电能采集

2024-10-12

电能采集（通用8篇）

电能采集篇1

0 引言

随着国民经济的飞速发展和人民物质文化生活水平的不断提高,人们对电力的需求愈来愈大,对供电质量和供电可靠性的要求也越来越高。另外,在工业系统中,对电子设备运行过程中的电参数进行实时检测与控制的要求也十分迫切。在这种趋势下,供电单位要向用户提供安全、优质的电力,但依靠传统的技术和管理手段已经无法实现。针对这些问题,根据社会发展的需要,依据电力工业部南京自动化研究所提出的要求,从实用化的角度出发,研制了一种电能信息自动采集终端。该系统具有结构简单,安装方便,易维护性强,经济性好等特点,并可通过低压载波和采集站进行数据传输,从而实现了电能信息的自动采集。因此电能信息自动采集终端对用电管理、配电管理实现智能化、自动化和科学化具有非常重要的意义,对国民经济的发展将起到不可估量的推动作用。

1 自动采集终端的设计

1.1 自动采集终端的功能和组成

终端站系统采用以89C51单片机[1]为核心的系统,可实现对1～16块电度表信息的采集、存储、传输及工作状态的显示等功能。其具体功能如下:对脉冲式电度表或经过改造的机械式电度表送来的脉冲进行计数,并把它转换为对应的电能量,实现对有功电能的计量;设置初值(地址号、表常数、电表底度等参数),保存1年内各用户各月的电能信息,分时计费;以电力载波方式和采集站通信;对各电度表的工作状态进行显示。

整个自动采集终端由脉冲计数模块、通信模块、时钟电路模块、工作状态显示模块和键盘操作模块五部分组成,其系统组成[2]如图1所示。

1.2 采用双CPU共用数据存储器AT24C32和双RS 232通信接口

按照脉冲式电度表标准,电度表的输出脉冲宽度为80 ms,脉冲周期的最小值为100 ms。如果CPU在这个时间内对脉冲不进行处理,将会出现脉冲的丢失,从而造成脉冲计数的不准确。采用双CPU共用数据存储器技术可以避免这一现象的发生。脉冲计数模块和通信模块分别采用各自的CPU进行控制,两者之间通过公共数据存储器AT24C32、通信协议和握手线进行信息交换。为了防止两者对存储器操作的阻塞而出现故障,在设计中采用两根握手线进行硬件握手,当一个模块不对存储器操作时,其握手线输出端输出“0”;当需要对存储器进行操作时,其握手线输入端输入“0”,其握手线输出端输出“1”,然后进行操作,否则处于等待状态。

该电能信息自动采集终端设计了两个RS 232通信接口,其中一个为AT89C51-1的RS 232通信口,用于与电度表或设备之间传输数据;另一个是AT89C51-2的RS 232通信口,用于与上位机之间的通信。这样就减轻了主CPU AT89C51-2的负担,且可对于不同数据格式的RS 232电度表灵活修改程序代码。

1.3 脉冲计数模块

脉冲计数模块由电度表、两片控制芯片AT89C51、脉冲处理电路、存储器AT24C32等电路组成,利用单片机编程对采集的数据进行一系列处理,完成对数据的采集、有效存储及传输功能。

各功能的具体实现过程为[3,4]:首先将电度表输出的脉冲信号经由光电耦合器、施密特触发器等组成的脉冲处理电路进行滤波、整形等处理后,再送入缓冲器进行缓存;然后根据控制电路的命令进行相应的操作。当进行信息存储操作时,AT89C51-1工作,AT89C51-2处于等待状态,AT89C51-1向存储器发送起始信号,AT89C51-1收到存储器的低电平应答信号后,向存储器发送字节地址,AT89C51-1收到存储器的另一个低电平应答信号后,再发送数据到被寻址的存储单元,存储器再次应答,并在AT89C51-1发送停止信号后开始内部数据的擦写,在擦写的过程中,存储器不再相应任何请求。当进行读信息操作时,AT89C51-1处于等待状态,AT89C51-2工作,AT89C51-2向存储器发送起始信号和被寻址的字节地址,存储器产生低电平应答信号并发送相应字节地址的内容,接收完数据后,AT89C51-2发送一个停止信号。

时钟线保持高电平期间,数据线从高到低的跳变被看作为起始信号,对AT24C32的任何操作命令,都必须从启动信号开始,时钟线保持高电平期间,数据线从低到高的跳变被看作为停止信号。外部存储器采用结构简单的二线制E2PROM和具有掉电保护的AT24C32存储信息,掉电后数据可保存十年,远远高于实际要求。为了延长存储器的使用时间,采用循环存储方式,保证了采集数据的准确性和可靠性。

1.4 通信模块

通信模块由控制芯片AT89C51-2、电力线载波芯片ST7538[5]及其外围电路组成。ST7538是采用FSK调制技术的高集成度、功能强大的电力载波芯片,内部采取了多种抗干扰措施,它可以在噪声频带很宽的信道环境下实现可靠的通信。内部集成了发送和接收数据的所有功能,通过串行通信,可以方便地与微处理器相连接。内部具有电压自动控制和电流自动控制,只要通过耦合变压器等少量外围器件即可连接到电力网中。ST7538除了实现电力线载波通信功能外,还具有看门狗、过零检测、运算放大器、时钟输出、超时溢出输出、+5 V电源和+5 V电源输出等功能,大大减少了ST7538应用电路的外围器件数量。该芯片符合欧洲CENELEC(EN50065-1)和美国ECC标准。

1.5 时钟电路模块

时钟电路模块由AT89C51-1和时钟芯片DS12887[6]组成。CPU通过读DS12887的内部时标寄存器即可通过选择二进制码或BCD码初始化芯片的10个时标寄存器得到当前的时间和日历,其内部14 b非易失性静态RAM可供用户使用。对于没有RAM的单片机应用系统,可在主机掉电时保存一些重要数据。DS12887的4个状态寄存器用来控制和指出DS12887模块的当前工作状态,除数据更新外,程序可随时读写这4个寄存器。利用单片机对DS12887进行编程,可方便地实现读数,完成定期抄表等功能。

1.6 工作状态显示模块

工作状态显示模块主要由发光二极管、放大器、AT89C51-2等元件组成。用不同颜色的发光二极管来分别显示电源的通断、链路的连接以及数据的发送等状态。该电路模块具有响应速度快,使用温度范围较大,功耗小,使用寿命长等优点。

1.7 操作键盘模块

操作键盘模块由键盘和AT89C51-2组成。通过操作键盘,可设置一些参数,如终端的地址、各用户的电度表常数等,也可以对单片机发出简单的指令,如显示各项参数、手动需量等。

2 软件设计[1,2]

结合自动采集终端硬件来设计软件,通过分析要实现的功能,整个程序可分为主程序和中断服务程序模块。系统主程序对系统进行初始化设置,完成上电后对上次停电后的信息处理,采集电能量并进行相应的处理,处于待机状态接收收集站下达的指令,并做分析处理,控制数据传输、链路检查和校对时钟等任务的执行,流程如图2所示。其中,电能量的采集使用定时中断;采样间隔可根据用户电度表容量设置,样机中采样间隔设置为100 μm,程序流程见图3。中断服务程序模块有定时中断、通信中断等实时性处理的功能模块。通过各功能模块之间的调用,一层一层地实现程序功能。

3 自动采集终端的抗干扰措施

为了保证采集数据的准确性和数据传输的可靠性,系统必须具有较强的抗干扰性。在系统设计的过程中,采取以下措施[1,3,4,5]来增强系统的抗干扰能力:

