基于智能化環(huán)境下低壓電力客戶遠(yuǎn)程集中自動(dòng)抄表系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

劉丹

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

摘要：在智能化、自動(dòng)化、信息化的環(huán)境背景下，設(shè)計(jì)一種低壓電力客戶遠(yuǎn)程集中自動(dòng)抄表系統(tǒng)，取代了人工抄表的復(fù)雜，提高了抄表的準(zhǔn)確率，防止了錯(cuò)抄與漏抄的可能。在集中器中加入電子式單項(xiàng)載波信號(hào)，對(duì)用戶的用電情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而遠(yuǎn)程集中自動(dòng)抄表的功能。

關(guān)鍵詞：智能環(huán)境；低壓電力；遠(yuǎn)程集中；自動(dòng)抄表

1擴(kuò)頻通信技術(shù)

擴(kuò)頻通信技術(shù)傳輸信號(hào)的帶寬比本身的帶寬更大，信息容量公式為：C=W×Log 2(1+S/N)，C表示信道容量，提高信道容量有兩種方法，加大帶寬或者提高信噪比，信噪比是指公式中的S/N。當(dāng)信道達(dá)到一定容量后，增加信號(hào)的帶寬會(huì)降低信噪比，當(dāng)加到一定數(shù)值之后信噪比也會(huì)逐漸降低。擴(kuò)頻通信技術(shù)的主要思想就是將寬帶傳輸技術(shù)與信噪比進(jìn)行置換，擴(kuò)頻通信技術(shù)中，包含了直接序列擴(kuò)頻通信、碼分多址直序擴(kuò)頻通信，在低壓電力客戶遠(yuǎn)程集中超標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，使用的就是直接序列羅占頻譜通信，如發(fā)射系統(tǒng)流程如圖1所示。

圖1發(fā)射系統(tǒng)與接收系統(tǒng)

2集中自動(dòng)抄表總體設(shè)計(jì)

圖2電子線載波集抄系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

一個(gè)完整的通訊監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要借助電力線載波技術(shù)通信完成，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中抄表，用戶終端中有普通電子式電能表、脈沖表，可以對(duì)用戶的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，利用電力線載波通訊的方式將數(shù)據(jù)傳導(dǎo)集中器中，在本研究中，遠(yuǎn)程控制集中抄表系統(tǒng)是以電子式載波表作為載體，實(shí)現(xiàn)的集中抄表系統(tǒng)，在智能化的發(fā)展背景下，傳統(tǒng)的人工抄表形式已經(jīng)被*取代。圖2集中器的位置位于配電變壓器的附近，需要采集所有客戶的用電數(shù)據(jù)并進(jìn)行儲(chǔ)存，集中器需要對(duì)主站的要求進(jìn)行執(zhí)行，轉(zhuǎn)發(fā)主站發(fā)給用戶的命令，對(duì)380V配電變壓器附近所有客戶的電表進(jìn)行管理，集中器作為整個(gè)系統(tǒng)的靈魂，是用戶與主站進(jìn)行溝通的紐帶，每一個(gè)變壓器中都需要配置一個(gè)集中器才能夠完成基本的功能。

3電子式載波表的設(shè)計(jì)原理

載波表的組成原理如圖3所示。通過(guò)電壓及電流采樣電路對(duì)客戶的用電情況進(jìn)行取樣，得到客戶的電流樣值；電能計(jì)量模塊是計(jì)算用戶的用電量，并將用電量轉(zhuǎn)換成脈沖，微處理器對(duì)脈沖進(jìn)行存儲(chǔ)后再反饋給顯示電路；電力線載波電路將微處理器中的用戶用電量進(jìn)行信號(hào)擴(kuò)展，通過(guò)電力線饋送到低壓電力線中，然后再傳輸?shù)郊衅鳎浑娏€耦合電主要是用來(lái)接收集中器的DPSK信號(hào)，并將DPSK信號(hào)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制信號(hào)，再將其發(fā)送到微處理器中進(jìn)行處理。在實(shí)現(xiàn)集中抄表的過(guò)程中，電能計(jì)量與載波通信是主要的兩大因素，在本研究中，電子式單項(xiàng)載波表有性能*的微處理器，采用了0.35um的混合CMOS制造工藝，內(nèi)至高精度數(shù)字多功能電路，計(jì)量的進(jìn)度達(dá)到了1000:1的范圍。并且具有防竊電的功能，內(nèi)置計(jì)量電路、頻率測(cè)量電路以及增強(qiáng)式微處理器等，都是遠(yuǎn)程集中自動(dòng)抄表系統(tǒng)的特點(diǎn)。

