一种面向对象的用电信息采集闭环仿真系统及控制方法

摘要

本发明涉及一种面向对象的用电信息采集闭环仿真系统及控制方法。系统包括仿真主站、仿真前端设备、用户端，仿真前端设备包括控制单元、电能表单元、采集器单元、集中器单元和仿真信号源单元。仿真主站形成仿真题库，将仿真命令发送给仿真前端设备；控制单元根据仿真命令对设备内单元进行仿真实现；仿真主站生成运维工单；控制单元根据故障消除对仿真过程和运维工单进行闭环。本发明的优点是能够对电能表单元、集中器单元的多种故障进行仿真，供维护人员进行模拟排查操作。仿真主站能生成运维工单供工作人员进行下载，工作人员根据运维工单对主站、仿真前端设备进行模拟操作，使受训人员能对整个采集运维业务全过程进行体验。

说明书

技术领域

本发明涉及信息仿真技术领域，尤其是涉及一种面向对象的用电信息采集闭环仿真系统及控制方法。

背景技术

电力营销系统是针对用户用电情况进行计费及服务的系统，其关键数据就是电力用户的电能表数据，包括有功电度、无功电度、功率、电流电压等。为了准确、及时地得到这些数据，电力系统设有专职的维护团队进行用电信息采集、计量的维护，通常情况下，当营销系统主站发现某个用户的用电信息异常或者通讯故障时，主站系统会自动产生一个采集闭环运维工单，运维人员通过网络登陆到主站后下载工单，根据工单内容进行后续的故障查找和排除工作，并且进行工单的闭环。

基于以上的工作流程，针对这些运维人员的培训非常必要，由此应运而生了各种仿真培训装置。

但是，目前市场上的仿真培训装置都存在着较大的局限性，主要存在以下缺点：

缺点1：未和电力营销采集闭环系统连接，仅仅能够实现现场设备的异常仿真，因而仅能够对运维人员的现场故障排查有帮助，不能帮助运维人员从采集运维闭环系统主站所提供的现象出发，分析导致这一现象的原因以及对于采集运维工单的闭环处理流程等技能。

缺点2：功能的单一性导致设备利用率较低。电力营销系统的数据正确性是由采集过程的可靠性、计量设备的准确性及各个通讯环节的实时性等诸多因素决定的，单一功能的仿真设备不能全面地展现现场实际的故障复杂性，对于运维人员的培训仅仅是局部的。

缺点3：系统性故障无法模拟。以线损异常为例，其表现为配电台区总电表用电量与各个用户用电量总加数据的差异，此时需要灵活设置总表及各个分表的电流、电压等参数，因此需要针对每块电表设置单独可设置得信号源。目前市场上的产品不能对各电表进行单独的设置，因而不能有效地实现上述异常现象的仿真。

缺点4：未进行模块化设计，结构和配线复杂，运行维护困难。

缺点5：仿真故障不能自动闭环复归，需要人工干预，导致后期设备可用性差。

发明内容

本发明主要是解决上述技术问题，提供了一种面向对象的用电信息采集闭环仿真系统及控制方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种面向对象的用电信息采集闭环仿真系统，包括仿真主站、通过网络与仿真主站连接的仿真前端设备、用户端，用户端与仿真主站连接，所述仿真前端设备包括控制单元、若干进行故障仿真的电能表单元、采集电能表信息的采集器单元、集中器单元和为电能表提供仿真信号的仿真信号源单元，每个采集器单元分别对应与一个电能表单元相连，且每个仿真信号源分别对应与一个电能表单元相连，集中器分别与各采集器单元相连，控制器分别与各采集器单元、仿真信号源单元相连，

仿真主站：保存有仿真前端设备的仿真功能，通过对仿真功能各因素进行标示形成若干仿真控制命令，随机将仿真控制命令发送给仿真前端设备，并根据仿真控制命令和仿真前端设备返回的仿真结果自动生成运维工单；

控制单元：将接收的仿真主站的控制命令转换成仿真前端设备内各单元的控制指令，通过仿真信号源单元控制电能表单元故障仿真或故障消除。本发明仿真前端设备能够对电能表单元、集中器单元的多种故障进行仿真，以供维护人员进行模拟排查操作。仿真主站还能生成运维工单供工作人员进行下载，工作人员根据运维工单对主站、仿真前端设备进行模拟操作，使得受训人员能对整个采集运维业务全过程进行体验。本发明能生成多种仿真控制指令对仿真前端设备进行故障仿真，使得在一个系统中同时实现采集、通讯、计量、线损及参数等各种不同类型故障，大大提高了设备的利用率。集中器单元为集中器加上本体故障仿真功能。采集器单元为具备仿真功能的采集器。电能表单元为正常电能表功能上加上各种电能表本体故障仿真功能。