(1) 采用施密特触发器和积分处理等对脉冲信号进行多次滤波和整形操作,以去除窄干扰脉冲的干扰。

(2) 采用光电措施实现主板电路和电度表的隔离以及软件的防干扰处理。

(3) 用D触发器对脉冲进行锁存,累加计数后清除。

(4) 存储芯片采用具有掉电保护功能的AT24C32,防止因掉电造成数据丢失,电力线调制解调芯片采用具有掉电保护、看门狗等多种功能的ST7538,以防止程序跑飞。

(5) 在所有环节中,对传输的数据进行CRC校验,以保证数据的可靠接收。

(6) 在软件中对脉冲的边沿抖动进行处理,以防止因“毛刺”现象引起误差。

(7) 在CPU处于空闲时,用软件使之进入待机状态,这时CPU不执行任何操作,只有系统中断可以唤醒它,所以相应地对干扰也不敏感。

4 结语

利用硬件和软件防干扰相结合的方法,采用双CPU共用数据存储器技术、脉冲硬处理电路、先进的调制解调和CRC循环冗余编码解码技术,实现了高可靠的脉冲采集,防止了脉冲的漏记和多记,解决了脉冲计数和电力线载波通信的实时性和引脚不足等问题,实现了低成本、高可靠性、高稳定性的电能信息自动采集终端的脉冲计数、分时计费和电力线载波通信功能,形成了功能强大,易维护性强,可扩展性好,安全性高的电能信息自动采集终端系统。这种技术可应用于电子信息、电力、环保、自来水、煤气等行业的检测仪器设备中。随着供电、用电管理系统的不断完善与发展,该系统无疑具有广阔的发展空间和使用价值。

摘要：给出一种性能优良、有效、简便的电能信息自动采集终端,该终端以电力载波的方式与采集站通信。采用双CPU共用数据存储器和双RS 232通信接口技术解决了脉冲计数和电力线载波通信的实时性问题;采用脉冲处理硬件电路、先进的调制解调器和CRC循环冗余编码解码技术,实现了成本低,可靠性高,抗干扰性强的脉冲采集和远程通信功能。文中介绍了系统的功能、硬件组成和软件设计,探讨了为提高该系统可靠性而采取的一些抗干扰措施。通过长期测试与现场应用证明,该电能信息自动采集终端的设计是可行的,具有进一步推广应用的价值。

关键词：终端,电度表,电力线载波,双CPU,ST7538

参考文献

[1]张毅刚,彭喜源,谭晓君,等.MCS-51单片机应用设计[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1997.

[2]秦文华,田海峰,刘新.低压电力线载波通信中远程数据的采集[J].电子技术,2005(6):58-61.

[3]余孟尝.数字电子技术基础简明教程[M].北京:高等教育出版社,2001.

[4]广州周立功单片机发展有限公司.CAT24WC01/02/04/08/161K/2K/4K/8K/16位串行E2PROM中文手册[Z].2005.

[5]刘晓胜,徐殿国.电力载波芯片ST7538及其应用[J].单片机与嵌入式系统应用,2004(7):49-51.

[6]彭希南.跨越2000年的时钟芯片DS12887/DS12C887[J].电子技术,1999(8):34-38.

[7]林梅金,李如雄.基于GSM网络的远程抄表终端的设计研究[J].现代电子技术,2007,30(17):60-61,64.

电能采集篇2

微网由于自身容量小、结构复杂、对负荷影响敏感和易产生扰动及谐波等特点，微网的状态估计以及优化控制一直以来都由于信息采集系统的缺失而存在不同程度的困难。信息技术以及GPS/北斗技术的发展为组建价格低、高可靠的电力信息采集系统提供先决条件，也为微电网的可靠控制运行提供了重要保证。

同步电能信息采集系统可以获得实时相角、频率、幅值以及谐波信息，并有望应用到微电网系统的许多方面，例如：微电网的状态估计、静态稳定的监测、暂态稳定的预测及控制、故障分析、扰动源定位以及优化运行控制。需要利用这些数据资源深入研究分布式电源暂态过程中和微网的运动轨迹，研究各控制环节对分布式电源功角轨迹的影响，研究不同的控制方式以及设备产生谐波以及谐波传播的机理，研究在不同工况下实现最优微电网经济运行策略。在GPS技术出现前，这种研究还是不现实的，目前仍是微电网研究的空白。微电网涉及到众多设置、电网结构复杂以及具有一定的时变性，研究一个价格低、高可靠、分布广的电力信息采集系统对微电网的进一步深入研究是十分有意思的。

微电网是一个可以实现自我控制、保护和管理的自治系统，它作为完整的电力系统，依靠自身的控制及管理供能实现功率平衡控制、系统运行优化、故障检测与保护、电能质量治理等方面的功能。由于微电网的这些特点，我们就针对于微电网进行信息的同步采集。我们以IAR为程序编写平台，完成通过PPS信号我们将通过单片机的UART模块去读取GPS返回的数据，将其中的时间信息提取出来，然后在通过单片机的IO口去读取AD采样的值，这其中，对每次AD采样的都要打上相应的时标，每当采集128次数据后，对所得到的数据进行傅里叶变换，然后就可以得到一个周期的128个采集点的电压、谐波的次数、相角以及每点的准确时间等任务；最后通过UDP方式将这些信息通过网口发送到电脑，在电脑的上位机上可以监测到数据。

关键词：微电网信息；GPS；Udp协议；ARM-STM32

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 16-0000-01

微电网由微型电源供电，作为一个配电与用电网络，势必会存在多数节点，在对其进行实时监控的过程中，需要得到各节点的信息，如电压、相交以及功率潮流，为了达到采集的信息的同步，我们势必要对各地的时钟进行校准，这样才能将信息进行有效地处理，得出正确的结论，所以我们采集GPS校时系统。

我们先用MT-285授时GPS定位模块获得标准时间，利用其在采集时间时发出的TTL信号作为触发信息，当时刻为我们所需要动作的时间时，我们利用STM32读出该时刻以及该时刻的另个项目硬件的信息（模拟微电网的一个节点）。

为了达到各节点的信息可以同时处理，进行宏观监测和调度，我们还需要利用UDP将信息通过网口发到电脑上，方便控制中心随时提取，进行统一分析。

下面说下实施的措施：

（1）采用ARM—STM32作为CPU，需要对所用的外围模块及其相关功能进行初始化，包括串口模块，中断模块，systicks时钟，定时器，系统时钟，GPIO引脚，udp协议，IP地址，FFT变换，AD采样；

（2）利用串口UART进行GPS信息的读取，通过GPS集成模块上的RXD引脚与STM32的UART1相連，从而实现GPS信息的读取。同时通过GPRMC格式读取字节确定GPS准确信息，实现连续定位；

（3）利用PPS秒脉冲进入中断，获取系统时钟内部计数寄存器值，其差值即为每秒间隔，从而避免CPU内部晶振运行不准导致的秒间隔错误，其间隔用于后续毫秒计算；

（4）采用外围MAX125AD模块进行信息采集，MAX125AD芯片不断进行信息采集，当采集完一组数据后，芯片发送INT中断信号至CPU，CPU对INT信号进行下降沿捕获，捕获成功进入中断处理程序，存储电压信息，并记录采样时刻；

（5）在AD采集信息时通过SysTick->VAL给采样点打上时标，但是时标是内部寄存器计算值，在信息传送时读者无法理解该值的含义，需要转换成ms便于读者理解，更好把握采样点时间；

（6）从电力系统中吸收的畸变电路可以分解为基波和一系列的谐波电路分量。利用Nyquist采样定理，即采样频率fs至少是原信号最高频率fc的二倍以上（fs>2fc），才能正确地表达原信号的信息，采集128个样点最多可分解成0～63次谐波分量；

（7）为了实现实时监控微电网信息，需要在采集完电压信息并进行FFT变换后将相关信息发送至网络上。在这里，我们采用udp协议，在FFT变换后马上传送至网路上，通过TCP调试助手监控信息传送，判断信息。

本项目以IAR为软件编写和运行平台，以GPS为校时系统，利用STM32采集和处理数据，最终将数据通过以太网口传输到计算机上。从而达到带有时标数据的采集，方便同步处理。

参考文献：

[1]张信权，梁德胜，赵希才.时钟同步技术以其在变电站的应用[J].继电器，2008（09）：69-73.

