电力自动抄表系统的原理及应用

摘要：自动抄表系统主要由电能表、采集器、数据传输通道、主站系统构成，通过网络还可以和供电局的营业收费系统连接，实现抄表收费一体化。

关键词：自动抄表系统；应用

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1007-9599　（2012）　19-0000-02

1 前言

改革开放以来，随着我国社会经济的快速发展和科学技术的不断进步，电力系统智能电网、数字化营销网络建设突飞猛进。智能化、数字化和自动化的网络技术在电网建设和用电业务领域中的开发和应用也日益深入。在数量庞大的居民用电业务中建设和应用电力自动抄表系统，有利于提高工作效率；有利于杜绝人工抄表所带来的漏抄、误抄、估抄问题；有利于减少跑冒滴漏，堵漏增收；有利于提供方面快捷的居民供电服务。

2 电力自动抄表系统的构成

自动抄表系统的结构主要由电能表、采集器、数据传输通道和主站系统构成，分为硬件和软件系统。

自动抄表系统的硬件主要由电能表、采集器、数据

2.1 自动抄表系统的硬件设备及功能：

（1）低压电力线的基本传输特性及通信技术：

简单的说，影响电力载波传输质量主要有两个因素：一个是电力网络的阻抗特性及其衰减，另一个是噪声的干扰。第一个因素制约着信号的传输距离，第二个因素决定着数据传输的质量。低压电力网的噪声干扰主要由配电变压器和用户装置产生。噪声基本来源为：通用交、直流两用电机，带有可控硅的调光装置，电视接收机等。这些设备产生的背景噪声包括：随机噪声、平滑频谱噪声以及工频谐波噪声等。以上可以看出，载波传输系统所处的环境是很恶劣的，所以应采取某些措施消除噪声，特别是脉冲噪声对数据传输的影响。

到目前为止，国内厂家生产的载波采集模块大部分是基于FSK调制技术的，部分厂家使用的是扩频技术。相对于采用扩频技术的模块而言，基于FSK调制的采集模块的优点是成本较低，实现比较容易，但其缺点也比较明显，即抗噪声干扰和抗谐波能力相对较差。对于采用扩频技术的采集模块，由于采用具有宽带传输特征的扩频通信技术，使得系统在抗干扰能力方面有了较大幅度的改进，使得抄表系统的可靠性得到了一定程度的提高。

实践证明，为适应不同电网结构、不同居民区、以及不同时间剧烈变化的负荷的实际要求，不论是FSK调制，还是扩频调制的电力线载波系统，都必需针对具体情况，通过接力或加大功率（在允许的范围内）等措施延长传播距离和提高传输可靠性，以实现全天候可靠的电表数据抄收。

（2）载波电能表的系统功能：

载波电能表的抄表系统指每块表内均安装一块载波采集模块，每个采集模块完成电量的数据采集计算，并通过低压电力线与设在变压器副边侧的集中/转发器进行通信。

电能表内置数据采集器，可通过编程抄表器进行红外编程设置和抄表；可抄录并保存不同时刻的冻结电量。

系统具备自动统计中继路径功能，可对各中继路径进行记忆、筛选、优化，快速实现网络重构。动态中继有效地扩展了通讯距离，大大地提高抄表成功率。

（3）信道的系统功能：

主信道（上行）一般采用GPRS或公用电话网　，集中器与载波电能表之间（下行）采用低压电力线载波。该载波电能表是由电能表加载波模块组成。其主要优点是充分利用电力线资源，无需重新布线，技术先进，是抄表技术的发展方向。

（4）载波集中器的系统功能：

系统的核心单元集中器采用支持DSP运算的高速64位CPU，并可实现用户定制程序的远程升级及远程参数优化。

集中器除记录电能量数据外，还具备配变低压侧三相电压曲线记录、电压合格率统计及断相记录等功能，也可用来对配变的运行状况进行远程监测。

集中器具备级联功能，可通过RS-485信道将安装小区内的相邻多个集中器级联起来，再利用同一个上行信道（如一根电话线或GPRS），实现多个集中器数据的远程抄读，节省投资；可通过远程信道接受用电管理计算机的参数设置和抄表；可抄录已存入集中器的数据，也可点名实时召唤用户数据；可对配变下的所有用电数据进行抄表与管理；最大容量：1024户；可按编程设定的时间或时间间隔或抄表日循环抄收各电能表的数据。

集中器通过下行RS-485总线与配变多功能电能表（配变总表）连接，可借用系统信道实现配变各种运行数据的远程抄读与监测。如：电量、需量、电流、电压、频率、功率因数等。

集中器的技术指标有：①内置工业及一体化Modem或GPRS模块，通信速率理论为2400b/s或384kb/s；②带有自动实时路由功能模块，可实现多级中继；③电源：50Hz，220V±20﹪；④功率：≤5W（静态），≤10W（发射）；⑤温度：-40～+85℃；⑥支持红外PDA手持抄表器；⑦提供RS232、RS485接口；⑧可通过串口升级或短信下发数据升级程序；⑨使用低功耗高性能的CPU　做处理器，64位内部数据总线，128KBSRAM，512　KBSRAM，可高速处理协议和大量数据。

2.2 自动抄表系统的软件设备及功能：

自动抄表系统的软件即主站系统，可接受GPRS卫星时钟对时，确保主站系统及集中器时钟准确；通过定时广播校时，确保表计尤其是多费率表计的时钟准确，并可对时钟超差的表计做上标记进行及时报警，解决了普通多费率电能表时钟及时段费率参数发生错误而无法及时发现的不足。而对于普通多费率表，电力用户最为担心的恰恰就是电池失效、晶振超差等导致的时钟及峰谷时段参数不准确问题。系统集电子技术、数字通讯技术及计算机网络技术于一体，全面适应中国电网环境、性能卓越、符合全球技术发展趋势。系统采用最新的基于数据压缩宽频通讯理论的电力线载波通讯技术，数据压缩传输使传输效率大大提高，更容易避开干扰的影响；系统采用宽频传输，即并不在某单一频点上传输信息，不存在同频干扰的问题。系统具备电力线载波接收增益自动调节控制功能，大大地提高信噪比和接收灵敏度。抗高压保护技术。由于采用了独特的高压保护电路，本系统可以经受6000V雷击脉冲和4000V脉冲群的攻击。系统具备自动判相功能，能自动记录各表计终端所在的相位并用于实现三相用电平衡分析。系统具备自动统计中继路径功能，可对各中继路径进行记忆、筛选、优化，快速实现网络重构。动态中继有效地扩展了通讯距离，大大地提高抄表成功率，系统投用时间越长，网络拓扑信息越丰富，故具有“越用越好用”的特点。系统抄表成功率可达100%。

系统还具备实时中继技术，如果台变中有一块表远离台变（d>2Km），系统可以用独到的实时同步中继技术来传送数据，使整个系统实现完全自动化管理。

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[11]应用软件和GPRS数据传输终端.包头正安恒泰设备有限公司

[作者简介]

李希俊（1975.1-），男，工作单位：阿拉善电业局，职务：市场营销处处长，职称：工程师，专业：电气自动化。