作为一种优选方案，所述仿真前端设备还包括对信息进行显示和操作的显示单元，所述显示单元与控制单元相连。本方案中显示单元能对仿真前端设备内各电能表单元状态信息进行显示，并能供受训人员对故障进行操作，实现人机交互的功能。

作为一种优选方案，所述采集器单元包括不同型号的I型采集器和II型采集器。

作为一种优选方案，所述电能表单元包括单相电能表和三相四线电能表。

作为一种优选方案，所述仿真前端设备还包括仿真公变单元和仿真专变单元，控制单元分别与仿真公变单元、仿真专变单元相连，且仿真公变单元、仿真专变单元分别各自与一个仿真信号源单元相连，各仿真信号源单元连接到控制单元，其中仿真专变单元还分别各自与一个电能表单元相连，各电能表单元通过连接一个仿真信号源单元后分别与控制单元相连。仿真专变为专变终端加上故障仿真功能，仿真公变包括公变终端加上故障仿真功能，本方案中能对仿真专变、仿真公变进行故障仿真，供受训人员进行模拟故障排除训练。当采用集中器单元时，不需要采集器，集中器单元与电能表之间采用RS485通讯线直接连接。

一种面向对象的用电信息采集闭环仿真控制方法，包括以下步骤：

S1.仿真主站形成仿真题库，将仿真命令发送给仿真前端设备；

S2.控制单元根据仿真命令对设备内单元进行仿真实现；

S3.仿真主站生成运维工单；

S4.控制单元根据故障消除对仿真过程和运维工单进行闭环。

作为一种优选方案，步骤S1中仿真题库形成和发送的过程包括：

S11.仿真主站输入并保存仿真前端设备的仿真功能；

S12.对仿真功能根据故障现象、设备类型、故障原因进行标示，组合成若干控制命令，控制命令共同形成仿真题库；

S13.仿真主站随机将控制命令发送给仿真前端设备。

8.根据权利要求6所述的一种面向对象的用电信息采集闭环仿真控制方法，其特征是步骤S2中仿真实现的过程包括：

S21.控制单元将控制命令转化为对应仿真目标单元的控制指令，将控制指令通过仿真信号源单元发送给该仿真信号源单元；仿真目标单元包括集中器单元、仿真专变单元、仿真公变单元、I型采集器、II型采集器、三相四线电表及其对应的仿真信号源单元；

S22.仿真目标单元收到控制指令后执行指令，并将控制结果返回给控制单元；

S23.控制单元将对应仿真目标单元状态置为故障状态，并将仿真结果返回给仿真主站。

作为一种优选方案，步骤S4中闭环的过程包括：

S41.控制单元接收运维人员输入的故障清除命令，将故障清除命令转换为对应仿真目标单元的控制指令，将控制指令通过仿真信号源单元发送给该仿真目标单元；

S42.仿真目标单元收到控制指令后执行指令，并将控制结果返回给控制单元；

S43.控制单元将对应仿真目标单元状态置为正常状态，并将信息返回给仿真主站，仿真主站消除相应仿真目标单元故障状态，实现仿真故障闭环，同时仿真主站根据运维工单流程的介绍，进行运维工单闭环；

S44.在控制单元接收运维人员输入的故障复归命令同时还自动对各仿真目标单元进行扫查对比，若发现仿真目标单元参数变为正常，对相应仿真目标单元自动执行故障清除控制指令，将控制结果返回给控制单元，控制单元将对应仿真目标单元状态置为正常状态，并将信息返回给仿真主站，仿真主站消除相应仿真目标单元故障状态，实现仿真故障闭环。

作为一种优选方案，在控制单元接收到控制命令后，还包括对控制命令有效性进行判断的过程：

控制单元根据控制命令对设备ID和对象标识OI有效进行判断，在设备ID和对象标识OI都有效的情况下进入仿真实现的过程，控制命令包含仿真目标单元设备ID、对象标识OI和控制参数信息。控制参数包括动作、复归及解除故障的控制动作。检测控制命令的有效性，使得系统能准确判断接收仿真主机的信息。