[2]彭刚，春志强.基于ARM Cortex-M3的STM32系列潜入式微控制器应用实践[M].北京：电子工业出版社，2011.

电能采集篇3

第一步:查看终端外观

查看终端是否有损坏、烧毁的迹象, 如有损坏进一步检查, 如果确实损坏则更换负荷管理终端。

第二步:查看液晶显示屏

(1) 液晶显示屏不亮。原因:一是终端未开启;二是终端显示屏坏了。解决措施:打开终端侧盖, 重启终端;如果终端液晶显示屏仍不亮, 则更换终端。

(2) 液晶显示屏亮, 但不显示任何信息。原因:终端程序长时间运行, 程序进入死循环。解决措施:将终端关闭, 重新启动, 程序即可重新运行。

第三步:查看液晶显示屏有无信号显示

液晶显示屏无信号。原因:一是天线位置不对、天线安装不牢固和天线损坏;二是终端通信模块故障。解决措施:检查天线放置是否合理, 考虑到电磁屏蔽, 尽量不要将天线放在开关柜内, 放在开关柜外;查看天线和终端连接是否牢固, 将螺丝拧紧, 如果仍无信号, 则更换天线;如果更换天线仍无信号, 那么需要检查通信模块, 更换通信模块查看是否有信号。

第四步:查看终端是否登录主站

终端登录不上主站。原因:通道设置错误;SIM卡坏了。解决措施:首先查看通道设置是否设置正确, 按照市公司下发的通道参数进行设置, 注意不同规约的通道参数是不一样的。主通道和辅助通道全部设置, 防止终端登录终端厂家的公网。其次查看液晶显示屏是否显示“GPRS ERROR”, 如果终端显示屏显示“GPRS关闭”, 那么需要更换SIM卡。

第五步:查看终端能否采集电能表数据

电能采集篇4

关键词：用电信息采集,采集流程,终端调试,故障点排查

0 引言

长期以来,供电公司主要采用人工定期现场抄读数据、手工录入数据进行核算的传统电量结算方式。传统方式存在效率低下、实时性与准确性较差等缺陷,极易造成漏抄、估抄、误抄。不能实现对线路、台区线损的精确计算;不能对用电客户的用电情况进行实时监测。根据《国家电网公司“十二五”电力营销发展规划》要求,进一步加强营销计量、抄表、收费标准化建设,实现供电公司系统范围内电力用户的“全覆盖、全采集、全费控”,提升公司集约化、精益化和标准化管理水平。国家电网公司引进智能电表和用电信息采集系统。该系统通过对配电变压器和终端用户用电数据的采集和分析,实现自动抄表、用电监控、阶梯电价执行、有序用电、负荷控制、线损分析等功能,最终实现自动抄表算费、推广费控管理、加强用电检查和需求侧管理、提升用户互动水平和降损增效等目的。有效地解决了人工抄表模式下漏抄、错抄、找不到表箱位置等问题,减少了相关人员工作量,提高了供电企业效率,实现了现代电网智能化、高效化的管理目标。

1 用电信息采集系统

用电信息采集系统是通过对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统,具有用电信息自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布式电源监控、智能用电设备的信息交互等功能。用电信息采集系统是智能电网的重要组成部分,是营销业务应用重要的数据支撑平台。

2 SG186系统电能信息采集模块应用

2.1 采集流程选择

2.1.1 采集点新装申请

仅用于电力用户计量点新装采集终端,做此流程。

2.1.2 采集点修改申请

(1)修改计量点通信地址、波特率、端口号、通信规约等参数;

(2)添加、删除采集对象;

(3)现场更换计量表计,在做完换表流程后,需要做采集点修改流程;

(4)采集档案未能成功下发到终端上时,可以做采集点修改流程,实现重新下发档案。

2.1.3 采集点变更申请

(1)拆除采集点;

(2)现场更换采集终端;

(3)现场更换SIM卡;

(4)同时更换采集终端和SIM卡;

(5)更改采集点运行状态。

2.2 做采集流程时注意事项和常见问题及解决方法

2.2.1 注意事项

(1)做采集流程配设备前,确保终端、SIM卡已经配送到你的库区,且状态为“库存”状态;

(2)做采集流程过程中不能做回退、调单,否则造成流程不能归档;

(3)同一采集点不能重复做采集流程,造成不能归档;

(4)做采集流程时,一定要选对终端类型,如类型不一致,设备将无法出库;

(5)做低压采集流程时,在添加对象步骤,要清除供电单位,否则不能查找到低压用户;

(6)由于营配贯通对数据库的影响,许多台区被分成多个台区,并且台区名称发生了变化,需要在低压台账中查看所添加对象对应的台区名称,按照此名称进行添加对象台区查询。

2.2.2 常见问题及解决方法

(1)“配设备”时设备或SIM卡配不上:请到“资产管理”—“库房管理”—“资产信息查询”中查看终端或SIM卡是否在库区内,终端和SIM卡的状态是否为“库存”,终端的类型是否与流程选择的类型一致;

(2)重复做同一采集点流程:做终止工单;

(3)采集流程不能归档,提示“同步中间库失败”、“中间库校验失败”,请过一段时间再进行归档;

(4)采集流程不能归档,提示“某一采集对象对应其它终端”,请根据提示的用户编号、和终端地址,核对档案信息,是否此户在另一终端下。

3 终端调试常见问题解析

3.1 高压专变台区、考核台区总表(GPRS+RS485通信)

3.1.1 终端召测值为“空值”

(1)档案参数错误。登陆用电信息采集系统,依次点击“运行管理”—“现场管理”—“终端参数设置”———“F10终端电能表/交流采样装置配置参数”,查看各项参数是否正确。如果参数错误,在SG186系统中做“采集点修改申请”流程,修改档案参数。

(2)现场RS485线未接或连接错误。现场查看RS485线连接情况,智能电子表的RS485-1口对应连接终端的RS485-1口,连接正确后,终端RS485-1指示灯会闪烁。

(3)现场用万用表测量电能表及终端的RS485端口电压是否在5V左右,确定RS485端口好坏。

(4)现场查看终端测量点“3”中的各项通信参数是否正确。

3.1.2 终端召测“召测无返回”

(1)档案下发失败。登陆用电信息采集系统,依次点击“运行管理”—“现场管理”—“终端参数设置”—“F10终端电能表/交流采样装置配置参数”,查看各项参数是否下发成功。如果参数未下发,点击“下发参数”重新下发。

(2)终端忙碌。由于终端可能正在上报事件或正在执行抄表任务,无法返回召测数据,请过段时间再进行召测。

(3)电能表时钟是否正确。登陆用电信息采集系统,依次点击“运行管理”—“现场管理”—“时钟对时”,查看电能表时钟是否正确。

(4)对终端参数及数据区进行初始化,重新下发档案,重启终端。

3.1.3 终端不在线

(1)现场查看终端是否带电、终端天线是否安装正确。

(2)查看SIM卡是否装好,终端屏幕是是否显示“已连接”或“登陆主站成功”,通信信号强弱、是否正常,屏幕左上角大“G”图标不闪烁为正常。

(3)查看GPRS通信模块是否松动,插针是否有弯曲,更换通信模块。

(4)现场查看终端的终端地址是否与条码标签上一致,APN、通信端口号、主站IP等公网参数设置是否正确。

(5)现场查看终端出厂序号和终端地址,是否与采集系统中该采集点的终端对应。

(6)更换一张确认无问题SIM卡,看看是否为SIM卡的问题。

3.2 专变台区GPRS一体表

3.2.1 终端召测值为“空值”

