电力计量自动化终端故障数据记录装置及记录方法
【专利摘要】本发明提供一种电力计量自动化终端故障数据记录装置及记录方法，其中，故障数据记录设备通过两根串行数据线与电力计量自动化终端通信，该装置包括控制信号监听模块，通过控制监听端口以固定的通信速率接收第一串行数据线传输的数据，并记录每一数据包的时间标志；数据信号监听模块，通过数据监听端口以变化的通信速率接收第二串行数据线传输的数据，并记录每一数据包的时间标志；数据整理模块，按照每一数据包的接收先后顺序获取数据。该记录方法是应用上述装置对电力计量自动化终端的数据进行记录。本发明可精确地记录电力计量自动化终端与电表的通信数据，以便于快速地对电力计量自动化终端进行检修。
【专利说明】电力计量自动化终端故障数据记录装置及记录方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电力计量自动化领域，具体地，是电力计量自动化终端故障数据记录装置以及故障数据记录的方法。
【背景技术】
[0002]根据国家电网公司企业标准《Q/GDW 1372.X-2013》及中国南方电网有限责任公司标准《Q/CGS 11109004-2013》定义，电力计量自动化终端主要分为负荷管理终端、配变监测计量终端、集中抄表系统集中器、厂站电能量采集终端四种类型。电能计量自动化是智能电网最核心、最关键的技术，是建设智能电网的着力点和落脚点。
[0003]按照国家电网公司及南方电网公司的技术标准规定，如图1所示，电力计量自动化终端11通过多路本地RS485串行通信端口与本地电表10通信，对本地电表10进行数据采集和集中处理，并通过无线网络上传到自动化主站12。同时，自动化主站12通过无线网络和电力计量自动化终端11通信，控制远方的电表10。电力计量自动化终端11处于通信的中间节点，起到连接本地电表10与远方主站系统的通信桥梁的作用。一旦自动化主站12发现远方电表10通信故障，需派人到电力计量自动化终端11现场进行通信故障检查，以便排查存在的通信故障并修复，实现通信恢复的目的。
[0004]然而，目前对电力计量自动化终端11进行故障排查过程存在以下诸多问题:首先，电力计量自动化终端11的RS485串行通信端口普遍使用动态跳变速率与电表10进行通信，目前尚无工具或设备可对传输速率动态跳变的RS485串行总线进行监控。其次，电力计量自动化终端11采用“多次采集，一次上送”的模式工作，即电力计量自动化终端11在本地通信是一个长时间持续的过程，很多问题无法通过检修人员在现场通过短时间的监控分析来进行通信故障定位，给现场的故障排查带来非常大的困难。
[0005]针对以上情况，人们提出了各种不同的解决方案，其共同点是提供一种通用的RS485串行端口测试仪用来检测各种通信端口，但是这些通信端口测试仪普遍存在测试不完善、浅层分析、数据监听不到位缺点，无法达到现场故障排查的目的。
【发明内容】
[0006]本发明的主要目的是提供一种有效对电力计量自动化终端的故障进行数据记录的数据记录装置。
[0007]本发明的另一目的是提供一种能够快速检测电力计量自动化终端故障的数据记录方法。
[0008]为了实现上述的主要目的，本发明提供的电力计量自动化终端故障数据记录装置，故障数据记录设备通过两根串行数据线与电力计量自动化终端通信，该装置包括:控制信号监听模块，在第一时间段内，通过控制监听端口以固定的通信速率接收第一串行数据线传输的数据，并记录每一数据包的时间标志；数据信号监听模块，在第二时间段内，通过数据监听端口以变化的通信速率接收第二串行数据线传输的数据，并记录每一数据包的时间标志；数据整理模块，根据每一数据包的时间标志按照每一数据包的接收先后顺序获取控制信号监听模块在第一时间段内所接收的数据以及数据信号监听模块在第二时间段内所接收的数据；数据存储模块，将数据整理模块获取的数据存储在存储器中。
[0009]由上述方案可见，故障数据记录设备通过两根串行数据线分别通过不同的通信速率与电力计量自动化终端通信，并且通过固定的通信速率监听控制信号数据，通过变化的通信速率监听数据信号，从而精确地监听到串行总线的数据，并且根据时间标志按时间顺序还原数据，从而获得并记录电力计量自动化终端所传输的数据，有利于对电力计量自动化终端进行故障分析。
[0010]进一步的方案是，数据信号监听模块具有通信速率调节模块，根据控制信号监听模块所接收的数据调节第二时间段内数据监听端口的通信速率。
[0011]由此可见，数据信号监听模块根据上一时间段内控制信号的数据确定下一时间段内数据监听端口的数据通信速率，并且及时调整该时间段内的数据通信速率，确保能够精确地监听该时间段内的数据。
[0012]进一步的方案是，电力计量自动化终端故障数据记录装置还包括数据删除模块，在存储器的剩余存储空间不足时，删除最先存储的数据。