圖3 載波表組成原理

4低壓電力客戶遠(yuǎn)程集中自動(dòng)抄表管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)

4.1抄表軟件功能模塊

對(duì)于集中器而言，主站抄表的一切活動(dòng)都要以集中器為中心，系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)際上就是對(duì)集中器的運(yùn)行，通過(guò)集中器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的控制，當(dāng)用戶的數(shù)據(jù)傳導(dǎo)數(shù)據(jù)庫(kù)中系統(tǒng)會(huì)對(duì)原始的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。如圖4所示。

4.2低壓電力客戶遠(yuǎn)程集中自動(dòng)抄表功能

管理中心用于保存所有用戶的用電量數(shù)據(jù)，并進(jìn)行累積與費(fèi)用的計(jì)算，管理中心不僅能夠?qū)τ脩舻挠秒姅?shù)據(jù)進(jìn)行抄表與管理，還可以對(duì)用戶的電表運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。關(guān)于用戶遠(yuǎn)程集中自動(dòng)抄表的功能有：（1）設(shè)置：遠(yuǎn)程集中自動(dòng)抄表功能可以對(duì)用戶的參數(shù)進(jìn)行集中設(shè)置，在集中器中進(jìn)行設(shè)置抄表的周期以及間隔的時(shí)間等，預(yù)防沒(méi)有權(quán)限的人員進(jìn)行操作；（2）遠(yuǎn)程抄表：根據(jù)設(shè)置的抄表時(shí)間周期以及自動(dòng)抄收周期，對(duì)用戶的電能表數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控；（3）校時(shí)：以主站時(shí)間為準(zhǔn)逐級(jí)進(jìn)行，保證系統(tǒng)時(shí)間的準(zhǔn)確性；（4）檢測(cè)：主站可以檢測(cè)設(shè)備以及電能表的運(yùn)行狀態(tài)，如果出現(xiàn)系統(tǒng)異常可以會(huì)出現(xiàn)報(bào)警警告；（5）遠(yuǎn)程控制用電：根據(jù)用戶實(shí)際的用電情況向主站發(fā)送命令，比如送電命令或斷電命令，通過(guò)遠(yuǎn)程控制能夠切斷用戶的異常用電，同時(shí)也能起到遠(yuǎn)程送電的功能；（6）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：可以對(duì)用戶終端的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括定時(shí)表底、凍結(jié)表底、歷史表底等數(shù)據(jù)，繪制用電的狀態(tài)并自動(dòng)生成報(bào)表；（7）數(shù)據(jù)安全：設(shè)置密碼使用系統(tǒng)管理，對(duì)系統(tǒng)設(shè)置禁止訪問(wèn)的權(quán)限，禁止一切沒(méi)有經(jīng)過(guò)授權(quán)的人員進(jìn)入系統(tǒng)；（8）自動(dòng)診斷：系統(tǒng)可以及時(shí)反饋出系統(tǒng)故障、用電量異常的行為；（9）與營(yíng)銷系統(tǒng)對(duì)接：與電力公司的系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)，將用戶所用的電量直接轉(zhuǎn)入到電力公司的營(yíng)銷系統(tǒng)中，代替了人工來(lái)回傳遞的方式，在不影響營(yíng)銷的情況下實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的對(duì)接能夠提高效率與經(jīng)濟(jì)效率。

圖4 抄表軟件功能模塊數(shù)數(shù)據(jù)流向

4.3低壓電網(wǎng)遠(yuǎn)程集中抄表項(xiàng)目實(shí)例分析

某市城鎮(zhèn)與農(nóng)村人口比例為2：3，在2010年之前，只有3座220kv變電站，在2015~2016年之間，市電業(yè)局投資了6億進(jìn)行電力建設(shè)，2016上半年，已有8座220kv變電站和20座110kv變電站，到了2016年年底，投資了一座500kv的變電站，截止到2018年底，共有10座220kv、25座110kv的變電站，同時(shí)對(duì)全市的城網(wǎng)進(jìn)行了改造，累積7.8億對(duì)農(nóng)村進(jìn)行了大范圍農(nóng)網(wǎng)改造，讓農(nóng)民的用電得到了一定的改善。根據(jù)該市低壓電網(wǎng)的特點(diǎn)以及發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，遠(yuǎn)程集中抄表項(xiàng)目集中采用電子式電能表。

項(xiàng)目簡(jiǎn)稱之后要進(jìn)行投運(yùn)使用，對(duì)該地區(qū)的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表1所示。