(1)查看终端参数是否下发成功。

登陆用电信息采集系统,依次点击“运行管理”—“现场管理”—“终端参数设置”—“F10终端电能表/交流采样装置配置参数”,查看是否有各项参数。如果没有参数,点击“召测”。

(2)通信参数是否正确。

通讯端口号为“1”;是否交流采样选择“是”。

3.2.2 终端不在线

(1)现场查看终端,通信信号强弱,本地指示灯和远程指示灯是否常亮。

(2)查看SIM卡安装情况。

(3)更换SIM卡。

(4)更换GPRS通信模块。

3.3 低压台区故障排查

国网冀北电力有限公司唐山市丰润区供电分公司低压采集方案主要有低压电力线载波通信和微功率无线两种采集方案。主要模块厂家为鼎信、东软、麦希。

用电信息采集系统调试:

(1)查看台区电能表档案是否下发成功、是否全部下发。

1)登陆用电信息采集系统,依次点击“基本应用”—“数据采集管理”—“数据召测”—召测F11,查看端口号为“31”的要抄表数量,是否与台区接入的低压电能表数量一致。

2)若F11档案不一致,登陆用电信息采集系统,依次点击“运行管理”—“现场管理”—“终端复位”,对集中器中的参数及数据进行初始化。

3)登陆用电信息采集系统,依次点击“运行管理”—“现场管理”—“终端参数设置”—“F10终端电能表/交流采样装置配置参数”,重新下发参数。

4)F10参数下发后,重新进行召测F11,查看参数是否下发成功。

(2)查看采集对象各种参数是否正确。

做采集点修改流程,查看各项通信参数,总表端口号为2,通信方式为RS485,低压对象端口号为31,通信方式选择对应的采集方案(载波、微功率无线),智能表通信规约为DL/T645-2007,通信速率为2400,普通电子表通信规约为DL/T645-1997,通信速率为1200。

4 低压现场故障点排查及调试

在用电信息采集系统中导出召测失败的用户,进行排序整理并打印,作为现场故障点排查依据。

无论是哪种采集方案,首先要确保现场安装的智能表带电,供电电压在智能表正常工作的电压范围内。智能表火线进出不能接反。

4.1 微功率无线采集方案(以江苏麦希模块为例)

4.1.1 故障处理准备工作

失败点需要通过采集系统进行统计(见采集系统地操作流程),导出文件进行整理,保留【用户名】、【终端地址】和【电表资产号】并打印,用于现场排查。

此时就可以根据打印的信息与现场熟悉的人核实失败的用户是否为对应台区的,现场是否已经安装,距离上是否过远等。

4.1.2 现场检查

根据打印的信息在现场找到失败点的位置,检查电表资产号是否对应、电表是否工作、模块灯的状态,再根据距离判断天线的位置及天线的安装情况是否准确。

出现的问题一般归类为五种:

(1)集中器离线;

(2)档案错误;

(3)现场距离过远;

(4)现场设备损坏,或者被破坏(包括安装问题);

(5)存在未知的干扰(极少出现,由客服人员确认)。

4.1.3 排查方法

(1)到达现场后,利用无线调试掌机,对主节点及子节点进行检查,检查集中器档案和故障点。

(2)现场确认电表是否工作。按键查看电表的电压值不能是0V,显示屏左下侧应该有(2)或者(1)图案显示(电表没上电也能显示电量,但是此时电压显示为0V)。

(3)查看模块的信道灯状态。信道灯绿灯常亮说明模块损坏;模块指示灯都不亮,需要更换确认是模块还是电表损坏;入网的模块信道灯红绿灯闪烁,否则未入网。

(4)故障点处在距离集中器很远的边缘地点,这种位置可能是距离较远或者级数太多导致没能入网。在故障点与集中器之间,适当的加装外置天线的模块。

(5)故障点红灯常亮,且距离很近。需要确认现场表号是不是在这个集中器中,记下表号在采集系统检查,或者模块损坏需要更换。

(6)抄表不稳定。整理天线,或者适当增加不稳定点到集中器之间的外置天线模块。

(7)后台电量和现场电量有较大差距。后台召测电量少,可能存在反向用电,可在后台抄表数据查询核对;后台召测电量多,用户名弄错,现场根据电表资产号核对。

4.1.4 故障处理注意事项

(1)台区下的电能表都进行了更换,集中器也安装到位,并且上电运行,这样的情况算是现场安装完毕。

(2)微功率无线方案是通过无线信号传输数据,因此金属表箱的屏蔽会对信号传输距离造成影响,另外会严重影响传输的还有混凝土的墙,非常密集的树木等。

(3)微功率无线方案中点与点之间传输距离有限,但是外置天线模块或者内置模块会自动成为远端节点的中继转接点,通过点与点接力的方式传输数据(前提是都已经入网,并且是同一台区的)。

(4)现场安装单相表要和集中器配套,微功率采集方案的电表,要配置微功率方案的集中器并且要求厂家之间要匹配。

(5)现场安装完毕后,才能进行归档操作,否则会使归档后的台区处于异常状态,如:集中器未安装进行归档,会造成台区处于离线状态,档案无法下发。

(6)归档时不要尝试只归档一块或者几块电表进行试验,除非能够确认这几块表是在集中器的附近,否则距离很远且没有中继点,会造成全部失败的情况。

(7)组网和维护都需要时间,所以归档或者更换模块后,是不能马上就能抄读数据的(一般2-4小时),建议第二天进行数据检查。

(8)后台系统进行实时抄读操作时集中器会挨个进行现场抄读(个别厂家是直接取集中器中存储的数据),所以会需要较长时间,因此建议抄读历史数据,较快得到数据情况。

4.2 低压电力线载波方案(以青岛鼎信模块为例)

4.2.1 故障处理准备工作

失败点需要通过采集系统进行统计(见采集系统地操作流程),导出文件进行整理,保留【用户名】、【终端地址】和【电表资产号】并打印,用于现场排查。

4.2.2 现场检查

4.2.2. 1 利用掌机及抄控器监测

(1)检测智能电表载波通信模块通信是否畅通(模块是否损坏);

(2)判断智能电表与变压器所属关系(核实台区归属);

(3)读取电表内参数数据;

(4)判断传输距离远近,供电半径过大,影响信号传输,需增加中继器,以增强信号强度,达到抄表稳定。

4.2.2. 2 常见问题

(1)档案串台区。

电表的实际变压器供电台区和局内主站中登记的变压器供电台区不一致,造成主站加载电表错误,形成跨台区抄表现象。如果两个台区之间载波信号耦合程度较强,串台区的电表还有可能抄到,但是抄表时间极不稳定;如果两个台区之间耦合程度较弱,那么该表一定是失败表。

(2)电能表接线问题。

电表零线接线为壳体或大地(E),而非实际零线。通常情况下,配电箱的壳体是要和大地(E)相连接的,但是在线路改造或误操作的情况下,往往没有将零线(N)接进电表,而是直接将大地(E)接入电表零线端子,电表载波通讯回路断开,导致抄表成功率很低。

