低壓遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)的組成及其應(yīng)用前景*

王 強(qiáng)

（國(guó)網(wǎng)浙江安吉縣供電公司，浙江 安吉 313300）

0 引言

為認(rèn)真貫徹落實(shí)國(guó)家電網(wǎng)公司提出的“大力建設(shè)用電信息采集系統(tǒng)”，浙江省電力公司結(jié)合浙江電網(wǎng)實(shí)際情況，于2010年2月26日下發(fā)了《關(guān)于加快推進(jìn)居民用戶智能用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)的實(shí)施意見(jiàn)》，全面開(kāi)展浙江省電力公司用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè).在上述背景下，根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司《關(guān)于加快用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)的意見(jiàn)》以及省公司的要求，安吉縣供電局結(jié)合現(xiàn)狀，制定了“用電信息采集系統(tǒng)”2011年建設(shè)方案，以完成“全采集、全覆蓋、全費(fèi)控”的用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo).

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

目前低壓用戶集中抄表系統(tǒng)主要完成電能量數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和處理，為電能量計(jì)費(fèi)和用電管理系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù).它通常由電能量數(shù)據(jù)采集模塊（采集終端）、安裝于配變臺(tái)區(qū)的數(shù)據(jù)集中器、管理中心的主站以及信道組成，如圖1所示.

圖1 低壓用戶集中抄表系統(tǒng)圖

2 組建方案

安吉縣供電局目前針對(duì)低壓集抄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案大致有以下二種：RS485總線式集中抄表系統(tǒng)，低壓電力線載波式集中抄表系統(tǒng).

2.1 RS485總線式抄表方案

系統(tǒng)特點(diǎn)：抄表系統(tǒng)由主站、采集終端、電表組成.系統(tǒng)的主站與無(wú)線采集器之間通過(guò)無(wú)線公網(wǎng)來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，采集器與采集終端之間采用RS485總線通信方式組建抄表網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字采集終端通過(guò)RS485總線和電表連接，脈沖采集終端每個(gè)脈沖端口只能接一塊脈沖表（見(jiàn)圖2）.

突出特點(diǎn)：系統(tǒng)采用RS485專線通信，抄表速度快，通信可靠，可以保證每天24h的實(shí)時(shí)通信，為目前最穩(wěn)定可靠的系統(tǒng).

計(jì)量方面：系統(tǒng)采用一體化的RS485表，電表計(jì)量精度高，通信的時(shí)候能直接讀取電表的內(nèi)存電能量數(shù)據(jù)，避免了電能量的二次計(jì)量.

適用范圍：由于系統(tǒng)需要鋪“485”二次線路，所以適用于電表集中安裝、工程施工方便、容易鋪設(shè)“485”二次線路的小區(qū)，如新小區(qū)的話可以建議在建設(shè)過(guò)程中先附設(shè)“485”二次線路.

圖2 RS485總線式抄表系統(tǒng)圖

2.2 電力線載波抄表方案

系統(tǒng)特點(diǎn)：抄表系統(tǒng)由主站、集中器、載波式電能表組成.系統(tǒng)的主站與集中器之間通過(guò)PSTN公用電話網(wǎng)來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，集中器與表計(jì)之間采用低壓電力線載波通信方式組建抄表網(wǎng)絡(luò)（見(jiàn)圖3）.

突出特點(diǎn)：系統(tǒng)采用電力線載波通信，無(wú)需架設(shè)額外的通信線路，載波表只需要接上電源即可，工程施工和日后的系統(tǒng)維護(hù)方便.適用那些對(duì)遠(yuǎn)程停送電實(shí)時(shí)性要求不高、電表分散、工程施工難度大的地方.

計(jì)量方面：系統(tǒng)采用一體化的電力線載波表，電表計(jì)量精度高，通信的時(shí)候直接讀取電表的內(nèi)存電能量數(shù)據(jù)，避免了電能量的二次計(jì)量.

適用范圍：由于現(xiàn)場(chǎng)條件下電力線存在有斷續(xù)的尖峰噪聲干擾、負(fù)載阻抗隨機(jī)變化和信號(hào)衰減強(qiáng)烈，因此電力線的通信條件非常惡劣.不同的時(shí)間，不同的地點(diǎn)，不同的調(diào)試方法，都有可能導(dǎo)致低壓電力線載波通信實(shí)時(shí)性和可靠性有很大的差異.

目前電力線通信技術(shù)依然在發(fā)展階段，尚不能保證實(shí)時(shí)通信，所以系統(tǒng)適用那些不需要遠(yuǎn)程停送電功能、月用電量少、電表特別分散、工程施工難度很大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村地區(qū).