表1遠(yuǎn)程集中抄表項(xiàng)目投運(yùn)前后數(shù)據(jù)對(duì)比

從表1結(jié)果進(jìn)行分析，停電時(shí)間、停電次數(shù)與電費(fèi)回收率在投入遠(yuǎn)程集中抄表項(xiàng)目后都得到的降低。傳統(tǒng)抄表每人要抄表1500戶/月，每月費(fèi)用按4000元算，按照48000戶的用電戶數(shù)，占用的人力與財(cái)力都非常大；投入遠(yuǎn)程集中抄表項(xiàng)目的資金約為180萬(wàn)元，供電企業(yè)大概投入80萬(wàn)元的安裝與調(diào)試費(fèi)用即可，使用專門的技術(shù)人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理與控制，大概8~10人即可。運(yùn)行低壓電網(wǎng)遠(yuǎn)程集中抄表項(xiàng)目以來(lái)，供電企業(yè)增加電量是沒(méi)有投入運(yùn)營(yíng)的百分之20，投入前的停電時(shí)間為210mins，投入項(xiàng)目后平均停電時(shí)間約為3.52mins，經(jīng)營(yíng)成本降低了將近60萬(wàn)元，并且會(huì)逐漸降低。用戶能夠享受到高質(zhì)量的電能，企業(yè)能夠收獲明顯的經(jīng)濟(jì)效益，可見(jiàn)遠(yuǎn)程集中抄表項(xiàng)目是一項(xiàng)非常有意義的項(xiàng)目。

5安科瑞遠(yuǎn)程集中自動(dòng)抄表系統(tǒng)的介紹及應(yīng)用

5.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介

系統(tǒng)為B/S架構(gòu)，主要包括前端管理網(wǎng)站和后臺(tái)集抄服務(wù)，配合公司的預(yù)付費(fèi)電表DDSY1352和DTSY1352系列以及多用戶計(jì)量箱ADF300L系列，實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量和電費(fèi)管理等功能。

5.2系統(tǒng)功能

AcrelCloud-3200預(yù)付費(fèi)水電云平臺(tái)由云平臺(tái)-網(wǎng)關(guān)-預(yù)付費(fèi)電能表組成，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)完成系統(tǒng)到表的充值、查詢、監(jiān)控、控制及短信報(bào)警等功能。
  本系統(tǒng)適用于一些大集團(tuán)和大物業(yè)，往往需要將多個(gè)物業(yè)環(huán)境、分散于各地的物業(yè)集中式收費(fèi)和管理，面臨著數(shù)據(jù)公網(wǎng)傳輸，財(cái)務(wù)操作分散，在線支付，總部財(cái)務(wù)扎口等復(fù)雜的需求。

遠(yuǎn)程集中抄表：抄表信息通過(guò)網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)上傳到云平臺(tái)，快速便捷，免去人工抄表。

遠(yuǎn)程售電:財(cái)務(wù)集中管理，電量實(shí)時(shí)下發(fā)，并比對(duì)充值次數(shù)防止，方便快捷。

能耗分析:用戶和管理員都可查詢預(yù)付費(fèi)表或管控表每天的用能狀況；可提供能耗分析+財(cái)務(wù)軌跡一體式綜合管理報(bào)表，包含用戶表的能耗、財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)、能耗和財(cái)務(wù)的期初期末值等數(shù)據(jù)。

在線支付:商戶可以通過(guò)小程序或者微信公眾號(hào)實(shí)現(xiàn)在線自助充值水電費(fèi)，也可以實(shí)時(shí)關(guān)注商鋪用水用況。

短信提醒:金額不足或金額欠費(fèi)提醒、電表充值到賬提醒，都可及時(shí)短信通知商戶。

遠(yuǎn)程控制:可對(duì)任意一塊電表執(zhí)行遠(yuǎn)程拉閘或保電等一系列遠(yuǎn)程控制操作，方便管理。

5.3設(shè)備選型

6結(jié)束語(yǔ)

文章對(duì)低壓電力客戶遠(yuǎn)程集中自動(dòng)抄表功能以及設(shè)計(jì)框架進(jìn)行了分析與討論，并通過(guò)實(shí)例分析了投入遠(yuǎn)程集中自動(dòng)抄表項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。選擇電力載波的方式作為電能采集器與集中器之間的連接橋梁，構(gòu)建了遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，降低了低壓電網(wǎng)的干擾特性，收獲了經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔡曉玲.低壓集抄系統(tǒng)的現(xiàn)狀與管理分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2012(2):114-115.

[2] 鄭東升.智能化環(huán)境下低壓電力客戶遠(yuǎn)程集中自動(dòng)抄表功能實(shí)現(xiàn)[J].

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版.