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摘 要：本文首先介绍采集器在现场使用中遇到的各类故障、分析故障起因，研究采集器现场模拟故障判断装置的设计方案、硬件功能模组及软件结构和作业流程。分析采集器各类故障产生时电网环境发生的变化，故障模拟装置上也能产生相应的变化或各类模拟干扰信号，在相同的测试条件下，得出采集器的最终故障原因。本实用模拟国家智能电网中用电信息采集终端，在实际的用电环境中受到各种用电负荷所产生的多种干扰信号情况下，对采集器的工作运行情况进行检测和监控。
关键词：采集器；电网环境；故障检测
国家智能电网中用电信息采集终端在现场抄收用电信息的时候，经常会遇到通信链路中断导致通信中断或者通信不稳定，无法及时抄收用电信息的情况。将“故障”采集器拆除带回计量中心检测后发现其中一部分采集器在实验室进行采集试验的状态下工作还是正常的，而有的采集器则已经损坏，不能工作了。是什么原因导致现场采集条件下，用户现场的采集器会出现现场通信中断的情况目前还不是很清楚，但是大致可以将其归纳为如下几种可能：
（1）采集器出厂质量不过关导致采集器长时间运行时会出现频繁死机情况。与大部分的电子设备一样，由于程序优化不够或电子器件本身有质量问题，在长时间的运行过程中，尤其是环境恶劣的条件下，比如高温等条件下，采集器系统会进入程序死循环或者一些信号电路不工作了，导致采集器不能正常工作。
（2）采集器装设现场电磁干扰信号很强，对内部电子电路产生很强的干扰，有高次谐波或者奇次谐波。非线性负荷时产生电网高次谐波的主要原因，也是影响电网负荷质量的一个主要因素，对电网中的负荷仪器仪表及电子设备的影响比较大，采集器也是一样，也容易受到高次谐波的干扰而导致采集器停止工作或工作不正常。
（3）有高压或浪涌。当电网遭受雷击的时候，这时电网上会瞬时叠加了一个高电压信号，虽然是瞬时性的，但是对电网设备还是有一定的危害，如果用电设备没有防过电压和浪涌穿透性电压的保护或保护起不到作用，则会损坏用电设备绝缘。而采集器就并联在电网上运行，所以采集器必须有一定的抗短时过电压及抗浪涌电压的能力。
（4）电网电压大幅度波动。当有大型用电设备如电动机等启动运行的时候所需的启动电流比较大，如大型空调、电机等，这是因为电网上的电压波动会比较大，在用电高峰期间，电网电压的幅度波动甚至还会达到20%以上。电网电压的大幅度波动也会对用电设备及采集器电子电路的部分工作造成一定的影响，甚至在电网电压低于一定值的时候，用电设备还会停止运行，采集器也不能例外。
（5）电压大幅度跌落。电网中非线性的电力负载会影响电网电压波形质量，电压跌落现象也是其中的一种，其危害是会对电子设备程序数据有冲击，干扰电子设备正常运行数据，严重时还会造成电子设备错误工作或死机。
（6）瞬变电磁场干扰。凡是有感性或者容性电力负载的地方就会有磁场，有电流流过的地方也会产生磁场，所以在我们生活的每一个地方都有磁场。由于电磁感应原理，磁场还可以相互耦合，形成电磁-磁电转换，这也是设备容易受电磁干扰的原因。
1 采集器现场模拟故障判断装置的设计思路
采集器现场模拟故障判断装置就是为了排除上述故障原因，模拟采集器在用户现场的实际用电环境，用于测量与监控采集器在受到各种模拟干扰下的工作情况，对干扰下的采集器状态进行分析。
装置的组成：带谐波功能的程控源、浪涌发生器、高压发生器、电压跌落装置、载波抄收模块、模拟主站、磁场发生器、测试软件及20工位电表与20表位采集器挂表架等一些其他的辅助功能模块。
2 技术特点
（1）组网测试，完全模拟现场环境条件运行
装置通过集中器、采集器、电能表（实际单相电能表）组网的方式对采集器进行测试，最接近现场运行方式，不但可以实际测试采集器的性能，同时还测试了集中器的性能。
（2）测试功能全面
成套模拟装置既可以进行组网测试，又可以通过载波抄控器直接对采集器进行测试。可自动进行集中抄表终端功能的测试，包括参数设置、运行数据采集、运行数据处理、任务上报、数据转发等多种测试功能。
（3）测试效率高
所有表位采用并行通信、并行测试，测试效率高。
3 采集器控制系统
采集器和单相电能表采用双路直流电源，多个采集器采集通道通过集中器集中，功率源对所有采集到的电压和电流集中运算，整个系统通信采用485总线通信。
4 采集器故障模拟系统控制说明
采集終端、功能测耗、信号源发生器通过串行485线接到24路串口服务器，再经过交换机网络通信到控制主机，串口服务器交换主机采用网络连接。
（1）GPS模块采用计算机本身带的串行口；
（2）每表位一路红外，且每个表位的红外串口是独立的；
（3）每表位两路485，且每个表位的每一路485对应串口都是独立的；
（4）耗测试仪配置前3个表位；
（5）载波模块只有一个，对应一个串行口，但是可以与每个表位通信（如果终端有载波功能的话）；
（6）信号源用一个串口，用于控制整个台子的电压。
5 结束语
采集器模拟故障系统模拟现场过电压、浪涌电压、瞬变电磁干扰等，电动机负荷电流过大引起的高次谐波等干扰条件，为采集器通信中断提供分析依据。
参考文献
[1]刘阳，于孝辉.嵌入式电力数据采集系统的设计与实现[J].厦门理工学院学报，2011，19（1）：48-51.
