自动抄表系统与电能计量应用

【前言】自动抄表系统与电能计量应用由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。2电能计量低压远程自动抄表系统构成及特点 典型的电能计量远程自动抄表系统主要由前端采集子系统、通信子系统和中心处理子系统三部分组成(如图1所示)。 2·1前端采集子系统 远程自动采集系统由电子式电能表或加装了光电转换器的机电脉冲式电能表构成系统的最前端,把用...

摘要；本文简单从电能表、采集器、集中器及通信信道等方面阐述了电能计量自动抄表技术的现状；指出自动抄表技术在电力线载波通信、微功率无线扩频通信、RS-485通信在远程通、断电技术和集中抄表等方面的应用。

关键词；电能计量；低压；自动抄表；技术；应用

中图分类号：R363.1+24文献标识码： A

概述

自动抄表是采用微电子和计算机及网络技术自动读取和处理各类表计数据的自动化系统。自动抄表技术的应用克服了传统抄表方式(人工抄表)存在的问题:抄读数据存在人为误差,统计数据不准确;操作难以规范化,造成不明损失增加;数据读取不及时,无法实时反应系统状况,不能对用户进行有效监控;数据存储、查询不方便、分析不准确,耗费人工多、成本高、效率低等。人工抄表模式直接阻碍了最大需量、复费率、预付费等增值服务的推行。自动抄表不仅能节约人力资源,更重要的是提高抄表的准确性,减少因人工估算或手工抄写而造成的各种错误,使供、用电管理部门能及时准确获得各电表的数据信息。自动抄表具有同步性好,准确度高,采集速度快,可靠性好等优点。电能计量低压自动抄表系统是将低压电力用户的电能量数据自动采集、传输和处理,可以实现多个用户同时抄表、单个用户分别抄表,可以定时抄表或实时抄表。

2电能计量低压远程自动抄表系统构成及特点

典型的电能计量远程自动抄表系统主要由前端采集子系统、通信子系统和中心处理子系统三部分组成(如图1所示)。

2·1前端采集子系统

远程自动采集系统由电子式电能表或加装了光电转换器的机电脉冲式电能表构成系统的最前端,把用户用电量以电脉冲形式传递给上一级数据采集

装置。目前实际应用的远程自动抄表系统大多采用两级式数据汇集结构,由安装于用户侧的采集器采集一至六个（目前江苏采集器最多外接六块表）电能表的示数，再由安装在配电变压器下的集中器负责从采集器读取数据，最后由用电信息采集系统执行读取任务，把数据存储于数据库中。

2·2通信子系统

按照通信介质的不同,通信子系统主要有光纤传输、无线传输、电话线传输和电力线载波传输四种。

光纤通信具有频带宽、传输速率高、传输距离远以及抗干扰性强等特点,适合上层通信网。但因其安装结构受限且成本高,很少在自动抄表系统中使用。

无线通信适用于用户分散且范围广的场合,在某个频点上以散射通信方式进行无线通信。其优点是传输频带较宽,通信容量较大(可与几千个电能表通信),通信距离远(几十千米,也可通过中继站延伸)。缺点是需申请频点使用权,如果频点选择不合理,相邻信道会相互干扰。

电话线通信是利用电话网络,在数据的发出和接收端分别加装调制解调器(modem)。该方法的数据传输率较高且可靠性好,投资少;缺点是存在费用(每部电话每月需20~30元)。

低压电力线载波通信是利用低压电力线作为系统的数据传输通信信道。在发送数据时,先将数据调制到高频载波上,经功率放大后耦合到电力线上。高频信号经电力线路传输到接收方,接收机通过耦合电路将高频信号分离,滤去干扰信号后放大,再经解调电路还原成二进制数字信号。电力线载波直接利用配电网络,避免租用线路或占用频段等问题,降低了成本,有利于运营管理。但如何抑制电力线上的干扰，提高通信可靠性仍是亟待解决的问题。

按照抄表系统线路连结的不同,通信系统可分为星形通信系统和总线形通信系统两种。星形通信系统是以中心处理工作站为中心点、以发散的方式分别通过通信信道与集中器连接,形成一对多的连结构架。信道通信数据量较大,要求有一定的传输速率和带宽。一般光纤、无线和电话线通信都采用该连结方式。总线形通信系统是以1条串行总线连接各分散的采集器或电能表,实现各结点的互连。特点是信道上结点较多,传输速率低、距离短,一般用于底层(采集器、集中器层)电能数据的采集。低压电力线载波及RS-485总线网是常见的总线形结构。

2·3中心处理子系统

中心处理子系统主要由中心处理工作站及相应的软件构成,是整个电能计量自动抄表系统的最上层,所有用户的用电信息通过信道汇集到这里,管理人员利用软件对数据进行汇总和分析,作出相应的决策。如果硬件允许,还可直接向下级集中器或电能表发出指令,对用户的用电行为实行控制(如停、送电远程操作)。

由于数据量大,要求中心工作站的硬件必须有一定的运算和存储能力。软件上要求操作系统稳定可靠,抄表软件必须具有处理大量数据的能力。典型的抄表软件具有的功能:远程设定抄表集中器和采集器内的参数;抄收整个系统中所有电能表的数据;系统可以对某1块电能表进行时时抄表;系统可以使中央控制站远程对用户电能表进行断电和送电控制;运行数据库可生成用电量日报、月报,进行电费发行结算;系统可进行查询管理,对异常用户给予告警提示;系统对所属台区进行准确的线损分析。