三相直通电表A相划片没接或虚接。三相直通表在A相拨片没有短接的情况下,A相电压没电,载波节点无法通信。

(3)电能表不带电或供电电压不能使模块正常工作。

(4)电能表地址错误。

电表表号可以通过在表壳外观上读出,也可以持续点击表端白色按钮,电表屏幕会显示出电表号,以电表内显示表号为准。

(5)采集系统中的召回的电能示数与现场电能表示数不符。

有可能是换表流程造成串户;或是电能表火线进线接反。

5 用电信息采集系统应用的成效

5.1 通过系统应用,实现了抄表核算过程的智能化管理,提高了抄表核算效率

国网冀北电力有限公司唐山市丰润区供电分公司下属20个供电所,42个低压营业站,供电辖区内高压用户5336户,高压计量点6418个,综合台区2000多个,低压用户36万多户,现运行智能电表374401只。采集覆盖率为99.87%,采集成功率为98.84%。通过智能电能表及用电信息采集系统的应用,实现自动抄表、数据自动导入算费系统、自动进行电费计算。抄表、录入、核算人员由原来的500多人,减少到50多人。大大节省了劳动力,减少了人员的工作量,减少了人为因素误差。缩短了抄表核算时间,抄表核算时间由原来的三天缩短到半天完成,缩短了83%,大幅降低了抄表差错率。

5.2 实现用电计量在线实时监测,便于用电检查

采集终端对现场计量设备进行实时监测,对现场表计的电压断相、失流、三相电流不平、电能表开盖记录、电表时钟错误等事件进行上报,使用电检查人员能够及时的发现表计故障、用户窃电、违约用电行为,减少供电企业损失。公司营销部通过用电计量在线实时监测,发现多起通过使电表失压、强磁干扰、高频干扰、更换电表线路板电阻、短路线路板、改变只能把内部结构遥控窃电等隐蔽型高科技窃电行为,追补电费和追缴违约使用电费113.42万元。

5.3 实现历史数据查询,为计量差错、窃电追补电费提供准确的时间、数据

采集终端每15分钟对电表数据进行一次冻结,通过用电信息采集系统可以进行历史数据查询。案例:用电检查人员发现某一户电表示数有问题,上月抄表日示数为3529.31,本月抄表日示数为30.23,初步断定为电能表示数归零,通过历史数据查询,找到了该表归零前最后一次冻结数据为3721.54,给追补电费提供了准确的依据。

5.4 实现台区线损实时、准确计算,便于台区线损管理

用电信息采集系统可以实现召测表计同一时间的冻结数据,提供台区任意时段的台区线损计算,使线损管理任意更及时、准确的掌握真实的台区线损数据。方便、快捷的找出高损台区,对高损台区及时进行高损原因排查,制定降损措施。为供电企业经济效益最大化提供了更多可能。

6 结束语

用电信息采集系统的推广和应用,解决了传统方式人工抄表、手工录入数据进行核算的效率低下、实时性与准确性差等缺陷,极易造成漏抄、估抄、误抄等问题。使台区线损考核有了依据,实现了对用电客户的负荷、电压、的实时监测,便于对窃电情况及时发现、处理。减少了工作人员,降低了工作量,提高了工作效率,降低了企业的管理成本,提高企业的经济效益。

参考文献

[1]用电信息采集——通信技术及应用[M].中国电力出版社,2015.

[2]智能电能表及用电信息采集终端知识问答[M].中国电力出版社,2014.

电能采集篇5

随着当今居民住宅小区、厂矿车间、店房门面等用电场所的自动化、现代化、智能化发展, 传统的人工抄表、手工输入、逐条核算、挨户收费的方法已不符合现代电力管理人员精简、高效集成、方便迅捷、采核准确等高标准要求[1]。另外, 电能计量中的“防窃电”问题也是电力部门长期下大力气治理的问题。窃电的技术和装备也在“日益进步”, 大量的窃电、漏电行为不仅扰乱了电力企业的正常运营, 造成其大量损失, 而且造成了用电紊乱, 甚至引发大面积停电、火灾、爆炸等安全隐患。基于以上问题, 本文有针对性地提出了基于无线采集与监视的自动抄表系统, 并在当前普遍应用的自动抄表系统进行优化改进, 以期更好地实现电能计量的采集和监视功能。

1 电能计量的无线采集与监视系统组成

1.1 远程自动抄表系统

远程自动抄表系统是将网络、微电子、计算机、通信等技术高度集成, 通过远程控制实现数据传输、信号采集、数据转换、参数计量、分析诊断、故障处理等功能, 该系统有抄收迅捷、核计精准、实时同步、便于拓展等优点。采用远程自动抄表系统可以大幅精简人员、降低误差, 并能实时监控线路损耗。

由于当今的配电网络趋于结构复杂、数据繁冗、分布散乱, 因此, 通信环节的稳定畅通是保证系统可靠运行的基础。目前常用的通信方式包括:无线电、电话线、载波和光纤, 然而无线通信所涉及的频率申报、载波技术、费用过高等问题严重阻碍了远程抄表的实现。

近年来GPRS网络覆盖面大幅扩展, 目前已形成遍及全国的辐射网络, 其高效、便捷、低耗、经济等特点可以为电力部门所用, 实现远程自动抄表以及监控工作。

1.2 图像监控系统[2]

图像监控是各行业广为关注和研究的重点技术, 它以界面形象直观、信息丰富具体、对话简单容易被广泛应用。通过分析监控所实现的目的及其所应用的环境和条件, 综合设置并集成涉及图像的采集、处理、传输、管理、控制等相关元件设备, 使其形成有机统一整体。

由于通过图像获取信息较为直观、形象、生动, 再加之很多场合由于客观条件限制, 不便或者无法直接获取作业现场的相关信息, 此时, 图像监控系统就成为延伸的“眼睛”帮助人们进行观察和监控。

图像监控系统主要用于对目标景物进行实时监视和控制, 其中核心控制元件用于精准、全面、如实地再现图像, 通过控制、调节、完善, 以求达到高质高效的图像质量。另外, 大多场合需要将监视过程和图像、影像资料进行截选或者全部进行存录, 便于以后参考和查阅, 目前已有许多先进的处理软件和存储硬件广泛应用, 帮助解决了这一难题。

1.3 GPRS网络技术

GPRS (即通用分组无线业务) 是在GSM系统基础上引入新的部件而构成的第2.5代移动通信系统, 主要用于在移动终端和Internet结点之间传输分组数据。GPRS作为一种分组交换系统, 特别适用于时断时续、无规律突发、少量而频繁以及不时的大量数据传输。

2 现有系统技术组成及其不足和改进方向

2.1 现场总体构成

电能计量的无线采集与监视系统的组成及其功能罗列如下, 其组成包括电表、采集器、集中器、GPRS模块、监控中心、上位机终端等, 各组成部分功能如下:

(1) 电能表数据采集终端, 用于进行用电计量和数据采集。

(2) 现场单元由摄像 (负责捕获窃电现场的图像证据) 、通信 (负责与GPRS进行网络通信) 、控制 (负责总体控制协调) 3个模块组成。

(3) GPRS网络作为串联整个系统的媒介, 负责信息、语音、IP、X.25等数据的传输和接发。

(4) 控制终端负责数据信息的接收、分析、处理以及指令的编制、确认、发送。

(5) 管理中心是操作终端, 用于操作人员对现场情况进行实时监控, 并对各种数据进行管理。

2.2 现场单元组成

现场单元各组成部分如表1所示, 结构框图如图1所示。

2.3 现有系统的不足及改进方向

虽然目前实际应用的系统可以在一定程度上实现既定功能, 但还有一些方面需要完善和改进, 现将其罗列如下:

(1) 大多系统遵循ABB协议, 造成国产电能表“水土不服”, 以下将对此进行改进。

(2) 大多系统采用电子邮件方式发送现场单元获取的数据, 但在实际应用中常会出现服务器繁忙、数据不畅、邮箱满溢等现象, 需要对无线通信模块的数据传输方式进行改进。

