电能表检定数据监控系统设计

杨菲

(西安铁路职业技术学院，陕西西安，710026)

0 引言

电能表作为我国法制的电能管理计量器具，也是一种用于电能贸易结算的计量器具，它的准确性、可靠性对于保护用户和电力企业的利益至关重要。近些年，国家实施电能分户计量与分段计价之后，电能表的可靠性直接关系到普通大众的切身利益，所以对电能表的检定就显得尤为重要。智能电能表在出厂销售前需由厂家和检定单位进行计量检定，属于国家强制检定项目，合格后方可安装入户。在使用过程中也需要进行定时检定。目前，首次检定工作都是由各检定单位与部门通过授权的方式对安装式电能表进行自我检定。并且部分地区对电能表的检定已经实现了平台一体化[6]。但检定单位的检定数据与检定结果缺乏行之有效的监管机制。

本文中设计的电能表检定数据监控系统，其功能在于掌握检定部门工作情况并实现有效监管，防止检定软件数据作弊。通过及时发现并记录作弊证据，为行政部门复核提供技术支撑与数据依据。同时记录并存储电能表检定的相关信息和数据，以备有关单位进行进一步的监督和查询。

1 电能表检定

电能表主要用于计量用电用户的所用电能，便于供电企业进行抄表、收费等工作。近些年广泛应用的智能电能表由测量单元、数据处理单元、通信单元等组成，具有电能计量、数据处理、实时检测、自动控制、信息交互等多种实用功能。我国国内多地电力部门逐渐推广分时段多费率智能式电能表，对用户所用电量进行分时计费，是我国现代智能电网中的关键工具。智能电能表是在电子式电能表的基础上发展而来的，通过实时采样的方法收集用户用电电压和电流信息，经过处理后转换为脉冲输出，利用单片机对脉冲输出进行处理显示为电量数据。同时能够及时将用户用电状况反馈给供电部门，从而提高供电稳定性和用电体验。其中，电能表本身的精度对电能计量的准确性有着非常重要的影响。为保证智能电能表能够准确、精准地工作，真实反映用户用电数据，供电企业提供的用于贸易结算的电能表必须经检定合格后方可为用户安装，且检定应在不开启出厂铅封的情况下运行。电能表统一检定既是政府的要求，也是确保电能表质量、维护消费者权益的一项重要技术措施。

电能表检定过程中，需在标准检定条件（标准温度、额定电压、额定频率等）下，按照接线图要求，对被检电能表的基本误差、起动、潜动、工频耐压。常用检定方法为标准电能表法。标准电能表法使用检定装置内部配备的高精准度的标准电能表作为主标准器测量装置实际输出的电能值，同时使用被检设备测量检定装置所属出的电能值。误差计算器接收标准电能表和被检电能表所测得电能脉冲数，依据两者的电能常数计算标准电能值和被检电能表所测电能值，比较得到被检电能表电能误差，并评定测量精度的标准偏差估计值。

电能表检定工作，应由国家质检局对检定过程统一监督。而在某区域的电能表检定中，并不由质量技术监督局直接进行检定工作，是由该地区的质量技术监督局对该地区电科院进行授权，使其具有计量授权功能，由电科院执行电能表具体检定工作，而质监局定期对电科院的检定工作进行督查，由此提高电能表检定效率与质量。对于电能表的计量准确度、规范性，应执行国家质量技术监督局颁布的电子式电能表法定计量检定规程进行，规程中对检定过程、检定方法、检定条件、检定内容都由严格的规定，从而保证不同地市、不同单位在计量检定工作中所执行的标准明确而统一。然而目前质监局对检定单位的监管工作依赖与检定单位所提交的检定报告，而对检定过程及相关数据缺乏统一有效的监管方式，难以进行数据溯源与核查。本文意在设计一种基于大数据分析的电能表检定数据监控系统，使得监管部门能够掌握检定部门检定工作状况和检定数据，从而有效监督并及时进行数据复核。

2 电能表检定数据监控方案

初步设计的电能表检定数据监控方案如下图1所示意，主要由终端电能表检定实验室与检定装置、数据传输网络、远端电能表检定数据监控中心三个部分组成。

图1 电能表检定数据监控系统示意图

通常，检定部门的一个电能表检定实验室内有多台电能表检定装置同时或分时进行大批量电能表的检定工作，随之产生大量的电能表检定数据通过计算机处理后生成检定报告。若依靠人工进行监管需要消耗大量时间和精力，且难以实现对检定数据的实时监督与随时调取，给电能表检定数据监管工作带来很大困难，检定工作过程中有可能产生漏洞。针对这个问题，本方案的初步构想即通过网络远程收集各地电能表检定装置原始检定数据，并在远端监控中心对数据进行分析、监控与保存，从而实现对电能表检定工作的有效监管。

