一日表码，或后一日表码减前一日表码大于Umax*Imax*24h则判定为日电量突变。(2)读取最近12月冻结电量，后一月表码小于前一月表码，或后一月表码减前一月表码大于Umax*Imax*当前月小时数，则判定为月电量突变。(3)电能表内数据乱码：电能表内存储数据存在16进制与10进制数据并存现象。

组合误差超差判断方法包括各费率电能表电能量的累加值同总电量间的误差以及三相电能表分相电能量的累加值总电量间的误差均大于标准要求。具体包括当前组合有功误差超差、当前正向有功组合误差超差、当前反向有功组合误差超差、当前分组电量误差超差。计度器总电能示值组合误差算法为：

其中：△WD为该时间内，电子显示器总电能计数器的电能增量；

△WD1，△WD2，...△WDn为该时间内，各费率时段对应的计数器的电能增量；

n为费率数；

β——电子显示总电能计数器小数位数。

计量性能故障判断方法是在获取表内第二类数据后，能鉴别电能表内简单的计量性能类故障，包括下列故障现象：误差超差、示值不准。各故障现象具体定义为：

1)误差超差表示被检电能表的在规定误差测试点的误差大于标准所规定的偏差，具体误差限要求详见Q/GDW 1364-2013《单相智能电能表技术规范》、Q/GDW 1827-2013《三相智能电能表技术规范》。算法为：U₀<＝115％U_n

其中：U0,为该时间内，电能表内的瞬时电压值；

Un,该时间内，电能表的额定电压值；

2)值不准表示拆回电能表测量到的电参数数据不准，具体包含有功功率反向、无功功率反向、电压示值不准、电流示值不准、功率示值不准、功率因数示值不准。

接线故障判断方法是获取电表内第二类数据，对电能表中相关接线进行判断：

1)三相四线接线判断，单相功率定义：

其中：P_A,B,C为A，B，C三相的有功功率；

U_A,B,C为A，B，C三相的电压；

I_A,B,C为A，B，C三相的电流；

为A，B，C三相的功率因数；

电流进表I>0.5A以上作为有效点，进行下面判断：

a任一相中有功功率、无功功率皆为正,且每相测得的功率因数大于0.866,证明接线正确；

b有一相、两相和三相中有功功率、无功功率皆为负，且每相测得的功率因数大于0.866,则说明该相电流进出线接错,例如A相有功功率和A相无功功率为负，就说明A相电流进出线接线错误；

c三相中有功功率、无功功率皆为负且每相测得的功率因数小于0.5，则说明三相相序错误；调整三相电压相序顺时针调整，即ABC改为BCA；

d三相中有功功率、无功功率一相、两相为负，其他全为正且每相测得的功率因数小于0.5，例如:B相有功功率、无功功率为正，A、C相有功功率、无功功率符号为负，则说明三相相序错误且电流接线错误，调整；三相电压相序顺时针调整，即ABC改为BCA，且B相电流的进出线反接；

e一相有功功率、无功功率皆为负，一相有功功率为负、无功功率为正且两相测得的功率因数小于0.866；例如：B相有功功率、无功功率皆为负，和C相有功功率为负，无功功率为正；则说明：B相、C相接线交叉，调整：可B、C相电压进线交换或B、C相电流进线交换；

f一相有功功率、无功功率皆为负，一相有功功率为正、无功功率为负且两相测得的功率因数小于0.866；例如：B相有功功率、无功功率皆为负，和C相P为正，Q为负；B相、C相接线交叉且C相电流进出线反接，调整：B、C相电压进线交换且C相电流进线交换；

g三相中有功功率为负、无功功率为正且每相测得的功率因数大于0.5并且小于0.866

(一般)，则说明三相相序错误，调整：三相电压相序顺时针调整，即ABC改为CAB；

h三相中一相、两相有功功率为负、无功功率为正，其他为有功功率为正、无功功率为负且每相测得的功率因数大于0.5并且小于0.866(一般)，例如：A、B相有功功率为负、无功功率为正，C相有功功率为正、无功功率为负，则说明三相相序错误且电流接线误，调整：三相电压相序顺时针调整，即ABC改为CAB，且C相电流的进出线反接；