(3) 缺乏参数设置的人机界面。在用的系统虽然也可在一定程度上实现操作界面的人机交互, 但一些参数的设置需要修改参数并将其通过仿真器下载到单片机芯片中, 这就需要就这一问题进行改进, 在操作界面实现参数设置功能。

(4) 由于现场单元需要完成AC-DC转换, 同时考虑到外部接入可达性以及断电时系统工作持续性等问题, 应在现有系统中进行设置, 解决这3方面问题。

3 系统优化改进

3.1 多功能电能表通信协议DL/T645

DL/T645标准适用于本地系统, 通过设置并规定电能表的费率装置的数据交换方式中的物理连接、通信链路及应用技术规范等进行制定。

该标准是参照国际标准IEC关于本地和总线之间数据通信的有关内容, 同时结合我国电力系统多功能电能表使用中的实际情况编写的, 协议各层级及其构成和原则如表2所示。

3.2 无线通信模块的Socket通信

本系统采用的无线通信模块是内嵌TCP/IP协议的GPRS Modem, 它包括GPRS模块 (采用工业级的西门子MC35) 和IP (内嵌TCP/IP协议栈) 模块2部分, 这2个模块之间彼此独立。

要实现Socket通信, 管理中心必须具有公网IP地址及相应的服务器软件, 首先要实现内网IP服务器建设, 本系统通过端口映射程序, 将网关的一个端口映射到本机的一个端口, 在网关上执行端口映射软件如图2所示。

3.3 人机界面的软件设计

参数设置的程序包括管理中心上执行的VB程序和现场单元上执行的汇编程序2部分, 一般通过RS232串口实现管理中心和现场单元的通信, 完成现场单元参数的设置。

在参数设置之前, 现场单元和管理中心的串口需要进行事先连接, 在管理中心中选择好串口并按要求设置VB程序参数。

3.4 电源的改进

为了便于AC-DC转换以及设备选配, 在原有系统基础上内设了DC电源, 对外提供AC220接口。另外, 为了保证在停电情况下系统依然能够正常运转, 内设一个备用电源, 主备用电源工作情况如图3所示。

当AC220 V正常供电时: (1) U1输出12 V, 经U2输出9V, JP1常开闭合接通备用电源进行充电; (2) 12 V经U3、U4连续转换, 输出3.3 V电压为单片机供电。

当停电的时候, U1停止工作, JP1常闭闭合, 则备用电源通过U3、U4连续转换, 输出3.3 V给单片机供电。

3.5 现场单元改进

现场单元电源模块将AC220 V转换成DC12 V, 所配置的备用电源负责在停电状态下为现场单元提供电源;无线通信模块负责在GPRS网络上进行数据传输;摄像模块和感应模块用于感应启动照相。

现场单元安装使用时必须注意以下几点: (1) 现场单元的感应模块和摄像模块应正对要监视的区域, 并且应选择合适的高度; (2) 现场单元的安装位置必须在中国移动通信公司的GPRS网络覆盖范围内; (3) 确保接好天线的接头; (4) 用电现场的电能表应是具有RS485接口的全电子式电度表; (5) 现场单元机壳应在安装现场可靠地接地。

4 结语

本文在对电能计量采集与监视系统的应用现状、结构组成及不足之处进行分析的基础上, 着重从4个方面进行了优化改进, 有针对性地解决了这4个方面的问题, 希望可以为工程实践提供一定的参考。

摘要：在对电能计量采集与监视系统的应用现状、结构组成及不足之处进行分析的基础上, 着重从通信协议、数据传输、人机界面、电源系统4个方面进行了优化改进, 有针对性地解决了这4个方面的问题, 可为此方面的应用研究提供参考。

关键词：电能计量,无线采集,监视,优化

参考文献

[1]白海成.学生公寓智能电能管理系统的设计与实现[D].大连理工大学, 2005

电能采集篇6

1 建立企业用户电能信息采集系统的必要性

随着环境污染的日益加剧, 节能减排问题已经成为了全世界广泛关注的重点课题, 为了有效的应对环境污染对于传统能源产生的影响, 提出了绿色能源的概念。智能电网的运用, 能够在用户之间、用户与供电企业之间形成一个有效的连接网络, 进而实现即时的、高效的双向的信息读取, 便能够有效的促进电网运行效率的提升。同时, 利用智能化技术能够实现电网的互补功能和对应功能, 有效的促进资源利用效率的提升, 将环境污染与资源利用效率实现一个可控的范围, 这样便能够使用户在电能成本与效益方面达到一个合理的状态。

对于供电企业来说, 在用户信息通道、终端设备的管理等方面都显得较为薄弱, 同时在智能电网与电网公司之间的互动方面仍然存在着较多的困难。即使在这样的条件下, 企业用户的数量却很少, 然而其在通信与终端的管理方面却具备一定的经验, 因此可以将企业用户作为首要的系统推行方向。电力企业通过有效的信息数据的交换与管理, 对用户电能信息进行采集, 便能够实现用户信息的自动化, 并且利用信息技术将用电管理、故障定位功能顺利的实现, 将监控工作深入到企业用户的供电末端, 以此来实现供电企业服务能力的全面提升。通过企业用户电能信息采集系统的有效运用, 能够将传统的用电模式进行改进, 不断的提高用户用电质量, 并且提高设备运行的效率, 使得用电成本大幅度降低, 实现供电企业的持续运行。

2 企业用户电能信息采集系统的特点

通过信息采集系统的运用, 能够将采集到的信息进行自动的转换与分析, 并且生成各种报表, 及时传递到相应的管理部门, 同时自动生成费用计算报表, 并且与银行微机系统联网, 通过银行实现电费的自动划拨。另外, 该系统具有预付费用跳闸功能, 也就是说, 用户要事先买电, 当预存的金额不足时, 便会自动跳闸断电, 这样便能有效的避免的不正常用电的存在。

从另一方面来说, 该信息采集系统也存在着一定的弊端, 其最为显著的局限性就是必要安装在低压配电变压器的低压侧, 并且通过电力线汇集该配变下所有终端电能表的数据。这一弊端的存在为系统的运用产生了较大的局限性, 但是当前国内外都缺乏有效的解决措施。如果能够将集中器安装在高压侧, 将会使采集系统的功能更为全面。

3 企业用户电能信息采集系统的设计与实现

3.1 企业用户电能采集系统的整体构架

一般, 电能信息采集系统主要由采集终端、企业服务器和电力公司三个部分组成。

采集终端主要负责对企业用户的用电设备运行过程进行实时的监测, 并且对其运行数据进行采集和处理, 然后再通过计算机网络将信息传递到企业服务器。企业服务器主要负责对接收的信息进行处理, 当前通信网络能够提供的信息, 主要包括电能质量、故障信息、设备运行信息等, 有时也包括企业的生产计划信息等, 这样便能够为电力公司对于该企业用户的个各种用电信息有更为全面的把握, 有利于促进电能质量的提升。电力公司主要是对其区域内的企业用户的用电信息进行收集与管理, 并且根据这些信息来完成对用户设备可靠性的评估与分析, 以此来为企业用户提供更为安全和节能的用电建议, 进而实现节能减排的目的, 促进能源利用效率的提高。

3.2 采集终端的设计

采集终端需要同时对三相电流、三相电压信号的信息进行采集, 并且对电压有效值、电流有效值等数据进行详细的计算, 然后才能够将电能信息按照要求进行编号, 并且发送到企业服务器, 通常采集终端与企业服务器之间使用的是无线组网的连接方式, 运用的是zig Bee协议。根据采集终端对系统和数据的要求, 一般将采集终端分为三个部分, 即ATT7022B模拟板、ARM数字板和zig Bee SZ02终端节点。其中, ATT7022B模拟板主要是完成对数据信息的采集和处理工作, 同时为ARM数字板提供电源接口;ARM数字板主要负责对接收的数据进行读取和存储, 同时需要相应服务器的指令;zig Bee SZ02终端节点是传输的中介, 通过其将数据信息传送至服务器。

