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摘要：目前，生产站场在用自动计量系统，长时间不间断运行，计量系统数据传送故障发生较频繁，故障处理耗费时间长，维护工作量增加，严重时延误站场生产正常运行等现状，针对引起数据传送故障的相关因素对计量系统数据传送故障成因进行研究。
关键词：自动计量系统；通讯转换模块；数据采集模块；数据计量模块
引言：本文应用现有的智能化仪表、工业控制计算机、PLC（可编程控制器）或RTU（智能远程终端）等仪器设备组成自动计量系统。实现对管输天然气流量准确性自动计量，广泛应用于天然气集配气站及管道计量站，为管输气体计量自动化控制更加便利，系统设计不足、施工不规范、环境因素影响和运行维护不当等原因都会造成计量仪表与室内工控机出现数据传送故障，从而影响自动计量系统稳定运行，在一定程度上造成不必要的天然气输差。因此，对计量系统数据传送故障成因开展分析研究，找出相应的行之有效的改进措施，以达到提高自动计量系统运行稳定性。
1自动计量系统组成
自动计量系统根据组成和功能可大致分为三个部分：参数检测与变换单元；通讯与连接单元；流量计算数据处理单元。
1.1参数检测与变换单元
参数检测与变换单元主要完成天然气集输过程中的工艺参数，如压力、温度、流量（差压）和天然气组分等的实时检测，并转换成各种模拟或数字信号的仪表。这个单元可以是一台组合式多参数仪表，也可以由多台具有不同功能的仪表组成。组合式的常见有带温压补偿的智能流量计、FloBoss103流量管理器、多参数变送器、压力变送器、差压变送器和温度变送器等，分体式的有压力变送器、差压变送器、温度变送器、流量传感器等。
1.2通讯与连接单元
通讯与连接单元主要指将现场信号采集和变换单元与控制室的数据处理单元连接起来的部分，包括通讯连接电缆、模数转换模块、通讯转换模块、数据采集模块等设备。现场大量使用RS485卡、PCI多串口卡、HartModem、RS485－RS232转换模块、频率计数模块、RTD转换模块等。
1.3流量计算数据处理单元
流量计算数据处理单元主要指天然气流量计算、数据处理、数据存储等设备。如工业控制计算机、流量管理器、流量计算机、流量积算仪、PLC、RTU等。这部分主要安装在集输站场的中控室，还包括系统供电、网络通讯等设备。
2系统结构
基于PLC的天然气计量系统采用三级结构设计：现场设备级、站场PLC控制级和网络监控级，采用计量仪器仪表+PLC系统+远端计量服务器（中控室计量工控机）的计量模式。位于流程区的计量仪器仪表属于现场设备级，位于站场中控室的PLC系统和计量工控机属于站场控制级，完成站场计量仪器仪表输出信号的采集、数据处理和显示，同时也完成对自动化仪表运行参数的设置；最上层是远端计量服务器，服务器通过Intranet接收各站场PLC系统上传的计量数据，通过Web在线监控系统实现对现场计量数据的实时分析和监控管理，属于网络监控级。
3存在问题
3.1自动计量系统软、硬件环节：如通讯板卡端口压降因素、接地装置影响因素、通讯波特率参数因素等引起计量数据传输波动大；
3.2针对引起自动计量系统数据传送故障的流量计管理单元的影响因素，研究相应的解决措施；
3.3针对引起自动计量系统数据传送故障的通讯与连接单元的影响因素，研究相应的解决措施。
4实施措施：
4.1降低回路阻抗