2)三相三线接线判断

下述判断方法以B相电压接线正确和。单相功率因数大于0.866为基础。

根据“电压互感器二次侧应有一点可靠接地，以保证仪表设备和工作人员的安全”的要求，B相电压一般是接地点，所以可以方便地确定B相接线正确与否。功率定义：

a A相有功功率、无功功率皆为正，C相有功功率为正、无功功率为负且：A相功率因数大于0.5并且小于0.866，C相功率因数大于0.866并且小于1；则说明接线正确；

b A相有功功率、无功功率皆为正，C相有功功率为负、无功功率为正或A相有功功率、无功功率皆为负，C相有功功率为正、无功功率为负，且：A相功率因数大于0.5并且小于0.866，C相功率因数大于0.866并且小于1；则说明A相电流进出线接反或C相电流进出线接反；调整：A相电流进出线互换或C相电流进出线互换；

c A相有功功率为正、无功功率为负，C相有功功率为负、无功功率为正，且：A、C相功率因数小于0.5；则说明：A、C两相电流接错，调整：A、C两相电流交叉；

d A相有功功率为负、无功功率为正，C相有功功率为负、无功功率为正或A相有功功率为正、无功功率为负，C相功功率为正、无功功率为负，且：A、C相功率因数小于0.5；则说明A、C两相电流接错且A相电流进出线接反或C相电流进出线接反，调整：A、C两相电流交叉且A相电流进出线互换或C相电流进出线互换；

e A相有功功率为负、无功功率为正，C相有功功率为正、无功功率为负，且：A、C相功率因数小于0.5；则说明相序错误，调整：A、C相电压互换。

表内事件故障判断方法是调取电能表运行状态字(4、5、6、7)，分别对失压、失流等对应状态字变位情况进行判别(相对应的状态字变为1)。

1)异常事件故障判断

对于电能表失压的故障判定，同时满足以下两个条件：①电能表运行状态字(4、5、6)中bit 0变位为1；②有流失压时间大于10000min时；就判定该电能表出现失压。

对于电能表失流的故障判定，同时满足以下两个条件①电能表运行状态字(4、5、6)中bit 3变位为1，且电能表失流开始时间与结束时间包含在电能,表开端子盖记录中开始时间与结束时间内；就判定为电能表出现失流。

2)时钟单元故障判断功能

智能电能表故障诊断方案获取电能表内主动上报字，判定电能表时钟单元类故障，包括下列故障现象：时段转换错误、时钟错误。各故障现象具体定义为：

(1)时段转换错误表示待分拣电能表运行在错误的费率时段中，包含时区表判断错误、时段表判断错误、当前费率错误。

判定依据如下：

读电表运行状态字3(当前运行时区),与PDA预设的参数计算的理论当前运行时区表进行比较，判断时区表是否错误。

读电表运行状态字3(当前运行时段),与PDA预设的参数计算的理论当前运行时段表进行比较，判断时段表判断错误。

读电表内设置的费率时段,与PDA预设的参数进行比较，判断当前费率是否错误。

(2)时钟错误表示待分拣电能表的当前时钟与标准时钟不一致，包含时钟偏差超限、时钟乱码。

判定依据如下：

读取电能表日期时间与系统时间进行比对，误差时间不应大于5分钟

读取电能表运行状态字1，bit15为1，则时钟乱码。读取电能表时间，判断时钟格式是否非时间格式。

3)电源单元故障

智能电能表故障诊断方案能够判断电能表电源单元故障，主要判断电池欠压。故障现象具体定义为：电池欠压表示被检电能表的电池电压过低，包含时钟电池欠压、抄表电池欠压。

判定依据如下：

读取电表运行状态字1，bit2为1，则时钟电池欠压。

读取电表运行状态字1，bit3为1，则抄表电池欠压。

待复检故障判断方法是主动对以下电能表提出待复检申请：

1)需要与营销系统数据相配合的检测项目，如表内费控单元故障和事件记录异常等故障；

2)现场已明确故障电能表，而故障导致原因及造成的影响需进一步处理的电能表。

费控单元故障判断方法是对电费扣减异常、充值失败、身份认证失败、控制回路错误等故障进行判断。

1)电费扣减异常表示电能表的剩余金额扣费发生异常，适用于本地费控电能表。包括费率电费扣减异常、阶梯电费扣减异常。人工读取表内剩余电费，与营销系统中用户所交电费进行核实。

2)充值失败表示待分拣电能表无法正常充值，适用于本地费控电能表。包括购电次数错误、户号错误、ESAM验证错误、插卡错误。人工读取表内购电次数等数据，与营销系统中用户购电次数、进行核实。