3低压自动抄表技术现状

3·1电能表

传感器、自动化仪表及集成电路技术的发展,无论是机电脉冲式还是电子式电能表都能实现电能计量自动抄表功能。对于机电脉冲式电能表,需在表内安装光电转换模块和相应的端口,实现反映用电量的脉冲信号输出。这类模块和接口成本低、小巧且易于拆装。但由于电能表圆盘及光电转换模块的质量问题,使传输数据不准确。电子式电能表可直接读取其脉冲输出,数据非常可靠,一次抄读成功率基本为100%。

3·2采集器和集中器

采集器和集中器是汇聚电能表电量数据的装置,由单片机、存储器和接口电路等构成。

3·3通信信道

通信子系统是电能计量自动抄表系统的重要部分。数据通信方式的选取要综合考虑地理环境特点、用户用电行为、技术水平、管理体制和投资成本等因素。西方发达国家电能计量自动抄表技术的研究起步较早,配电网络比较规范、完备,低压电力线载波技术被广泛应用。我国受条件所限,低压电力线载波只应用于数据由采集器到集中器传送1个环节,由集中器到中心处理系统较多使用电话线通信。随着对扩频技术研究的深入,低压电力线载波干扰问题逐步得到解决,低压电力线载波通信方式在电能计量集中抄表技术中的应用有逐步推广的趋势。

4低压自动抄表系统

自动抄表系统关键是能及时、准确地采集所需的各类信息,因此,相关通信信道的选择非常重要。

自动抄表系统的主站与集中器的通信方式随着宽带网络覆盖面的扩大和专网的铺设,光纤网络将是未来的主导通信方式。由集中器上行信道而造成的数据延时、出现错误等可能性越来越小,重点是集中器下行信道通信方案的选择和使用。

4·1RS-485通信方式

每块表通过RS-485通信线与采集器通信,采集器通过低压载波与集中器进行数据通信,集中器再利用Modem通过电话线与主站进行通信,模式为:主站+集中器+采集器+电能表。RS-485通信是电能表中最常见的通信接口,在低压自动抄表系统中应首选RS-485通信方式。RS-485通信方式适用于集中装表的场所。

该通信方式的优点如下。

a.成本低。更换和维护电能表的成本低,且不受表计生产厂家的限制,可互联互通。

b.投资少。宜保护已有的带485接口电能表的投资。

c.施工方便。集中装表和有布线槽的小区施工非常方便。

d.成功率高。电能表和线路正常时,通信成功率100%。

e.安全可靠性高。RS-485通信方式是统一的物理层通信技术。

f通信的实时性好。

其缺点有以下几个。

a.传输方式总线分支太多,传输距离受限制,需加中继器加长传输距离。

b.对已建成的居民小区和分散小区施工难度和强度大。

c.运行中线路受损严重,维护量大。

d.需考虑线路防雷,增加维护环节和成本。

4·2微功率无线通信

微功率无线通信方式是由现场安装具有微功率无线模块的集中器、无线采集器和电能表组成。其模式:主站+集中器+采集器+电能表。微功率无线方案主要应用在集中器与采集器之间的通信。采用特殊电能表(内附无线模块)或普通电能表+无线模块的方式,适合分散装表场所。国内有专门的抄表频段(470~510MHz)。微功率无线通信能提高通信速率和较大数据的承载量,以满足用电信息采集系统对通信实时性的要求,并能给用电管理增值服务和远程断送电、远程费率调整、远程预付费及实时用电稽查等提供技术支持。微功率无线通信方式的优点如下。

a在空旷地带传输距离远,容易覆盖整个居民小区。

b.易升级和替换。

c.安装、维护方便。

d.通信速度快、组网方便。

e.通信的实时性较好。

其缺点有2个。

a.传输距离受穿墙能力影响。

b.易受外界强电磁场干扰。

4·3低压电力线载波通信

低压电力线载波通信技术是电力系统特有的通信方式,利用现有的低压电力传输线作为高频载波信号的信道,通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输。应用于电力系统的继电保护、远程计量、远端系统控制及语言传输。

该通信方式优点如下。

a.覆盖面广、安装方便。

b.免维护。安装调试后基本可实现免维护。

c.成本低。不需要线路投资。

d.通信的实时性较好。

e.安全可靠性高。由于使用电力线作为高频载波信号的传输媒介,信息传输稳定可靠。

f电源与通信介质统一。

g.寿命长。

其缺点有以下几个。

a.衰减强。

b.噪声大。

c.存在致畸性和时变性。

d.拓扑未知。

5、自动抄表系统在电力企业电能计量应用的发展分析

作为现代电力企业营销效率提高的重要手段，自动抄表系统能够为电力企业提供纤细的配网信息、用户现状以及需求，通过电能计量自动抄表系统充分采集用户的各种数据信息，对数据进行集中存储和统一分析，对于加强需求管理，具有重要意义，对电力企业更好的提供供电服务具有深远的影响。加快自动抄表系统在电力企业电能计量的推广与应用已经成为影响电力发展的重要因素，是现代电力企业电能计量工作开展的关键。

结论

综上所述，电力企业电能计量中自动抄表系统的应用不仅对电力企业科学的掌握供电信息有着重要的影响，同时其还对电力计量准确性、实时性有着极大的提高。自动抄表系统的应用解决了传统人工抄表存在的不足，促进电能计量工作效率的提高，有效的降低了电力工程企业综合成本。可以看出自动抄表系统对现代电力企业电能计量有着重要的影响，其已经成为现代电能计量的主要技术之一。

【参考文献】

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