因此，本发明的优点是：1.能够对电能表单元、集中器单元的多种故障进行仿真，以供维护人员进行模拟排查操作。仿真主站还能生成运维工单供工作人员进行下载，工作人员根据运维工单对主站、仿真前端设备进行模拟操作，使得受训人员能对整个采集运维业务全过程进行体验。2.本发明能生成多种仿真控制指令对仿真前端设备进行故障仿真，使得在一个系统中同时实现采集、通讯、计量、线损及参数等各种不同类型故障，大大提高了设备的利用率。3.以配电系统中配电台区为对象进行结构和设备配置，并且针对每个电能表单元配备有单独可设置的仿真信号源单元，能对各电能表单元进行单独的参数设置，可仿真诸如线损异常之类的复杂的系统性故障。4.设置显示单元，可以用于培训人员的就地操作，从而实现仿真故障的自动闭环复归，所有故障的复归不需要更改设备上的接线，保证了设备的可靠性。5.控制单元通过自动扫查设备参数，判断故障是否已被培训人员解除，并能自动解除仿真故障状态，实现参数类仿真故障的自动闭合，无需人工干预。

附图说明

附图1是本发明的一种结构框示图。

1-仿真主站 2-仿真前端设备 3-用户端 4-控制单元 5-集中器单元 6-采集器单元 7-电能表单元 8-仿真信号源单元 9-仿真公变单元 10-仿真专变单元 11-显示单元。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

一种面向对象的用电信息采集闭环仿真系统，如图1所示，包括仿真主站1、通过网络与仿真主站连接的仿真前端设备2、用户端3，用户端与仿真主站连接，仿真前端设备包括控制单元4、若干进行故障仿真的电能表单元7、采集电能表信息的采集器单元6、集中器单元5、显示单元11和为电能表提供仿真信号的仿真信号源单元8。每个采集器单元分别对应与一个电能表单元相连，且每个仿真信号源分别对应与一个电能表单元相连，集中器分别与各采集器单元相连，控制单元分别与各采集器单元、仿真信号源单元相连，显示单元分别与控制单元相连。

仿真主站：保存有仿真前端设备的仿真功能，通过对仿真功能各因素进行标示形成若干仿真控制命令，随机将仿真控制命令发送给仿真前端设备，并根据仿真控制命令和仿真前端设备返回的仿真结果自动生成运维工单；

控制单元：将接收的仿真主站的控制命令转换成仿真前端设备内各单元的控制指令，通过仿真信号源单元控制电能表单元故障仿真或故障消除。

其中采集器单元包括不同型号的I型采集器和II型采集器。电能表单元包括单相电能表和三相四线电能表。

仿真前端设备还包括仿真公变单元9和仿真专变单元10，控制单元分别与仿真公变单元、仿真专变单元相连，且仿真公变单元、仿真专变单元分别各自与一个仿真信号源单元相连，各仿真信号源单元连接到控制单元，其中仿真专变单元还分别各自与一个电能表单元相连，各电能表单元通过连接一个仿真信号源单元后分别与控制单元相连。

一种面向对象的用电信息采集闭环仿真控制方法，包括以下步骤：

S1.仿真主站形成仿真题库，将仿真命令发送给仿真前端设备；仿真题库形成和发送的过程包括：

S11.仿真主站输入并保存仿真前端设备的仿真功能；

S12.对仿真功能根据故障现象、设备类型、故障原因因素进行标示，组合成若干控制命令，控制命令共同形成仿真题库；

S13.仿真主站随机将控制命令发送给仿真前端设备。

控制单元收到控制命令后，还包括对控制命令有效性进行判断的过程：

控制单元根据控制命令对设备ID和对象标识OI有效进行判断，在设备ID和对象标识OI都有效的情况下进入仿真实现的过程，控制命令包含仿真目标单元设备ID、对象标识OI和控制参数信息。