[0013]由此可见，通过循环滚动记录数据的方式确保故障数据记录设备的存储器及时地记录最新的数据，满足数据记录的要求。
[0014]为实现上述的另一目的，本发明提供的电力计量自动化终端故障数据记录方法，故障数据记录设备通过两根串行数据线与电力计量自动化终端通信；该方法包括:控制信号监听步骤，在第一时间段内，通过控制监听端口以固定的通信速率接收第一串行数据线传输的数据，并记录每一数据包的时间标志；数据信号监听步骤，在第二时间段内，通过数据监听端口以变化的通信速率接收第二串行数据线传输的数据，并记录每一数据包的时间标志；数据整理步骤，根据每一数据包的时间标志按照每一数据包的接收先后顺序获取控制信号监听步骤中第二时间段内所接收的数据以及数据信号监听步骤中第二时间段内所接收的数据；数据存储步骤，将数据整理模块获取的数据存储在存储器中。
[0015]由上述方案可见，故障数据记录设备通过两根串行数据线接收电力计量自动化终端的通信数据，且控制监听端口以固定的通信速率监听数据，数据监听端口根据控制监听端口所监听的数据，以变化的通信速率监听数据，确保以合适的通信速率监听数据，获得正确的通信数据，现在检修人员可以在短时间内查找出故障点，有利于电力计量自动化终端的快速检修。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是现有电力计量自动化终端与电表、自动化主站的连接框图。
[0017]图2是应用本发明的故障数据记录设备与电表的连接框图。
[0018]图3是本发明电力计量自动化故障数据记录装置实施例的结构框图。
[0019]图4是本发明电力计量自动化故障数据记录方法实施例的流程图。
[0020]图5是应用本发明电力计量自动化故障数据记录方法实施例时串行总线、控制信号端口与数据信号端口的通信速率示意图。
[0021]以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
【具体实施方式】
[0022]本发明的电力计量自动化终端故障数据记录装置是应用在故障数据记录设备上的软件程序，电力计量自动化终端故障数据记录方法是故障数据记录设备对电力计量自动化终端的数据进行记录的方法。
[0023]参见图2，电力计量自动化终端11通过RS485串行数据总线与电表10通信，而故障数据记录设备20通过两根RS485总线与电表10通信，并且监听、记录电表10的通信数据，从而获取电力计量自动化终端11的通信数据。一旦电力计量自动化终端11与电表10之间的通信数据发生故障，可以根据故障数据记录设备20快速地查找故障点，从而快速地对电力计量自动化终端11进行检修。
[0024]故障数据记录设备20为一个便携式设备，其具有金属制成的壳体，壳体内设有控制器23等电子元器件，并且可以与故障数据分析计算机27等设备进行通信。
[0025]故障数据记录设备20内设有两个监听端口，分别是控制监听端口 21以及数据监听端口 22，控制监听端口 21通过一根RS485串行数据线连接至电表10，以固定的通信速率与电表10通信，数据监听端口 22通过另一根RS485串行数据线连接至电表10，以变化的通信速率与电表通信。
[0026]故障数据记录设备20内设有控制器23，接收控制监听端口 21、数据监听端口 22所监听获得的数据，并将获得的数据进行处理，获得电表10与电力计量自动化终端11之间的原始通信数据，并将原始通信数据存储在存储器24内。
[0027]此外，故障数据记录设备20还设有无线通信模块26等，用于与故障数据分析计算机27通信，通过无线传输的方式将监听的数据传输至故障数据分析计算机27，故障数据分析计算机27对接收的数据进行分析，判断电表10与电力记录自动化终端11之间出现通信故障的原因。故障数据分析计算机27可以为远程计算机，也可以是便携式笔记本计算机等。
[0028]此外，故障数据记录设备20还可以与外置的存储设备连接，如SD存储器28等，因此故障数据记录设备20上设置与SD存储器28连接的卡槽，SD存储器28可以插入到该卡槽内。
[0029]参见图3，电力计量自动化终端故障数据记录装置为运行在故障数据记录设备20上的软件程序，其包括控制信号监听模块31、数据信号监听模块32、数据存储模块34、数据删除模块35以及数据发送模块36、数据整理模块38，其中数据信号监听模块32内设置有通信速率调节模块33。
[0030]控制信号监听模块31控制控制监听端口 21以固定的通信速率监听电表10的数据，电表10的通信数据是一包一包地传输的，控制信号监听模块31所监听的数据也是一包一包的数据。为了识别每一包数据的先后顺序，控制信号监听模块31记录每一包所监听的数据的时间标志。
[0031]数据信号监听模块32以变化的通信速率监听电表10的数据，其监听的通信速率由通信速率调节模块33控制。通信速率调节模块33根据控制信号监听模块31所监听的数据确定下一时间段内，数据信号监听模块32监听的通信速率，从而改变该时间段内通信速率，以确保精确地监听电表10的通信数据。当然，数据信号监听模块32也记录每一包数据的时间标志。