圖3 總線式抄表系統(tǒng)系統(tǒng)圖

3 實(shí)用分析

結(jié)合以上對(duì)集抄系統(tǒng)組建方案的探討，我們可以看出每種方案均存在各自的優(yōu)勢(shì)和不足.在實(shí)際建設(shè)中，可以根據(jù)客觀環(huán)境和用戶重要性，采用不同的實(shí)施方案：對(duì)于實(shí)時(shí)性要求不高、比較分散的用戶，可以低壓電力線載波抄表方案；對(duì)于有較高實(shí)時(shí)性要求、集中裝表、允許明線敷設(shè)的小區(qū)可采用RS485總線抄表方案.具體情況可具體分析，區(qū)別對(duì)待.

4 運(yùn)行效果

以杭垓供電營(yíng)業(yè)所及孝豐供電營(yíng)業(yè)所試點(diǎn)的56個(gè)臺(tái)區(qū)3 500戶用戶為列，改造前，該小區(qū)共有居民及配套商業(yè)、一般工商業(yè)3 500戶，每月5日供電部門(mén)都要派8名抄表員用3 h對(duì)該這些臺(tái)區(qū)用戶進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抄表.同時(shí)一些居民、商鋪等經(jīng)常不在家，給供電管理帶來(lái)一定的壓力.

改造后，針對(duì)這些臺(tái)區(qū)用戶的客觀實(shí)際，采用低壓電力載波技術(shù)進(jìn)行低壓抄表系統(tǒng)建設(shè).由于系統(tǒng)抄表速度較快，因此每月5日上午9點(diǎn)，供電營(yíng)抄表員只需點(diǎn)擊進(jìn)入“低壓遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)選中這些臺(tái)區(qū)點(diǎn)擊“抄表”按鈕，2分鐘后，這些臺(tái)區(qū)所有3 500戶電表信息：用戶資料（姓名、地址、表碼、電度、用電狀況等）就一一顯示在主站電腦屏幕上了，相比之下抄表效率有了明顯的提高.

同時(shí)，系統(tǒng)集成了完善的遠(yuǎn)程停／送電、電表預(yù)付費(fèi)、防竊電及計(jì)量故障報(bào)警等功能，供電營(yíng)抄管理人員只需在營(yíng)業(yè)大廳對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的參數(shù)設(shè)置，即可瞬間完成傳統(tǒng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力地人工停電催費(fèi)、竊電監(jiān)測(cè)、計(jì)量裝置檢查等煩瑣工作.尤其值得一提的是，主站計(jì)算機(jī)操作完全避免了電力工作人員帶電現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)形成的安全隱患.

系統(tǒng)對(duì)所采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)亦具有強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)分析功能，不但能夠快捷地進(jìn)行臺(tái)區(qū)線損分析，而且能夠進(jìn)行各相線損分析，方便供電部門(mén)及時(shí)進(jìn)行三相負(fù)荷調(diào)整，以利于進(jìn)一步節(jié)能降耗提高效益.系統(tǒng)所配置的集中器具備完善的單片機(jī)功能，可以對(duì)所轄各只電能表實(shí)現(xiàn)全過(guò)程實(shí)時(shí)管理，包括用電量、相零電流平衡度、預(yù)存電費(fèi)余額、最大負(fù)荷及需量等等，并可依據(jù)程序設(shè)定對(duì)不正常數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳主站計(jì)算機(jī)，這一點(diǎn)頗有點(diǎn)象“黑匣子”的作用，給供電部門(mén)深化營(yíng)銷管理提供了廣闊的技術(shù)平臺(tái).

5 有待解決的問(wèn)題

目前，一些低壓電力用戶集中抄表系統(tǒng)已入網(wǎng)試運(yùn)行1年多，從試運(yùn)行的情況看，運(yùn)行可靠性尚不能滿足推廣使用的需求.在推廣應(yīng)用時(shí)要重視影響數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的一些問(wèn)題.

5.1 系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)

低壓電力用戶的集中抄表，由于其涉及面廣、采集的數(shù)據(jù)量大，目前處于小范圍試用階段.一個(gè)地區(qū)的集中抄表系統(tǒng)與負(fù)荷管理、用電管理和配網(wǎng)管理等密切相關(guān).在由點(diǎn)到面推廣的過(guò)程中應(yīng)做好系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，要考慮系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的信道選擇.

