远程集中抄表技术在矿区改造中的应用

摘 要：该文介绍了三种远程集中抄表技术，并通过调研和对比，确定了符合矿区居民电表的电力载波集抄技术，并在大河东小区进行了试点实施。具体实施过程分为四个环节：电表远程秘钥下载及安装、用户档案建立、用户信息导入、通讯通道设置，实现了远程集中抄表、远程控制、数据回抄等功能，达到了预期效果，但在数据处理等方面，还需要进一步加强和完善。

关键词：远程集中抄表 电力载波技术 集中器 远程控制

中图分类号：TM993 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（c）-0015-02

邵伯矿区共有4500余户居民，需要定期挨家挨户人工抄表，存在抄录误差和抄表时间的不同步性，无法准确计量线损，同时不能及时反馈用户的用电情况，用电管理存在一定困难。结合本次矿区改造更换电表的机会，我们在远程集中抄表技术方面进行了试点和摸索，基本上解决了人工抄表存在的困难，规范了用电管理，取得了较好的效果。

1 方案确定

远程集中抄表方式主要有三种：无线自动抄表、有线自动抄表、电力载波自动抄表。

1.1 无线自动抄表

主要是采用GPRS信号传输模式，需要根据流量的不同缴纳相关的通讯费用，一般适用于数据量少、不好进行组网的偏远地区。由于居民电表数目大，每户用电量又较少，如果采用采用无线通讯的方式，流量较大，后续成本会较高。

1.2 有线自动抄表

目前广泛应用的是RS-485总线，这种抄表方式传输速率高、技术比较成熟，经常应用于变电站抄表中，但是对于电表数量较大的居民用户不太合适。首先在安装时每只电表都需敷设数据线，且需要专业人员，施工难度大；其次RS-485总线的驱动能力有限，抄收的用户数目有限，需采用多个采集终端；再者维护困难，一旦某个采集点发生485总线短接的情况，则会出现整个传输网络瘫痪，查找困难。因此RS-485总线只适合小面积范围的使用环境，不能满足大面积使用的需求。

1.3 低压电力线载波抄表

低压电力线载波就是利用现有的低压电力线做为通讯信道的一种通讯方式不需要敷设专门的数据采集线。这种方式实施起来简单，成本较低、工程量小、组网灵活、扩容轻易，易于规划和使用，且后期维护简单方便。但载波通讯技术也存在缺陷：低压电力线阻抗特性和衰减特性复杂多变、噪声干扰大，抄表准确率受到一定影响。

经过调研和对比，电力载波集中抄表更适合邵伯矿区的实际情况：首先是投资成本低，维护简单易行，没有后续费用；其次矿区内居民用电为单独变压器供给，没有大功率的用电设备干扰，抄表到位率可以达到97%以上，对于预付费卡表来说，准确率可以满足需求；第三，组网方便灵活，可以利用水电现有数据通道，下面其它小区的接入也比较方便。

2 电力载波技术在矿区集抄系统的应用

2.1 系统组网

矿区内首先选择大河东小区作为第一批试点。该小区共有居民1356户，变压器3台。其组网方式如图1所示。

网络的最下端是用户电表，该电表具有预付费、电力载波、阶梯电价等功能。载波模块可以单独更换，方便维护。用户用电信息通过电力线直接把数据上传到各自所对应的集中器。集中器根据变压器的数量确定，一台变压器配备一只集中器，大河东小区共有3台变压器：南区配电变、北区配电变、西区配电变，因此需配备3只集中器。集中器内采集的数据通过光纤传输到通讯机房，作为中转，然后传到主站服务器，终端售电机可以随时查看数据。

2.2 具体实施

2.2.1 电表远程秘钥下载及安装

电表首先必须进行远程秘钥下载，否则无法进行通讯。前期100余户试点安装的电表，由于和厂家沟通不够细致，直接进行了安装，就出现了此类问题，后来，我们现场一一进行了密钥下载。剩余电表全部放在校验室处理后才进行安装。具体方法把电表接到校验台后，按下通讯按钮，使电表处于通讯状态，插入秘钥恢复卡、预制零卡、秘钥下装卡，同时从电脑密钥下载软件上进行远程秘钥下载。为了安全起见，此套程序相对复杂。电表安装采取一楼集中安装的方式，方便检查维护及用电管理。

2.2.2 用户档案建立

用户档案主要包括：用户名、用户地址、用户编号、电表编号、计量点、报警I级、II级、费率等。借此换表换卡的机会我们分别对大河东1356户居民的档案进行了详细的梳理和输入，确保资料的准确性。

用户编号和电表编号是两个最重要的识别代码，用户编码我们采用九位字代码来代表一位用户，其含义图2所示：

1、2位为小区代码：大河东小区（01），运输（02），供应（03）……

3、4位为变压器台区代码：南区（01）、北区（02）、西区（03）

电表编号内置于电表内，在建档时必须保证该用户所对应的电表编号和用户代码是一致的，否则就会影响到数据的采集，并且充费后无法正常插入电表。

报警级别分为I级、II级，经过综合考虑，根据用户的用电习惯，我们设置了I级报警为用户表内剩余金额为20元时，报警红灯亮，提醒用户及时进行购电；II级报警为用户剩余金额为10元时，电表自动断电，插卡后可以继续使用至金额为零。

