電能計(jì)量遠(yuǎn)程集抄的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、<p>　　電能計(jì)量遠(yuǎn)程集抄的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p>　　【摘要】電力營銷效率的提高，取決于營銷部門對(duì)配網(wǎng)信息、用戶現(xiàn)狀和需求的了解程度，以及對(duì)各種數(shù)據(jù)分門別類加以采集分析并有效利用。電能計(jì)量遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)，能夠充分采集用戶的各種數(shù)據(jù)信息，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲(chǔ)和統(tǒng)一分析，對(duì)于加強(qiáng)需求側(cè)管理，提高客戶服務(wù)，具有重要意義。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】電能計(jì)量；集中抄表；建設(shè)

2、；應(yīng)用 </p><p>　　中圖分類號(hào)：R363.1+24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A </p><p>　　1電能計(jì)量集中抄表系統(tǒng)的構(gòu)成和特點(diǎn) </p><p>　　電能計(jì)量遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)主要由前端采集子系統(tǒng)（集中器、采集終端）、通信子系統(tǒng)（信道）和主站中心處理子系統(tǒng)（抄表管理系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)）等三部分組成。 </p><p>　　1.１前端采集子系統(tǒng)

3、。 前端采集子系統(tǒng)是主要由采集器和集中器組成，采集器和集中器是匯聚電能表電量數(shù)據(jù)的裝置，由單片機(jī)、存儲(chǔ)器和接口電路等構(gòu)成，集中抄表系統(tǒng)由電子式電能表或加裝了光電轉(zhuǎn)換器的機(jī)電脈沖式電能表構(gòu)成系統(tǒng)的最前端，它們把用戶的用電量以電脈沖的形式傳遞給上一級(jí)數(shù)據(jù)采集裝置。目前實(shí)際應(yīng)用的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)大多采用兩級(jí)式數(shù)據(jù)匯集結(jié)構(gòu)，即由安裝于用戶生活小區(qū)單元的采集器收集十幾到幾十個(gè)電能表的讀數(shù)，而安裝在配電變壓器下的集中器則負(fù)責(zé)定期從采集器讀取數(shù)據(jù)。

4、</p><p>　　1.２通信子系統(tǒng)。 通信子系統(tǒng)是把數(shù)據(jù)傳送到控制中心的信道，通信子系統(tǒng)是電能計(jì)量遠(yuǎn)程集中抄表技術(shù)中的關(guān)鍵。數(shù)據(jù)通信方式的選取要綜合考慮地理環(huán)境特點(diǎn)、用戶用電行為、技術(shù)水平、管理體制和投資成本等因素。國內(nèi)外對(duì)于不同通信方式各有側(cè)重，在西方發(fā)達(dá)國家，對(duì)于電能計(jì)量自動(dòng)集中抄表技術(shù)的研究起步較早，電力系統(tǒng)包括配電網(wǎng)絡(luò)較規(guī)范、完備，所以低壓電力線載波技術(shù)被廣泛應(yīng)用；在我國，受條件所限，較多使用電話線通

5、信。近來，隨著對(duì)擴(kuò)頻技術(shù)研究的深入，低壓電力線載波中干擾大的問題逐步得到解決，因此，低壓電力線載波通信方式在電能計(jì)量遠(yuǎn)程集中抄表技術(shù)中的應(yīng)用有逐步推廣的趨勢(shì)。 </p><p>　　1.３中心處理子系統(tǒng)。 中心處理子系統(tǒng)主要由中心處理工作站以及相應(yīng)的軟件構(gòu)成，是整個(gè)電能計(jì)量遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)的最上層，所有用戶的用電信息通過信道匯集到這里，管理人員利用軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，作出相應(yīng)的決策。如果硬件允許，還可直接向

6、下級(jí)集中器或電能表發(fā)出指令，從而對(duì)用戶的用電行為實(shí)施控制，如停、送電遠(yuǎn)程操作。硬件主要包括：前置機(jī)、數(shù)據(jù)服務(wù)器、業(yè)務(wù)工作站、報(bào)表工作站、采集機(jī)柜等。軟件部分選擇一套安全可靠、先進(jìn)靈活、操作方便、易維護(hù)的系統(tǒng)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)互聯(lián)、數(shù)據(jù)共享。 </p><p>　　2計(jì)量遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)傳輸特性分析 </p><p>　　綜觀近十年來電力行業(yè)集中抄表系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況看，對(duì)于配電臺(tái)區(qū)上行通信