在改善电压互感器二次回路压降问题时，则需要重点对二次回路阻抗进行关注，二次回路阻抗主要包括导线阻抗、接插元件内阻和接触电阻三个部分，这三个部分要想对其导线阻抗进行降低，则需要通过增加导线截面积来实现。而在这其中，接插元件的内阻是处于固定状况的，不会发生变化，而占主导地位的是接触电阻，但其具有较大的随机性，所以具体的降低阻抗的方案可以如下设计：通过对电压互感器二次回路的导线进行更换，选择截面积更大的导线。由于接插元件阻抗具有不变性，所以可以利用定期对接插元件及接头进行打磨，从而尽可能的减少接触阻抗，令二次回路阻抗的数值尽可能减小。
4.2减小回路电流
一般情况下，电压互感器二次计量绕组与保护绕组是分开的，计量绕组负载为电能表等，负载电流小于200mA，因而现场测试若发现电压互感器一次回路电流大于200mA时，可采取以下措施减小电流：（1）采用专用计量回路。目前电压互感器二次一般有多个绕组，且计量绕组与保护绕组各自独立。否则电压互感器二次回路电流较大。（2）单独引出电能表。专用电缆对于计量绕组表计较多的情况，即使该绕组负载电流较大，但通过专用电缆的电流因只有电能表计的负载而减小，因而电能表计回路的电压互感器二次回路压降也较小。（3）选用多绕组的电压互感器。对于新建或改造电压互感器的情况，有的电压互感器有两个二次主绕组和1个辅助绕组，可取主绕组中的1个作为电能计量专用二次绕组，这样该回路因只接有电能表而使电流较小，从而压降也较小。（4）电能表计端并接补偿电容。由于感应式电能表电压回路为电压线圈，电抗值较大，使得流过电压线圈的电流即电压互感器二次回路电流无功分量较大，电压互感器二次回路负载功率因数较低。
4.3电流跟踪式
电流跟踪式补偿器基本原理是利用电子线路通过对电压互感器二次回路电流的跟踪产生一个与二次回路阻抗大小相等的负阻抗，最终使二次回路总阻抗等效为零。这样，即使有PT二次回路电流的存在，由于回路阻抗为零，压降也为零。由于二次回路总阻抗等效为零，可以保持压降为零。但对于二次回路阻抗变化的情况，则不能自动跟踪，也就是说，如果熔体电阻或接点接触电阻发生改变，则回路等效阻抗不为零，这是该补偿器的局限性。
4.4电压跟踪式
电压跟踪式补偿器的原理是通过一取样电缆，将电压互感器二次端电压信号与电能表计端电压信号进行比较，以产生一个与二次回路压降大小相等，方向相反的电压叠加于电压互感器二次回路，使电压互感器二次回路电压降等效为零。当电压互感器二次回路电流或阻抗改变导致回路电压改变时，补偿器自动跟踪压降的变化并产生相应变化的补偿电压叠加于电压互感器二次回路，以保持回路压降始终为零。因而这种补偿器几乎适用于所有场合，唯一不足的是需同时敷设一条从电压互感器二次端电压信号取样的电缆。
4.5其他方法
对于电压互感器二次压降问题的解决可以采取一些临时性的措施，如将安装在二次回路上的元器件取消，也可以对电压互感器进行定值补偿。在临时性的降压解决时，还有利用电能表调快的方法来解决的，但此种方法是违背电能计量管理规定的，所以不宜在解决二次压降问题时进行应用。加快设备的更新换代，使变压器、母线保护的微机化，改善电压回路的运行条件，总结运行实际情况，在设计选型和订货环节就使用运行情况良好的开断设备（隔离刀闸辅助触点、空开、切换继电器）。使用具有磁保持的切换继电器，防止由于隔离开关辅助触点运行中接触不良而使继电器失磁。
结束语
现场运用效果明显。自动计量系统数据传送故障率整体下降15%，大大减少了因站场自动计量系统各环节故障造成的无数据传输、信息网络不通畅、信息不完整等现象的发生频次，缓解了故障处理时间长、计量技术人员现场维护工作量较大等问题，解决了自动计量系统运行的稳定性。
参考文献：
[1]SY/T6143--2004用标准孔板流量计测量天然气流量。
[2]ROCLINK800专用软件使用细则。
[3]PLC系统使用规程。
[4]FloBoss103管理流量器使用说明书。