[0032]数据存储模块34存储控制信号监听模块31、数据信号监听模块32所获得的数据，将获得的数据存储在存储器内。数据删除模块35用于判断存储器是否剩余有足够的存储空间，如果判断存储器存储空间不足，则删除最先存储的数据，以释放存储空间存储新的数据。因此，故障数据记录设备是以滚动循环存储方式存储数据。
[0033]数据发送模块36用于将数据发送至故障数据分析计算机27，如通过无线通信模块26等传输数据，因此数据是通过无线方式传输的。当然，实际应用时，故障数据记录设备20也可以通过有线方式向障数据分析计算机27传输数据。
[0034]数据整理模块38用于对控制信号监听模块31、数据信号监听模块33所监听的数据进行整理，包括根据每一数据包的时间标志按照数据包的发送先后顺序还原电表10与电力计量自动化终端11之间的通信数据。
[0035]参见图4，使用故障数据记录设备对电表10的通信数据进行监听时，首先执行步骤SI，在第一时间段内以固定的通信速率监听控制信号。参见图5，电表10与电力计量自动化终端之间的通信数据在不同的时间段内是以不同的通信速率进行通信的，也就是跳变速率。例如，在Tl与T2之间的时间段内，电表10与电力记录自动化终端11之间的数据通信速率为300bps，该时间段为第一时间段，电表10与电力计量自动化终端11之间的通信数据为控制信号。在T2至T3时间段内，电表10与电力记录自动化终端11之间的数据通信速率为9600bps，该时间段为第二时间段，电表10与电力计量自动化终端11之间的通信数据为数据信号。在T3与T4之间的时间段内，电表10与电力记录自动化终端11之间的数据通信速率为300bps，该时间段又是第一时间段，电表10与电力计量自动化终端11之间的通信数据为控制信号。在T4至T5时间段内，电表10与电力记录自动化终端11之间的数据通信速率为19200bps，该时间段又是第二时间段，电表10与电力计量自动化终端11之间的通信数据为数据信号。如此循环，电表10与电力计量自动化终端11之间的通信是控制信号与数据信号间隔地传输，且控制信号的传输速率恒定，均为300bps，而数据信号的通信速率则根据IEC-62056-21的传输协议规定，使用跳变的速率进行通信。并且，第一时间段内控制信号包含有接下来的第二时间段内数据信号的通信速率。
[0036]可见，本发明所指的第一时间段是电表10与电力计量自动化终端11相互通信的数据为控制信号的时间段，该时间段内电表10与电力计量自动化终端11的通信速率为恒定的速率，如300bps。本发明所指的第二时间段是电表10与电力计量自动化终端11相互通信的数据为数据信号的时间段，该时间段内电表10与电力计量自动化终端11的通信速率为变化的速率，如9600bps或者19200bps等。并且，第一时间段或者第二时间段通信结束时，电表10与电力计量自动化终端11的通信数据包含有结束标志，控制器23根据该结束标志来确定第一时间段与第二时间段的结束时间。
[0037]因此，步骤SI中，控制信号监听模块31通过控制监听端口 21以300bps的通信速率监听电表10的通信数据，并且记录每一数据包的时间标志。然后，通信速率调节模块33根据控制信号数据获取接下来的第二时间段内电表10与电力计量自动化终端11之间的数据传输速率，并执行步骤S2，调节数据监听端口 22的通信速率，如9600bps或者19200bps。
[0038]接着，数据信号监听模块32通过数据监听端口 22以调节后的通信速率监听第二时间段内电表10与电力计量自动化终端11之间的通信数据，并且记录每一数据包的时间
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[0039]在获取一段时间的多个数据包后，故障数据记录设备执行步骤S4，数据整理模块38根据时间标志的先后顺序获取多个数据包的数据，即将多个数据包的数据以电表10发送的先后顺序排列，从而获得电表10的原始通信数据，如图5所示的还原数据。数据整理模块38获取的数据是控制信号监听模块31在第一时间段内所监听的数据以及数据信号监听模块32在第二时间段内所监听的数据，这些数据是电表10与电力计量自动化终端11之间的真实通信数据。
[0040]然后，数据存储模块34执行步骤S5，将获得的数据存储在存储器内，并且执行步骤S6，判断存储器的剩余存储空间是否不足，如剩余的存储空间不足，则执行步骤S8,删除最先存储的数据，也就删除电表10最早发送的数据，从而释放存储空间。最后，故障数据记录设备执行步骤S7，判断监听是否结束，如监听结束，则结束监听操作，否则，返回执行步骤SI，继续在下一个第一时间段内监听控制信号，直至监听完毕。