3.3 采集终端测试

在对该采集系统进行测试时, 需要对采集终端进行校对, 这时必须具备标准电能表。进行电能表的校对时, 具有功能量脉冲的CFl能够直接达到电能表上, 然后根据电能表产生的误差对其进行科学的校正, 一般功率校正分为比差校正和角差校正两种方式, 而且都需要进行分段校正。在校正的过程中, 一般需要按照要求设置存储器, 然后利用校对的误差对功率增益进行必要的调整, 比差校正和角差校正分别在功率因数1.0及功率因数0.5时进行。ATT7022B只需要对有功功率进行校正, 无功功率不需要进行校正。

4 结语

近些年来, 经济的发展促进了电力技术的不断发展, 因此电能采集系统的功能也需要随之进行不断的拓展, 才能够有效的适应当前社会生产与生活对供电质量的要求。因此, 在实际的工作中, 需要通过对数据接口与信息的有效整合, 建立和健全以电能数据为中心的电能信息采集系统, 加强对用户用电的实施监控, 同时也能够有效的加强对线损的管理, 能够及时发现非正常用电情况并且及时采取有效的措施, 为供电企业持续、健康的发展提供更多的数据保障。

参考文献

[1]陈政琦.供电企业的电能采集和管理系统实用性探究[J].科技创业家, 2012.

[2]周碧红, 赵春字.电能质量监测中同步采样时钟发生器的设计[J].电子测量技术, 2008.

[3]张峰.电能量采集与运行管理系统设计及在常熟供电公司的应用[J].合肥工业大学:电气工程, 2008.

[4]张丁伟.电能量信息采集监控系统的设计与应用[J].华北电力大学 (保定) 华北电力大学:电气工程;电力系统及其自动化, 2011.

电能采集篇7

电能计量柜中除了有能够采集和记录用户用电量的智能电能表外,还增加了采集智能电能表数据的用电信息采集终端。智能电能表、用电信息采集终端是现代通信、信息交互、测量、单片机技术等在电能计量方面集中应用的具体表现,它们代表目前电能计量仪表的最高水准。

1 定义

智能电能表是法定电能计量器具,具有电能量计量、信息存储及处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能[1]。用电信息采集终端是对各信息采集点进行用电信息采集的设备(简称采集终端),实现电能表数据采集、数据管理、数据双向传输以及控制命令转发或执行。用电信息采集终端所记录的电能数据虽然也可以用于电费结算,但这种设备目前尚不属法定电能计量器具。除可以记录电能数据外,它还具有用户数据管理、数据双向传输、管理和控制用户等功能。

2 外观结构

2.1 智能电能表

智能电能表由编程开关、通信模块、条形码、交流采样回路、表座、端子座及接线端子、铭牌等组成[1]。以三相费控智能电能表(无线通信模块外置)为例,其外观结构如图1所示。

2.2 用电信息采集终端

用电信息采集终端有230MHz终端、GPRS终端、专变采集终端、集中抄表终端等。以GPRS终端为例,其外观结构如图2所示。

GPRS终端由CPU模块、主控模块、液晶显示模块、备用模块、GPRS模块、锂电池和电源及接口模块组成。接口模块还分为:(1)备用接口电路是可以扩充其它功能,能实现多功能的灵活扩充及配置调整;(2)遥信接口电路与脉冲接口电路基本相同,由光电耦合器进行隔离,输入端用阻容滤波电路对信号进行处理,并采用压敏电阻进行保护;(3)遥控接口电路采用双重隔离等技术手段,具有较高的抗干扰、防误动性能。

3 工作原理

3.1 智能电能表

智能电能表一般是由电源单元、通信单元、显示单元、中央处理单元(单片机)、测量单元等组成[1]。其工作原理与电子式电能表类似,都是将高精度采样的被测交流电压和电流送到专用电能计量芯片,经过一系列数字处理后,转换成与有功功率成正比的脉冲频率信号送给微处理器,微处理器依据时段费率对脉冲信号进行分时累加,得到总电量和各费率电量,累加结果被保存在数据存贮器中。微处理器在完成显示的同时还能与外部进行信息交换。智能电能表的工作原理如图3所示。

3.2 用电信息采集终端

用电信息采集终端一般由主控单元、显示操作单元、通信单元、输入输出单元、交流采样单元及电源等组成。终端型号多样,不同型号的终端在电路设计上有较大差别,但其组成与工作原理基本一致。用电信息采集终端的工作原理如图4所示。

主控单元包含CPU模块,为终端的核心,它负责所有电路的协调工作,在主站的控制下进行数据采集、计算、控制工作。交流采样单元负责电源变换及电流/电压信号的采集和处理。显示操作单元显示终端当前的状态。输入输出单元通过各种信道(包含GPRS通信信道、230MHz通信信道、载波通信信道、光纤通信信道)实现终端与用户智能电能表的通信。

4 功能

4.1 智能电能表

智能电能表在电能计量基础上重点扩展了信息存储及处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能,以满足智能电网电能计量、营销管理、客户服务的需要。

智能电能表在预防用户欠缴电费方面有了改进。智能电能表是在用户交费为智能1C卡充值并输入电能表后才对用户供电。预购电量用完后,智能电能表自动拉闸断电,从而有效解决了上门抄表和收费难的问题。通过智能电能表还可以对用户的购电信息实行微机管理,便于用户查询、统计、收费及打印电费票据等。

4.2 用电信息采集终端

用电信息采集终端按应用场所分为专变采集终端、集中抄表终端(包括集中器、采集器)、分布式能源监控终端等。

专变采集终端是对专变用户用电信息进行采集的设备,负责电能表数据采集、电能计量设备工况和供电电能质量监测、客户用电负荷和电能量监控,并对采集数据进行管理和双向传输。

集中抄表终端对低压用户用电信息进行采集,包括集中器、采集器。集中器用于收集、处理、储存各采集器或电能表数据并能和主站或手持设备进行数据交换。采集器用于采集多个或单个电能表电能信息并可与集中器交换数据。

分布式能源监控终端对接入公用电网的用户侧分布式能源系统进行监测与控制,负责双向电能计量设备的信息采集、电能质量监测,并可接收主站命令对分布式能源系统进行控制。

5 准确度等级及适用的用户

5.1 智能电能表

智能电能表按有功电能计量准确度等级分为0.2S、0.5S、1、2四级[1]。

对关口智能电能表、100kVA及以上专用变压器用户,推荐使用0.2S级、0.5S级、1级三相智能电能表。

对100kVA以下专用变压器用户,推荐使用0.5S级三相费控智能电能表(无线)、1级三相费控智能电能表、1级三相费控智能电能表(无线)。

公用变压器下三相用户可使用1级三相费控智能电能表、1级三相费控智能电能表(载波)、1级三相费控智能电能表(无线)。

公用变压器下单相用户可使用2级单相本地费控智能电能表、2级单相本地费控智能电能表(载波)、2级单相远程费控智能电能表、2级单相远程费控智能电能表(载波)。

5.2 用电信息采集终端

专用变压器采集终端可按使用要求选配电压、电流等模拟量采集功能准确度等级,具体见表1。

集中抄表终端电能计量准确度等级要求是:当集中器配置交流模拟量采集功能时,有功电能计量准确度不低于1.0级,无功电能计量准确度达到2.0级,并符合GB/T17215的有关规定。