7、信道，主要以公用信道（GPRS、GSM、PSTN）為主。根據(jù)實(shí)際情況，也有采用RS-485總線或負(fù)控?zé)o線系統(tǒng)。在通信可靠性、靈活性、并發(fā)性和效率等方面，GPRS模式是目前公認(rèn)的最佳上行通信方式。 </p><p>　　對(duì)于配電臺(tái)區(qū)下行通信信道，主要有光纖、RS-485總線、低壓配電線、無線及混合方式等。 (1)光纖傳輸:造價(jià)和安裝費(fèi)用較高,但具有頻帶寬、通訊距離遠(yuǎn)、傳輸速度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),目前廣泛應(yīng)用于許

8、多領(lǐng)域。(2)電話線傳輸:投資小,適用范圍廣,適合不方便布線的地區(qū)。不過,這種方式傳輸數(shù)據(jù)易堵塞,且租賃費(fèi)用偏高,不適合大容量系統(tǒng)的通訊傳輸。(3)RS485總線:傳輸數(shù)據(jù)速度較快,可靠、穩(wěn)定,通訊質(zhì)量較高。但布線工作大,通訊信道易受外界因素破壞,且被損壞后故障排除困難,信道后續(xù)維護(hù)工作量大。(4)低壓電力線載波傳輸: 是現(xiàn)在采用較多的一種通訊方式,是供電系統(tǒng)特有的一種通訊方式,它充分發(fā)揮了低壓電力線覆蓋面廣、不需要重新布線的優(yōu)勢(shì)。為改

9、善低壓電力線載波通訊的質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸,有振幅鍵控、移頻鍵控、移相鍵控、正交雙邊帶調(diào)制及無載波調(diào)幅調(diào)相等調(diào)制方式:為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸,有窄帶通訊、雙音多頻調(diào)制、線性調(diào)頻脈沖、多路載波調(diào)制、擴(kuò)頻、超窄帶及多路載波等傳輸技術(shù)。下行信道的選擇直接關(guān)系到系統(tǒng)的可靠性、性價(jià)比、施工難度等多種因素，它是制約集中抄表系統(tǒng)成功與否的關(guān)鍵。隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，基于</p><p>　　3電能計(jì)量遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)效益分

10、析 </p><p>　　通過電能計(jì)量遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)的應(yīng)用，可以大大提高電力營銷管理的現(xiàn)代化水平，其帶來的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益也是十分顯著的。歸納起來，主要有以下幾點(diǎn)： </p><p>　　3.1降低了抄表的管理成本。 改變落后、陳舊、古板的人工抄表計(jì)費(fèi)模式，實(shí)現(xiàn)了抄表方式的技術(shù)革命，降低了人工抄表的人力投入，如10萬戶居民用戶，原抄表和管理人員有40-80人，年費(fèi)用近100多萬元。而使

11、用居民集中抄表系統(tǒng)后扣除每年的通信費(fèi)用可以節(jié)省管理成本近80萬元。 </p><p>　　3.2提高了工作效率。 采用該系統(tǒng)后，抄表人員已做到足不出戶就可讀取實(shí)時(shí)電能表的數(shù)據(jù)，在減少了人力投入的情況下大大提高了工作效率。同時(shí)，系統(tǒng)集成了完善的遠(yuǎn)程停/送電、防竊電及計(jì)量故障報(bào)警等功能，供電抄表管理人員只需在操作中心對(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)力地人工催費(fèi)停電、竊電監(jiān)測(cè)、計(jì)量裝置檢查等煩瑣工作。尤

12、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。 </p><p>　　3.3提高了線路運(yùn)行可靠率。 由于本集中抄表系統(tǒng)具有客戶用電異常警示功能，對(duì)于客戶停電或發(fā)生異常事件能迅速作出反應(yīng)，這使得維護(hù)人員可以在最短的時(shí)間內(nèi)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理，提高了事故預(yù)防和故障處理的主動(dòng)性，不僅可在最大限度內(nèi)為電力企業(yè)挽回停電損失，也給用電客戶帶來了極大的方便。 </p><p&g

13、t;　　3.4線損計(jì)算更加精確。 集中抄表系統(tǒng)應(yīng)用后，可以做到每天抄表而且抄表數(shù)據(jù)均為同一時(shí)刻凍結(jié)的電能數(shù)據(jù)，也就可以做到每天對(duì)線損進(jìn)行分析，消除人為因素所造成的電量誤差，管理損失降至為“0”，從而使線損統(tǒng)計(jì)真正達(dá)到了及時(shí)、準(zhǔn)確，為進(jìn)一步降低臺(tái)區(qū)線損率指明了方向。 </p><p>　　4 電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)的熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì) </p><p>　　4.1電力線載波通信。電力線載波通信是將