S2.控制单元根据仿真命令对设备内单元进行仿真实现；仿真实现的过程包括：

S21.控制单元将控制命令转化为对应仿真目标单元的控制指令，将控制指令通过仿真信号源单元发送给该仿真目标单元；

S22.仿真目标单元收到控制指令后执行指令，并将控制结果返回给控制单元；

S23.控制单元将对应仿真目标单元状态置为故障状态，并将仿真结果返回给仿真主站。

S3.仿真主站生成运维工单；

S4.控制单元根据故障消除对仿真过程和运维工单进行闭环。闭环的过程包括：

S41.控制单元接收运维人员输入的故障清除命令，将故障清除命令转换为对应仿真目标单元控制指令，将控制指令通过仿真信号源单元发送给该仿真目标单元；

S42.仿真目标单元收到控制指令后执行指令，并将控制结果返回给控制单元；

S43.控制单元将对应仿真目标单元状态置为正常状态，并将信息返回给仿真主站，仿真主站消除相应仿真目标单元故障状态，实现仿真故障闭环，同时仿真主站根据运维工单流程的介绍，进行运维工单闭环；

S44.在控制单元接收运维人员输入的故障复归命令同时还自动对各仿真目标单元进行扫查对比，若发现仿真目标单元参数变为正常，对相应仿真目标单元自动执行故障清除控制指令，将控制结果返回给控制单元，控制单元将对应仿真目标单元状态置为正常状态，并将信息返回给仿真主站，仿真主站消除相应仿真目标单元故障状态，实现仿真故障闭环。

以下采用实际例子对本实施例进行说明。

仿真主站形成仿真题库，将仿真命令发送给仿真前端设备；

仿真主站输入并保存仿真前端设备的仿真功能；对仿真功能根据故障现象、设备类型、故障原因进行标示，组合成若干控制命令，控制命令共同形成仿真题库；如下表所示。

其中对象标识OI是一个4为16进制数，自高到低为OIA1、OIA2、OIB1、OIB2，对象标识OI包含了仿真目标单元的设备类型(有OIB1数字决定)的某种故障现象(由OIA1和OIA2决定)及其故障原因(由OIB2决定)。

这里以OI＝8311，仿真目标单元设备ID＝91010001为例，该对象定义为由于“终端掉电”这种“故障原因”导致的“I型集中器”这种“仿真目标设备”产生了“终端与主站无通讯”这种“故障现象”。

控制单元在接收到控制命令后，首先检查控制命令的有效性。检查该目标仿真单元设备ID和OI是否有效。

在控制命令有效后，控制单元根据仿真命令对设备内单元进行仿真实现，过程包括：

将OI＝8311所包含的“终端掉电”这种“故障现象”转化为对应于ID＝91010001这种集中器单元的仿真信号源单元的“切断三相电压输出信号”的控制指令，并将控制指令发送到仿真信号源单元。

仿真信号源单元收到控制指令后执行指令，切断其三相电压输出信号，并将控制结果返回控制单元；控制单元将设备ID＝91010001，对象OI＝8311的状态置为“故障”状态，并将仿真结果返回仿真主站。与此同时，仿真前端设备的显示单元也采用变色、闪烁等方式指示ID＝91010001这一单元发生了故障。

仿真主站根据返回的信息自动生成运维工单，培训人员通过网络访问仿真主站，调用运维工单。培训人员根据工单所描述的故障现象进行主站排查，通过调阅主站记录、中继抄表等方法基本确定故障位置，大体分析出故障原因。培训人员在仿真柜上利用万用表、采集运维闭环掌机、载波监测仪等各种辅助设备排查仿真柜上的故障原因。培训人员修改错误的参数、修改现场的错误接线、更换损坏的电表或者将断电的设备复电。

培训人员利用万用表排查出“终端掉电”仿真故障，即可以通过就地显示单元进行复归操作，控制单元接收到显示单元发来的复归命令后，即自动转化为对应于ID＝91010001这种集中器单元的仿真信号源单元的“投入三相电压输出信号”的控制指令，并将控制指令发送仿真信号源单元。仿真信号源单元收到指令后执行指令，投入其三相电压输出信号，并将控制结果返回控制单元，控制单元将仿真目标单元ID＝91010001，对象OI＝8311的状态置为“正常”态，并将仿真结果返回仿真主站。与此同时，显示单元也将ID＝91010001这一设备故障显示为正常。

而对于参数类的仿真故障，控制单元会进行自动扫查比对，一旦发现参数变为正常，则将相应的仿真故障自动复归，并上报结果，实现自动闭环。仿真前端设备已经实现了仿真故障的闭环，根据采集运维业务流程通过网络进行运维工单的闭环。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了仿真主站、仿真前端设备、用户端、控制单元等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。