3)认证失败表示待分拣电能表无法正常身份认证。包括身份认证失败、密钥状态错误。判断方法为：

身份认证后，发送远程充值命令，接收通讯回应帧，判断成功或错误类型。

身份认证后，先读取户号，判断是否正确。然后发送远程充值命令，接收通讯回应帧，判断成功或错误类型。

身份认证后，发送远程充值命令，接收通讯回应帧，判断成功或错误类型。

上电后，插入参数预置卡，人工目视是否出现对应的Err标识。

上电后，发送远程身份认证命令，判断是否成功。

上电后，读取密钥状态字，判断密钥状态字是否为正式密钥状态。

4)控制回路错误表示待分拣电能表实际拉合闸状态与理论拉合闸状态不一致。包括拉合闸状态异常、拉闸异常、合闸异常。

判定依据为：

上电后，读取电能表状态字3，判断bit4和bit6是否均为0，读取电能表电流是否有电流值，判断拉合闸状态异常

进行拉闸操作，判断电能表状态字3，bit4和bit6是否为1，同时读取电能表电流值是否为0，判断拉闸异常。

进行合闸操作，判断电能表状态字3，bit4和bit6是否为0，同时读取电能表电流值是否不为0，判断合闸异常。

事件记录异常故障判断方法包括：

1)电能表清零记录(包含全部清零数据)；

获取表内全部清零数据，含清零次数、上10次清零时的时间及电量，其判断依据为：其最后一次清零时间晚于营销档案中的表计检定入库时间，则判定该电能表在现场出现人为清零行为；

2)电能表编程记录(包含全部编程数据)；

获取表内全部编程数据，其判断依据为：其最后一次编程时间晚于营销档案中的表计检定入库时间，否则则判定该电能表在现场出现人为编程行为；

3)电能表开表盖次数(如明显与实际不符，则归类为电能表数据故障)

获取表内开表盖全部记录；其判定依据为：电能表上10次开表盖开始时间与结束时间间隔大于3s，或电能表最后一次开表盖时间晚于营销档案中的表计检定入库时间，则判定该电能表在现场出现人为开表行为；

4)电能表开端子盖(包含全部开表盖数据)

获取表内开端子盖全部记录；其判定依据为：

电能表上10次开端子盖开始时间与结束时间间隔大于3s；

电能表最后一次开表盖时间应晚于营销档案中的表计现场安装时间；

电能表开端子盖开始及结束时间间隔内，有失流现象发生；

则判定该电能表在现场出现人为开表行为；

工单生成方法采用智能化处理，能自动生成工单，自动填写电表信息；当故障诊断出故障，故障为严重故障时，就需要更换电表，用户只需填写好新电表和故障电表的信息，点击生成工单，工单生成单元就能自动制作Excel表格，自动在表格填写电表信息；最后将工单上传至营销管理系统。

Claims (1)

1.一种现场智能电能表故障诊断方法，其特征在于包括电能表的外观故障识别方法、通讯故障检测方法、数据存储和导出方法、故障判断方法、电量突变判断方法、组合误差超差判断方法、计量性能故障判断方法、接线故障判断方法、表内事件故障判断方法、待复检故障判断方法、费控单元故障判断方法、事件记录异常故障判断方法、工单生成方法：

A. 外观故障识别方法是通过调用PDA的摄像头对外观故障底度拍照，将拍好的照片上传至计量营销管理系统；摄像头对准电表，自动识别电表的故障；调用扫描头自动识别条码，获取数据；

B. 通讯故障检测方法是分别选择红外、RS485、RS232通讯方式，将对应的通道预设的波特率一个个进行循环检测，直到匹配到电表的正确的波特率，然后进行通讯；

C. 数据存储和导出方法是使用OrmLite数据库框架,进行二次封装,实现数据的自动存储，数据自动分析，自动查询、获取数据，自动得出结果功能；

D. 故障判断方法分为外观故障诊断和数据故障诊断两类；

E. 电量突变判断方法对所有的数据进行判断，当判断到的数据标识符合电量突变的判断条件；

F. 组合误差超差判断方法包括各费率电能表电能量的累加值同总电量间的误差以及三相电能表分相电能量的累加值总电量间的误差均大于标准要求；

G. 计量性能故障判断方法是在获取表内第二类数据后，鉴别电能表内简单的计量性能类故障，包括误差超差和示值不准；

H. 接线故障判断方法包括三相四线接线判断和三相三线接线判断；

I. 表内事件故障判断方法是调取电能表运行状态字分别对失压、失流等对应状态字变位情况进行判别；

J. 待复检故障判断方法是主动对需要与营销系统数据相配合的项目提出待复检申请；

K. 费控单元故障判断方法是对电费扣减异常、充值失败、身份认证失败、控制回路错误进行判断；

L. 事件记录异常故障判断方法是对电能表清零记录、电能表编程记录、电能表开表盖次数记录、电能表开端子盖记录的故障进行判断；

M. 工单生成方法是自动生成工单，自动填写电表信息，生成工单并自动制作Excel表格，自动在表格填写电表信息，最后将工单上传至营销管理系统。