14、信息調(diào)制為高頻信號(hào)疊加在電力線路上進(jìn)行通信的技術(shù)。利用電力線作為通信信道，不必另外鋪設(shè)通信信道，大大節(jié)省投資，維護(hù)工作量少，靈活實(shí)現(xiàn)即插即用。 </p><p>　　4.2無線擴(kuò)頻通信。擴(kuò)頻技術(shù)是一種無線通信方式，將發(fā)送信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，由擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生擴(kuò)頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號(hào)，以擴(kuò)展信號(hào)頻譜，通過相關(guān)接收，用相同的頻碼序列解擴(kuò)，最后經(jīng)信息解調(diào)，恢復(fù)出原始信息。擴(kuò)頻通信最大優(yōu)點(diǎn)在于抗干擾能力較強(qiáng)，具有較強(qiáng)安全

15、保密性。擴(kuò)頻技術(shù)在電能計(jì)量自動(dòng)抄表系統(tǒng)的典型應(yīng)用方式是：采集器通過電力線載波把數(shù)據(jù)傳至集中器，由設(shè)置在集中器附近的擴(kuò)頻電臺(tái)把數(shù)據(jù)發(fā)送給中央處理站的接收電臺(tái)。 </p><p>　　4.3復(fù)合通信。在電能計(jì)量自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的所有通信模式中，各種通信模式都有利弊，采用單一通信技術(shù)的方案很難完全滿足需要，因此提出復(fù)合通信方案。復(fù)合通信方案是在自動(dòng)抄表不同通信階段采用不同通信方式，組成實(shí)現(xiàn)電能自動(dòng)抄表的復(fù)合通信網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)

16、傳輸量不太大、傳輸距離較近的底層數(shù)據(jù)采集階段可采用如紅外、低壓電力線載波甚至點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式；而在集中器到中央處理站段，可采用電纜、電話線或無線通信等。選擇什么樣的復(fù)合方式，需根據(jù)實(shí)際情況綜合考慮。混合使用的各種通信方式之間要有良好相容性，不能相互干擾。 </p><p>　　4.4自動(dòng)抄表的安全性。電能計(jì)量自動(dòng)抄表系統(tǒng)的抄表過程是分散的采集器、集中器與中心處理站間交換數(shù)據(jù)的過程。自動(dòng)抄表的安全性主要包括自動(dòng)抄表

17、過程的安全性和中心處理子系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全性。通信中既要保證所抄數(shù)據(jù)的安全、可靠傳輸，確保中心處理子系統(tǒng)不會(huì)受到來自傳輸網(wǎng)絡(luò)的意外攻擊。中心處理子系統(tǒng)的安全性主要是指其包含的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全性，而主要的安全隱患來自黑客、病毒、合法人員操作失誤和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自身脆弱性等四方面。保護(hù)及防范的措施是綜合運(yùn)用密碼技術(shù)、身份驗(yàn)證技術(shù)、防火墻技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全漏洞掃描技術(shù)和入侵檢測(cè)技術(shù)等加以解決。 </p><p><b>

18、;　　結(jié)束語 </b></p><p>　　基于GPRS等遠(yuǎn)程無線自動(dòng)抄表系統(tǒng)在技術(shù)爭(zhēng)議中不斷發(fā)展，取得了長足的進(jìn)步，正在大面積地推廣使用。低壓電力線載波自動(dòng)抄表系統(tǒng)采用擴(kuò)頻、跳頻、正交頻分復(fù)用、阻抗適配濾波、轉(zhuǎn)發(fā)中繼（載波表可以動(dòng)態(tài)地被本地集中器通過電力線設(shè)置為路由器或轉(zhuǎn)發(fā)器）等技術(shù)及專用芯片，不斷克服我國電網(wǎng)拓?fù)鋸?fù)雜、污染嚴(yán)重帶來的諸多實(shí)際問題，其抄表成功率大為提高。 </p>&l

19、t;p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]潘曉君，秦軍等.自動(dòng)抄表技術(shù)及其在電能計(jì)量領(lǐng)域的應(yīng)用[J].電測(cè)與儀表，2009.2 </p><p>　　[2]馬木森.電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)的特點(diǎn)、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010.4 </p><p>　　[3]朱淑媛.電能計(jì)量低壓自動(dòng)抄表系統(tǒng)應(yīng)用[J]