由于配電網(wǎng)上的干擾和信號(hào)傳輸衰減特性與配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、負(fù)載特性密切相關(guān)，且有明顯的時(shí)域特性.因此，為了使電力線載波集中抄表系統(tǒng)在配電網(wǎng)絡(luò)上能穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，應(yīng)在系統(tǒng)安裝前對(duì)傳輸信號(hào)的電力網(wǎng)絡(luò)的干擾特性進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果選擇信號(hào)的傳輸頻帶在網(wǎng)上干擾較低的產(chǎn)品.個(gè)別配電網(wǎng)干擾較嚴(yán)重的用戶，應(yīng)采用專線.由于補(bǔ)償電容器對(duì)高頻信號(hào)造成很大衰減，安裝的電力線載波設(shè)備應(yīng)與補(bǔ)償電容器有一定的距離.同時(shí)要注意同一中壓網(wǎng)上的不同電力線載波設(shè)備的相互影響.

5.2 傳輸規(guī)約

低壓電力用戶集中抄表系統(tǒng)采集的電能數(shù)據(jù)量大，實(shí)時(shí)性要求較低，但準(zhǔn)確度要求高.因此為提高信息的傳輸效率，一般采用批次數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約.對(duì)報(bào)文的傳送采用冗余編碼以提高檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力.對(duì)于電力線載波通信，由于它的誤碼率較一般信道高，IEC正在制訂的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提出采用短幀傳送，以提高傳輸成功率.

5.3 配電網(wǎng)絡(luò)資源管理

國(guó)內(nèi)目前的電力載波集中抄表系統(tǒng)中采用的調(diào)制技術(shù)主要有窄頻和擴(kuò)頻兩種方式，使用頻帶范圍為7 k Hz～400 k Hz，幾乎占用了國(guó)內(nèi)電力線載波允許的整個(gè)頻帶.由于利用配電網(wǎng)作為通信資源正在受到供電企業(yè)、物業(yè)部門(mén)等廣泛的關(guān)注，國(guó)內(nèi)外正在研究將低壓配電網(wǎng)作為高速數(shù)據(jù)信息傳輸通信網(wǎng)絡(luò).所以為了充分、合理利用好配電網(wǎng)作為通信介質(zhì)這一資源，我國(guó)有關(guān)方面應(yīng)盡快解決如下問(wèn)題：

（1）利用配電網(wǎng)傳輸信息，即在配電網(wǎng)上又疊加一高頻信號(hào)，意味著多了一個(gè)諧波源，為此，應(yīng)對(duì)耦合到電網(wǎng)上的高頻信號(hào)的電平加以限制，保證用電設(shè)備和通信設(shè)施不受影響.

（2）配電網(wǎng)為公用網(wǎng)絡(luò)，使用方便.但必須對(duì)不同用途的信息傳輸設(shè)備所選用的工作頻段進(jìn)行嚴(yán)格管理，制訂管理法規(guī)，做到有序遵章使用，避免不同系統(tǒng)相互間的干擾.

（3）我國(guó)低壓配電網(wǎng)上各種民用和工業(yè)電氣設(shè)備產(chǎn)生的諧波對(duì)電網(wǎng)污染嚴(yán)重，影響到配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行質(zhì)量和利用配電網(wǎng)傳輸信息的可靠性，必須盡早制訂有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和采取相應(yīng)措施，使配電網(wǎng)得到充分綜合利用.

從低壓集中抄表系統(tǒng)開(kāi)發(fā)起，湖州市地區(qū)首先進(jìn)行低壓采集系統(tǒng)建設(shè)，截止到2011年12月份，達(dá)到了全覆蓋.該系統(tǒng)很好地解決了用電大幅增長(zhǎng)與電力企業(yè)人員不足的矛盾，不但為供電企業(yè)節(jié)省了大量的人力物力，而且將熟練的一線電力職工從紛煩復(fù)雜的抄核收等簡(jiǎn)單重復(fù)性勞動(dòng)中解脫出來(lái)，更好地投入到供電設(shè)施維護(hù)及業(yè)擴(kuò)報(bào)裝等工作中，可以更好地實(shí)踐國(guó)家電網(wǎng)公司提出的優(yōu)質(zhì)服務(wù)的要求.

低壓電力集中抄表系統(tǒng)正在逐步推廣應(yīng)用，對(duì)系統(tǒng)讀數(shù)的準(zhǔn)確度和運(yùn)行可靠性的要求越來(lái)越高.因此，要提高系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備和信道抗現(xiàn)場(chǎng)各種干擾的能力，并注意解決機(jī)械表轉(zhuǎn)換成電脈沖時(shí)轉(zhuǎn)盤(pán)潛動(dòng)造成的誤脈沖，使低壓電力集中抄表技術(shù)不斷完善和提高.

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