面向对象互感器自动检定系统升级改造方案研究

徐增勇，朱若岭，姜凌丽

（河南交通职业技术学院汽车学院，河南 郑州 450000）

0 引言

伴随着智能电网在世界各国的兴起和推广，“面向对象的互操作性数据交换协议”（以下简称面向对象协议）及推出，国网河南省电力公司电力科学研究院计量中心（以下简称计量中心）单三相电能表、采集终端自动化检定系统（以下简称自动化检定系统）无法完成相关的检定。因此，需要通过对自动化检定系统软硬件的升级改造，使自动化检定系统的检定/检测能力得到提升[1]。

作为省级计量中心生产调度平台的业务基础，“四线一库”的智能电表、终端及智能仓储的建设已日趋完善成熟，低压电流互感器自动化检测流水线的相关设备模块的建设较前者已有滞后，智能化的互感器电子标签自动检测设备作为互感器检定线的智能与效率的瓶颈设备，其作用与重要性愈发突出[2-3]。

计量中心“四线一库”生产自动化系统已建成，自动化流水线系统计量器具的通讯方式，采用的均是645协议和窄带载波的通讯方式，不能实现面向对象协议及宽带载波电能计量器具的检定检测[4]。

1 面向自动检定系统升级技术框架

由于面向对象协议与原645协议相比，面向对象协议的数据包大小比645协议大，面向对象协议最大数据包可以达到2K字节以上，而645最大包256字节。并且面向对象协议的并行性要求比较高。而目前的人工台采用的三级网络格式如下图1所示，对于这种设计CAN每个表位缓存空间为512字节，且数据有资源竞争，数据的吞吐量有一定程度上限制，不能满足面向对象协议的技术要求。因些需要对装置的硬件进行升级，升级方法是在装置上新增一套基于串口服务器的二级通讯网络，每个表位缓存空间为5K字节，且独立的CPU对相关数据资源进行调配，如图2所示，通讯服务器是基于网络交换机原理，适应高速、大流量、大数据包通讯，能够满足向对象协议的通讯要求[5]。

2 系统硬件设计

2.1 载波系统硬件改造方案

在原有的载波测试箱中，增加宽带载波抄控器和载波选择切换板；通道控制开关，可以为每一种载波抄控设备提供各自独立的通道，也可以多种载波抄控设备共用一组通道控制开关，但无论哪一种方式，一定要保证在非载波测试期间所有载波抄控设备与检定装置的电压回路都是开路的，保证与电能表电能误差测试系统隔离。

抄控软件通过通讯服务器与抄控设备建立通讯联系，同时，抄控软件通过通讯服务器连接通道控制模块，以选择载波通道；被选中的通道开关闭合后，与之相连的载波模块即被接入电压线路，抄控软件、通讯服务器、载波抄控模块、被检表即组成载波抄表网络[6-8]。

2.2 互感器密钥下装升级改造

互感器电子标签检测系统是一个由多硬件交互组成的系统，且硬件分布在流水线不同的地方，并通过各种数据线将各个硬件在物理上相互连接，最终通过通信协议使各硬件的信息实现互联互通。

互感器流水线电子标签检测系统由互感器电子标签密钥主机、条码扫描设备、RFID读写器和天线组成。密钥主机与检定系统通过网口采用socket的形式进行数据交互，密钥主机与检测服务器通过网口采用socket的形式进行数据交互，密钥主机与RFID读写器通过网口采用socket的形式进行数据交互。实现互感器到位检测、条码扫描、RFID标签读写、加密；互感器身份对比认证、检定数据加密存储；秘钥更新等相关业务功能，以及系统初始化配置、系统信息管理、组织机构、权限管理等非业务功能。

设备外壳以通道门的形式安装在互感器流水线上，RFID标签的读写操作在通道门内完成，门两侧的入口和出口采用铅胶皮X射线防护帘屏蔽，以减少RFID标签操作时，和相邻的互感器的互相影响。同时，天线位置和角度设计为可调安装方式，运行时以最佳的组合状态来避免互相干扰。

3 系统软件设计

软件部分主要分为两个部分，第一个部分是前端用户状态查看，第二个部分是互感器电子标签检测系统后台程序。前端用户状态查看为用户提供直观的状态视图，用户通过状态视图可以清楚了解当前互感器电子标签检测系统的检测状态，并能够查询以往的日志信息。

互感器电子标签检测系统后台程序进行具体的任务操作，将操作信息写入到本地数据库中，并将操作信息实时通知到前端用户状态查看界面。

前端显示的功能包括用户新建、修改密码、用户登录、检测日志、登录日志、系统注销、用户锁定管理、用户权限管理、工作状态监控信息、鉴定过程显示。

用户新建。管理员登录系统后，新建用户，新建的用户属于普通用户，普通用户可以查看流水线的状态信息，但不能新建用户。

工作状态监控信息。工作状态监控信息包括鉴定系统（鉴定线数据库系统）、秘钥系统、鉴定线PLC、条码PLC和RFID的操作信息。

鉴定过程显示。整个鉴定过程包括：条码标签对比、获取鉴定数据、标签身份认证、标签数据加密、写入加密数据、获取标签密钥和更新标签密钥七个部分[9-10]。

4 结论

系统对计量中心自动化检定线的单、三相电能表、采集终端、互感器流水线的软硬件升级改造，使自动化检定/检测系统能够满足“面向对象的互操作性数据交换协议”的需求同时兼容现有的645协议。对计量中心自动化检定线的单、三相电能表、采集终端、互感器流水线的通讯测试功能进行扩展，完善电能表自动检定系统检定项目，增加宽带载波的测试功能。改造低压电流互感器自动化检定流水线增加电子标签的密钥下装单元，为国网电力公司互感器计量资产的智能化及防窃电建设提供安全可靠的数据源及数据载体平台。