如图1电能表检定数据监控方案示意图所示，检定装置将电能表检定原始数据通过RS232串口通讯至检定所用计算机，在实验室检定计算机内增加数据监控软件后，可在检定工作进行的同时获取原始检定数据并编码上传至实验室内的小型服务器（详见第三部分），实现检定数据的短期存储和定时通信。质量监督管理部门中设置电能表检定远程数据监控中心，监控中心服务器与检定实验室服务器通过互联网传输检定数据。实验室服务器实时上传实验室内电能表检定数据至监控中心，利用计算机进行大数据分析对比，及时发现异常数据。并且在实验室服务器内可存储短期内（一个月）的检定数据。监控中心服务器在实现接收并存储检定数据功能的同时，数据监控人员可通过计算机控制服务器调取过去一个月中任意指定电能表的检定数据、复现检定证书。从而实现监管部门对检定数据的定期核查，保证电能表检定数据的客观准确性，达到有效监督的目的。

3 终端实验室数据监控计划

终端实验室的单台电能表检定装置具有多个检表位，可同时对多块同型号规格的电能表进行检定。检定人员需要先手动将被检表的生产厂家、型号规格、出厂编号等基本信息录入检定计算机。检定装置控制程控电压/电流源输出测试电压、电流、幅值、频率、相位等。在电能表检定规程规定的负载点，三相电压与电流信号分别加至标准电能表与被试电能表。标准表提供作为测试标准的电能信息与标准脉冲数，被试电能表独立计算并输出测试脉冲。误差计算模块分别接受标准表的标准脉冲与被检表输出的测试脉冲，通过比较计算得出被检表的基本误差原始数据。电能表检定台体上的误差显示器实时显示各表位的误差信息。检定过程中需要多次检定，获取原始误差数据，再由计算机进行数据处理取平均值、计算最终误差，提高检定精度。除此之外，检定结果也与电能表安装精度、操作人员熟练程度、设备预热时间、检定设备的性能、检定方法、实验室周围环境等多种因素存在着密切关系。实际检定工作中，需要严格依照规程，加强环节控制，切实又下提高检定精确度，避免操作不当等人为因素干扰电能表检定工作的准确性。

图2 终端实验室数据监控方案

检定装置与计算机之间采用RS232串口通讯原始检定数据，计算机内安装的电能表检定软件对检定装置上传的被检电能表原始误差数据进行平均、化整等处理得到最终检定数据并生成检定报告。即检定过程原始数据仅在单台检定装置于检定计算机之间进行通信，输出数据仅为最终检定结果，如果使用计算机软件修订检定最终数据，检定过程中有可能出现监管漏洞。

本文所设计的电能表检定数据监控系统中的末端实验室监控装置只需对电能表检定装置附加监控，而无需对检定装置台体（包括标准电能表）进行改动。仅需在电能表检定所用的计算机内加装数据监控软件，在电能表检定工作过程中实时获取原始检定数据（而非计算机检定软件处理后的结果数据）。由于RS232通讯具有独占性，硬件方面还需要增加RS232分线装置，将检定装置上传至检定软件的数据同时上传至数据监控软件内，实现对电能表检定原始数据的获取。另一方面，数据监控软件也需从检定数据存储空间调取人工输入的被检表基本信息。由于电能表检定装置生产厂家较多，而各个厂家对其装置上传的原始数据编码方式不尽相同。数据监控软件需要能够有效识别原始数据并进行解码，再对电能表基本信息与原始检定数据按照指定方式进行重新编码与存储。最终将数据上传至实验室内服务器，实现数据分析与存储。

实验室内设置终端服务器用以实时获取各台计算机所上传的数据，对一个月内的检定数据进行短期存储并上传至远端数据监控中心。在接到远端数据监控中心调取某电能表检定数据的命令时，能够迅速查找并上传该电能表的原始检定数据至远端数据监控中心，以备查验，从而实现对电能表检定工作过程的高效监管和追溯。

4 应用前景

目前，电能表检定工作具有分散性大的特点。各级检定部门均在从事电能表检定工作，但各检定单位之间数据信息相对独立，监管部门仅能通过抽查极个别电能表检定结果报告来开展核查工作，难以实现有效监督。通过集中建立电能表检定数据监控系统，能够同步收集各地实验室原始检定数据，可在监控中心有效监督与复查一段时间内的电能表检定情况。从而掌握各检定部门的基本检定工作情况，提高监管电能表检定数据的可信度。同时，上级管理部门也可远程调取电能表检定信息，了解检定部门工作状态。

5 结论

根据操作规范和流程，电能表检定需要执行严格的操作，保证电能表检定结果的准确性，确保电能表检定工作顺利进行，取得理想的效果。为了提高电能表检定工作的规范程度，加强监管力度，预防检定过程中可能出现的软件数据修改作弊等违规行为，本文提出了一种针对智能电能表检定过程中检定原始数据实施监控的初步方案。通过检定计算机内安装监控软件独立获取电能表检定原始数据；在实验室内设置服务器实现数据的存储与上传；建立监控中心实施远程数据调取与证书复现等监管。该方案可有效监督检定部门日常电能表检定工作，杜绝可能出现的数据作弊等行为。