[2]王倩，杨经林.智能电表网络通信技术及通信协议探讨[J].山东电力技术，2012，（1）：41-44.
[3]王大宇，谭长庚.电能表及采集终端通信协议通用解析/生产算法研究[J].湖南工业大学学报，2008，22（1）：88-91.
关键词：采集器；电网环境；故障检测
国家智能电网中用电信息采集终端在现场抄收用电信息的时候，经常会遇到通信链路中断导致通信中断或者通信不稳定，无法及时抄收用电信息的情况。将“故障”采集器拆除带回计量中心检测后发现其中一部分采集器在实验室进行采集试验的状态下工作还是正常的，而有的采集器则已经损坏，不能工作了。是什么原因导致现场采集条件下，用户现场的采集器会出现现场通信中断的情况目前还不是很清楚，但是大致可以将其归纳为如下几种可能：
（1）采集器出厂质量不过关导致采集器长时间运行时会出现频繁死机情况。与大部分的电子设备一样，由于程序优化不够或电子器件本身有质量问题，在长时间的运行过程中，尤其是环境恶劣的条件下，比如高温等条件下，采集器系统会进入程序死循环或者一些信号电路不工作了，导致采集器不能正常工作。
（2）采集器装设现场电磁干扰信号很强，对内部电子电路产生很强的干扰，有高次谐波或者奇次谐波。非线性负荷时产生电网高次谐波的主要原因，也是影响电网负荷质量的一个主要因素，对电网中的负荷仪器仪表及电子设备的影响比较大，采集器也是一样，也容易受到高次谐波的干扰而导致采集器停止工作或工作不正常。
（3）有高压或浪涌。当电网遭受雷击的时候，这时电网上会瞬时叠加了一个高电压信号，虽然是瞬时性的，但是对电网设备还是有一定的危害，如果用电设备没有防过电压和浪涌穿透性电压的保护或保护起不到作用，则会损坏用电设备绝缘。而采集器就并联在电网上运行，所以采集器必须有一定的抗短时过电压及抗浪涌电压的能力。
（4）电网电压大幅度波动。当有大型用电设备如电动机等启动运行的时候所需的启动电流比较大，如大型空调、电机等，这是因为电网上的电压波动会比较大，在用电高峰期间，电网电压的幅度波动甚至还会达到20%以上。电网电压的大幅度波动也会对用电设备及采集器电子电路的部分工作造成一定的影响，甚至在电网电压低于一定值的时候，用电设备还会停止运行，采集器也不能例外。
（5）电压大幅度跌落。电网中非线性的电力负载会影响电网电压波形质量，电压跌落现象也是其中的一种，其危害是会对电子设备程序数据有冲击，干扰电子设备正常运行数据，严重时还会造成电子设备错误工作或死机。
（6）瞬变电磁场干扰。凡是有感性或者容性电力负载的地方就会有磁场，有电流流过的地方也会产生磁场，所以在我们生活的每一个地方都有磁场。由于电磁感应原理，磁场还可以相互耦合，形成电磁-磁电转换，这也是设备容易受电磁干扰的原因。
1 采集器现场模拟故障判断装置的设计思路
采集器现场模拟故障判断装置就是为了排除上述故障原因，模拟采集器在用户现场的实际用电环境，用于测量与监控采集器在受到各种模拟干扰下的工作情况，对干扰下的采集器状态进行分析。
装置的组成：带谐波功能的程控源、浪涌发生器、高压发生器、电压跌落装置、载波抄收模块、模拟主站、磁场发生器、测试软件及20工位电表与20表位采集器挂表架等一些其他的辅助功能模块。
2 技术特点
（1）组网测试，完全模拟现场环境条件运行
装置通过集中器、采集器、电能表（实际单相电能表）组网的方式对采集器进行测试，最接近现场运行方式，不但可以实际测试采集器的性能，同时还测试了集中器的性能。
（2）测试功能全面
成套模拟装置既可以进行组网测试，又可以通过载波抄控器直接对采集器进行测试。可自动进行集中抄表终端功能的测试，包括参数设置、运行数据采集、运行数据处理、任务上报、数据转发等多种测试功能。
（3）测试效率高
所有表位采用并行通信、并行测试，测试效率高。
3 采集器控制系统
采集器和单相电能表采用双路直流电源，多个采集器采集通道通过集中器集中，功率源对所有采集到的电压和电流集中运算，整个系统通信采用485总线通信。
4 采集器故障模拟系统控制说明
采集終端、功能测耗、信号源发生器通过串行485线接到24路串口服务器，再经过交换机网络通信到控制主机，串口服务器交换主机采用网络连接。
（1）GPS模块采用计算机本身带的串行口；
（2）每表位一路红外，且每个表位的红外串口是独立的；
（3）每表位两路485，且每个表位的每一路485对应串口都是独立的；
（4）耗测试仪配置前3个表位；
（5）载波模块只有一个，对应一个串行口，但是可以与每个表位通信（如果终端有载波功能的话）；
（6）信号源用一个串口，用于控制整个台子的电压。
5 结束语
采集器模拟故障系统模拟现场过电压、浪涌电压、瞬变电磁干扰等，电动机负荷电流过大引起的高次谐波等干扰条件，为采集器通信中断提供分析依据。
参考文献
[1]刘阳，于孝辉.嵌入式电力数据采集系统的设计与实现[J].厦门理工学院学报，2011，19（1）：48-51.
[2]王倩，杨经林.智能电表网络通信技术及通信协议探讨[J].山东电力技术，2012，（1）：41-44.
[3]王大宇，谭长庚.电能表及采集终端通信协议通用解析/生产算法研究[J].湖南工业大学学报，2008，22（1）：88-91.