6 结束语

智能电能表和用电信息采集终端都是智能电网计量环节不可缺少的重要组成部分。随着智能电网的发展,智能电能表和用电信息采集终端的功能也在不断地增强,其外观结构、准确度等级等也会不断调整和改进。

参考文献

电能采集篇8

一、电能计量的无线采集

该系统主要由电能表 (全电子式) 、现场单元、GPRS网络、控制终端 (手机) 和管理中心等五个部分组成。在进行无线采集, 会通过数据网络接口, 结合设备驱动程序, 进行系统操作, 在进行处理时, 还要利用电缆的物理接口, 接着由网络层负责寻址, 寻找数据, 通过路由器, 完成在网终中的活动。

电能计量的无线采集系统设计, 其主要的功能体现在三个方面:一方面, 编辑记录, 定位要修改的记录使之成为当前记录, 调用Edit方法, 给各字段赋值, 调用Update方法, 确定所做的修改。另一方面, 可以增加记录, 即调用Add New方法, 调用Up date方法, 给各字段赋值, 确定所做的添加, 将缓冲区内的数据写入数据库。第三方面, 主要是删除记录, 在经过系统定位的条件下, 将已经被删除记录, 变为当前记录, 调用Delete方法;移动记录指针。

在采集系统运行时, 其通过电能计量, 将由发电厂、输电线、配电系统及负荷组成的数据信息, 由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备, 传送到操作系统。

在电力网络中电压分布中, 取用电设备的额定电压为线路额定电压, 使所有设备能在接近它们的额定电压下运行, 线路始端电压为额定电压的105%;发电机的额定电压为线路额定电压的105%, 通过变压器分升压变和降压变一次侧电源, 进行二次侧接负荷, 所得到的数据取二次侧额定电压等于线路额定电压。另外, 系统将用电设备的额定电压, 直接和发电机相联的变压器一次侧额定电压, 连接线路始端, 向负荷供电, 应比线路的额定电压高5%, 加上变压器内耗5%, 然后通过线路末端, 向负荷供电的数据, 就可以通过系统传输过来。

二、电能计量的监视系统性能分析

电能计量是现代社会中最重要、最庞杂的工程系统之一。如何保证正常、稳态运行时的电能质量和经济性问题, 是我们考虑的重点问题之一。其主要优点是能够深入研究系统状态, 失稳距离和机理低CPU适合于多事件/状态的研究。

大量的规划和运行研究, 并且可以进行在线分析;但是其存在的缺点就是没有时间轨迹, 需对模型进行假设或简化, 注意保证模型的基本特性, 有时难以预测失稳的特性 (快速的控制和非线性环节的影响) , 因此, 就需要电能计量的监视系统来完成。

首先, 对于多电压级网络监视系统, 其主要是应用等值电路模型时, 所有参数和变量都要作电压级归算, 并且通过等值变压器模型时, 进行所有参数和变量可的归算。在系统中, 还需要电力网络特性计算所需的原始数据, 结合用户变电所的负荷功率及其容量, 将电源的供电电压和枢纽变电所的母线电压以及绘制等值电路所需的各元件参数进行处理, 从中通过监视系统, 发现相互之间的关联、关系等。

其次, 要根据网络接线图以及各元件参数计算等值电路, 并将等值电路简化, 以采集系统中所已知的负荷功率和网络额定电压, 从受电端推算到送电端, 逐一近似计算各元件的功率损耗, 求出各节点的注入和流出的功率, 从而得到电力网络的功率分布。但是在这个过程中, 要注意的一点通过监视系统, 由于只计算功率分布和电压分布, 因此, 若要计算结果达到精度要求, 可反复上列步骤, 形成一种迭代算法, 直到精度满足要求为止, 只是在迭代计算中, 第二步不再用额定电压, 而用在上次计算中得到的各点电压近似值进行计算。

第三, 对于报警时间, 其主要有两组16位报警时间, 频率事件设置寄存器, 用于设置报警时间或频率事件, 它们由INT-x-AE与INT-x-FE控制。设定的标志位24小时对应。因为, 对于电能计量本身而言, 其必须要经济调度, 而在经济调度时, 第一个问题就是研究用户的需求, 即进行电力负荷预测, 按照调度计划的周期, 可分为日负荷预测, 周负荷预测和年负荷预测。不同的周期的负荷有不同的变化规律:

第一种变动幅度很小, 周期又很短, 这种负荷变动有很大的偶然性。

第二种变动幅度较大, 周期也较长, 属于这种负荷的主要有:电炉、压延机械、电气机车等带有冲击性的负荷变动。

第三种变动基本上可以预计, 其变动幅度最大, 周期也最长, 是由于生产、生活、气象等变化引起的负荷变动。

其中, 负荷预测的精度直接影响经济调度的效益, 提高预测的精度就可以降低备用容量, 减少临时出力调整和避免计划外开停机组, 以利于电网运行的经济性和安全性。负荷预测, 在安全监视过程中的超短期负荷预测, 要通过操作系统, 完成日调度计划、周负荷预测、年负荷预测以及规划电源和网络发展时需要用1-20年的负荷预测值。

第四, 在监视系统中, 系统会根据负荷变化, 将电能计量的有功功率和频率调整大体上也可分为:一次调频:由发电机调速器进行;二次调频:由发电机调频器进行;三次调频:由调度部门根据负荷曲线进行最优分配。前两种是事后的, 第三种是事前的。一次调频是所有运行中的发电机组都可参加的, 取决于发电机组是否已经满负荷发电。这类称为负荷监视。二次调频是由平衡节点来承担, 对于非故障处电流, 如果电压一般不满足边界条件, 需要由监视系统进行计算:一、计算参数, 作出正、负、零序网, 二、由复合序网及序电压方程求得故障处的各序电流、电压;三、在各序网中求非故障处的序电流、序电压;

三、合成得到非故障处的各相电流、电压。

第五, 在电能计量中, 稳定性和安全性的判断依据, 其中, 对于稳定的判断依据, 是以不同的事故可以有不同要求, 也可以结合三者确定安全运行极限, 而安全性判断, 则是根据所有事件的稳定裕度大于某些无功源的储备在一定的范围内, 对于电压判据和对电压的控制策略, 主要是通过监视, 结合电能计量的动态问题, 在时间和区域上进行划分, 在区域上, 一般划分为:模型合理性和参数的合理性, 合理的稳定指标, 主要是通过线性物理量来确定, 结合参数灵敏度作好进一步分析。

结语

本系统具有成本低、体积小、操作方便、无需建网和网络维护、通信费用少

等优点, 基本上能满足电力部门抄表的要求。随着综合自动化技术的不断提

高, 自动抄表的功能不断更新和增强, 相信通过实践使用, 系统不断发展完善,

能够更好的适应今后的发展, 在生产中发挥更大作用。今后的研究工作还可以从

以下几个方面展开:

1不断增强系统的功能, 对通讯协议的兼容性和可扩充性进行充分考虑。现场单元和管理中心软件设计上还需进一步优化, 提高可操作性, 为用户提供简便、易操作的界面。例如, 参数设置界面还要完善。

2系统的可扩展性需增强。目前在软硬件设计中只对电能表应用, 对水表、气表和其它类型的计量工具尚未提供接口。下一步的开发中应对系统的扩展性做进一步研究, 使系统的适用范围更广

摘要：多功能电子式电能表的应用, 有效促进了电力系统的发展。本文主要针对电能计量的无线采集与监视系统性能分析进行了简单分析和探讨。

关键词：电能计量,无线采集,监视系统,性能,分析

参考文献

[1]邬佳奇.无线电能远程抄表监测终端的设计与研究[D].辽宁工程技术大学, 2010.