费率可以分时段进行设置，也可以分居民用电、商业用电设置不同的电价，设置好后通过电卡把数据传到电表，电表自动扣费。

用户建档时必须根据变压器数量分成三个区块：南区1号变压器，所带负荷共6栋288户；北区2号变压器，所带负荷共17栋684户，西区3号变压器，所带负荷共9栋384户。不同用户档案需建在对应的变压器区块下。

2.2.3 用户信息导入

电表安装后，主站软件内用户档案也已建好，如何实现数据一对一准确传递，则需要两者相互对应。这中间的介质就是IC卡。用户第一次购电时，首先用管理母卡把IC卡开通，然后把建档时输入的用户信息写入卡内，用户插卡时就会把信息存储在表内，实现通讯地址的唯一性。这个环节出现的问题最多，错误类型多达十几种，密钥下载或用户档案有一点错误，就会导致电表不认卡，新系统集预付功能和集抄功能一体，操作比较复杂，刚开始也难免出现各种各样的问题。最常见的错误是Err-10认证错误、Err-12用户编码不匹配。

2.2.4 通讯通道设置

主要是集中器到终端售电机的通讯通道。集中器安装在变压器下方，即配电室进线柜内，接线简单，操作方便。集中器上有网卡接口，通过网线把数据传到配电室内的收发器上。收发器到通讯机房的传输采用光纤的方式，三个配电室分别敷设了光缆，通讯机房到主站服务器利用现有光纤。3台集中器和一台主站服务器必须设置相同的IP地址，根据需要，统一设置为：10.83.0.121，以便主站发出的指令能够被集中器接收到。

3 功能实现及应用效果

3.1 远程集抄

所有通道及硬件设施配置好以后，开始做实验。为了不影响白天正常售电，我们设定抄表时间为晚上0：00～1：00，这时候网速较快，用电比较平稳，数据传输基本不受负荷波动影响。第一次抄回的数据为1296户，有64户没有采集到，抄表成功率95.3%，成功率相对较低。

原因查找与分析：经过多次到现场查看，结合用户购电出现的问题，发现原因主要有以下三点：远程密钥下载不成功，集中器和电表无法完成通讯，这种现象主要出现在刚开始换表时现场进行秘钥下载的21～23号楼的用户。由于现场密钥下载比较繁琐，几张管理卡来回插拔，容易出现漏插现象；用户编号或电表编号没有写入相应电表中，主要原因是用户第一次插卡时，电卡插拔过快，导致相应的用户信息没有完全写入电表；用户编号录入错误，主站发出的指令找不到相对应的电表用户。

找到原因后，对大部分没有采集到数据的电表分别进行了处理。经过一段时间的运行，最近2月24日的抄表成功率为98.7%，只有17户没有抄到，成功率大大提高，超过要求的97%。但我们通过调取2月24日前后几天的抄表数据，发现始终是这17户没有抄到，正常情况下集中器具有自动补抄功能，对在规定时间内尚未抄到的数据，能够进行再次抄表，如果是受电力线影响导致数据传输问题，每次受影响的用户应该不同。因此，我们分析问题还应该出在电表或集中器上。经过到现场进行逐一检查，发现电表上数据传输和发送功能都是正常的，问题很可能出现在集中器的采集上，后来通过在后台管理软件中对这17户的建档资料、购电信息等进行逐一查询，发现问题所在：其中有6户建档资料（用户编号、电表号等）都正确，但这些用户是在1号台区变下的，结果档案建在了3号台区变下，导致数据传不上来。一方面是由于换表时间比较集中，工作量大，我们的操作人员在建档时不够仔细认真，出现失误，同时也反映了管理软件上存在漏洞，编号不符合该台区变的用户，应该在此台区变下不可以进行建档，其他原因目前正在进一步查找，相信随着问题的解决及系统的平稳运行，抄表成功率会更高。

3.2 远程控制

分为三个部分：拉合闸状态，可以通过后台发出一条指令，检测一下电表是处于合闸或分闸状态；报警状态，我们前面对电表设置了报警I级、II级，后台可以对报警进行解除或恢复；保电状态，可以对用户进行保电或保电解除，也可以对电表进行远距离拉合闸控制，可以批量进行，也可以单独进行，这几项功能的实现是实时的，速度相对慢些，有时需要多发几次命令才能实现。

3.3 其他功能

随机抄表：针对某一用户实时查看其用电量及剩余金额；参数维护：可远程修改报警金额设置、用户信息等。

4 存在问题及需要完善的地方

远程控制速度较慢，因为远程控制是在白天实时进行的，可能会受一些因素的影响，能否采取一些措施提高信号传递速度；无法实现数据对比，集抄回来的数据只是用户的累积用电量，不包括剩余金额，也无法和购电金额进行自动对比，对于用户用电情况不能做到一目了然；管理系统在查询、建档、报表统计等方面还存在需要完善的地方。

以上问题在接下来的其他小区的改造过程中，我们会进一步进行改进和完善。