[0041]当然，故障数据记录设备20还可以将存储的数据发送至故障数据分析计算机27，以便于检修人员通过故障数据分析计算机27对数据进行分析。此外，故障数据记录设备20也可以将存储的数据发送至外部的存储设备，如SD存储器28等。
[0042]由于故障数据记录设备20通过两个不同的监听端口分别监听电表10的控制信号与数据信号，且两个监听端口的通信速率不相同，在第一时间段内以固定的300bps监听控制信号，可以精确获得控制信号的数据，在第二时间段内以变化的通信速率监听，且第二时间段的通信速率根据上一个第一时间段内所监听的控制信号的数据来确定，从而确保第二时间段内监听的通信速率与电表10传输数据的通信速率一致，从而获得第二时间段内精确地数据。
[0043]可见，通过故障数据记录设备20可以准确获取电表10与电力计量自动化终端11之间的通信数据，包括控制信号与数据信号，一旦电力计量自动化终端11与电表10之间的通信出现故障，可以及时分析故障数据记录设备20所记录的数据，检修人员可以现场快速地对故障点进行分析。
[0044]当然，上述实施例仅是本发明优选的实施方式，实际应用时还可以有更多的变化，例如故障数据记录设备不采用滚动循环存储的方式存储数据，而是将数据实时地上传至后台的服务器，这样的改变并不影响本发明的实施。
[0045]最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，如控制监听端口与数据监听端口的通信速率的改变、外置存储器类型的改变等变化也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1.电力计量自动化终端故障数据记录装置，故障数据记录设备通过两根串行数据线与电表通信； 其特征在于，该装置包括: 控制信号监听模块，在第一时间段内，通过控制监听端口以固定的通信速率接收第一串行数据线传输的数据，并记录每一数据包的时间标志； 数据信号监听模块，在第二时间段内，通过数据监听端口以变化的通信速率接收第二串行数据线传输的数据，并记录每一数据包的时间标志； 数据整理模块，根据每一所述数据包的时间标志按照每一所述数据包的接收先后顺序获取所述控制信号监听模块在所述第一时间段内所接收的数据以及所述数据信号监听模块在所述第二时间段内所接收的数据； 数据存储模块，将数据整理模块获取的数据存储在存储器中。
2.根据权利要求1所述的电力计量自动化终端故障数据记录装置，其特征在于: 所述数据信号监听模块具有通信速率调节模块，根据所述控制信号监听模块所接收的数据调节所述第二时间段内所述数据监听端口的通信速率。
3.根据权利要求1或2所述的电力计量自动化终端故障数据记录装置，其特征在于: 还包括数据删除模块，在所述存储器的剩余存储空间不足时，删除最先存储的数据。
4.根据权利要求1或2所述的电力计量自动化终端故障数据记录装置，其特征在于: 还设有数据发送模块，将所述存储器所存储的数据发送至故障数据分析计算机。
5.电力计量自动化终端故障数据记录方法，故障数据记录设备通过两根串行数据线与电表通信； 其特征在于，该方法包括: 控制信号监听步骤，在第一时间段内，通过控制监听端口以固定的通信速率接收第一串行数据线传输的数据，并记录每一数据包的时间标志； 数据信号监听步骤，在第二时间段内，通过数据监听端口以变化的通信速率接收第二串行数据线传输的数据，并记录每一数据包的时间标志； 数据整理步骤，根据每一所述数据包的时间标志按照每一所述数据包的接收先后顺序获取所述控制信号监听步骤中所述第一时间段内所接收的数据以及所述数据信号监听步骤中所述第二时间段内所接收的数据； 数据存储步骤，将数据整理模块获取的数据存储在存储器中。
6.根据权利要求5所述的电力计量自动化终端故障数据记录方法，其特征在于: 所述数据信号监听步骤包括通信速率调节步骤，根据所述控制信号监听模块所接收的数据调节所述第二时间段内所述数据监听端口的通信速率。
7.根据权利要求5或6所述的电力计量自动化终端故障数据记录方法，其特征在于: 还包括数据删除步骤，在所述存储器的剩余存储空间不足时，删除最先存储的数据。
8.根据权利要求5或6所述的电力计量自动化终端故障数据记录方法，其特征在于: 还设有数据发送步骤，将所述存储器所存储的数据发送至故障数据分析计算机。
9.根据权利要求5或6所述的电力计量自动化终端故障数据记录方法，其特征在于: 所述数据存储步骤中，将数据存储在故障数据记录设备以外的外部存储器。
【文档编号】G01R31/00GK104483564SQ201410717395
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月2日 优先权日:2014年12月2日
【发明者】王鹏, 傅子明, 刘孚智, 邱南阳, 潘国强, 彭策 申请人:广东电网有限责任公司佛山供电局