电力远程智能抄表系统

电力远程智能抄表系统（精选9篇）

电力远程智能抄表系统 篇1

为了适应经济社会发展的需要,保证用户安全、合理、方便地用电,对传统电表和用电管理模式进行改造,显得很有必要。要实现电表集中自动抄表,其前提是电表首先需实现智能化,这样才能实现数据出户,以达到集中抄表的目的。要实现自动抄表,就要使电表具有远传功能,智能电表应运而生。所谓智能电表,就是应用计算机技术、通讯技术等,形成以智能芯片为核心,具有电功率计量计时、计费、与上位机通讯、用电管理等功能的电表。

1 电力远程抄表系统

1.1 系统简介

采用GPRS无线通信网络的移动IP通讯,既可独立作为数传通道,也可作为已经架设光纤、数传电台等方式的辅助手段。因此,远程智能抄表系统便可利用主控机(即普通商用微机,在本系统中也称上位机),以先进的电力线载波通信(PLC)技术为基础,以系统工程思想为指导,采用了软件自动中继、模式识别和模糊处理等技术,通过多用户多功能电表、F2103 GPRS IP MODEM、采集器及中心服务器由GPRS网络或通过K8110光隔单口CAN总线适配卡(PCI总线)把数据汇集到中心服务器。具有采集数据快速准确,能快速生成用电统计分析、交费单据等特点,与传统的人工抄表、电话线抄表相比,极大地提高了对居民小区、公寓的用电进行统一、集中管理。

本系统设计用计算机集中、统一管理的方法,实现用户信息录入、用户购电、用户退电、用户用电数据采集、用户供电控制、用电查询以及相关用电信息报表打印等基本功能,另外该系统还具有用防窃电、电器识别、分时限电、复费率、透支额等特有的功能。

1.2 系统开发目标

远程智能抄表系统是利用现代的计算机电子技术和通讯技术结合,按照用户用电记费、管理部门检查、管理、收费的工作流程设计完成的。为了使本系统在小区、公寓的智能化管理中发挥更大的作用,实现工作过程的计算机化,提高工作效率和质量,而通过无线信道实现数据传送的,这样的抄表方式毋须置疑是最为简单、方便的抄表模式,甚至在建设部某通讯规约的讨论稿中也初定了“三表”无线抄表使用的无线电频点,但无线数据传输存在着在建筑物对无线电信号的反射、吸收等作用下,信号传输不稳定的问题。另外表计安装位置、空间抗扰等也对其稳定工作有较大影响,同时无线电表产品自身也存在功耗等问题,因此该模式概念上虽然都很好,但真正大面积推广应用还有相当的历程。

远程智能抄表系统应具有安全性、稳定性、和快捷性,同时注意到先进性;对用户的用电信息实行智能管理,减轻管理部门的工作量,并提高工作效率;能够对用户的用户购电、退电、用电信息实现报表打印;系统人性化设计,界面友好,方便用户的操作;还要提供设备管理功能,如告警:开箱告警、停电告警、逆相告警、超温告警、过载告警等,控制:对欠费用户进行拉闸等;提供停电数据保护功能,在停电48~72小时内仍可抄表和监控;系统还可提供丰富的接口,可与供电系统的MIS系统链接或进行二次开发。

2 系统原理分析

2.1 系统构架及功能

系统构架如图1所示。

多个电表通过RS485通信接口把电表数据传到采集终端器上,采集终端通过RS485或是电力线载波将数据传送到采集集中器上,采集集中器通过RS485通信接口和通信IP modem连接,远程数据中心服务器可以使用GPRS、APN专线或普通ADSL等作为网络接入。当集中器通过GPRS网络连接到远程数据中心服务器主机,建立透明数据通道后,采集终端产生的数据只要送到串口,集中器就会把收到的数据原封不动地发送到数据中心服务器主机;同时服务器主机下发的命令通过通道传输到集中器后,集中器通过串口送到采集终端,从而实现数据双向透明传输。

2.2 系统组成

(1)电能表。单相有功无功多功能表,有功0.5级、无功2级,具有RS485和低压电力载波通讯接口,并且采用最新单片微处理器及其外围芯片技术设计、制造,采用美国AD公司的专用单相电能计量芯片,通过对电流、电压信号采样,能计量双向有功电能,实现对低压居民用户的电力线载波自动抄表。

(2)采集器。采集器主采用先进微电子技术及SMT生产工艺制造,应用于低压电力线载波自动抄表系统,作为系统的终端设备之一,自带24个I/O口,可带24户电表,停电数据保护,带后备电源,停电后仍可抄表。实现24路用户电表的电量等数据采集,适合与带RS485接口的电表进行配合实现远程自动抄表。

(3)传输终端(通信模块/集中器)。RS485/电力载波IP MODEM一般都采用高性能嵌入式处理器,以实时操作系统为软件支撑平台,内嵌自主知识产权的TCP/IP协议栈。为用户提供高速,稳定可靠,数据终端永远在线,多种协议转换的虚拟专用网络。针对网络流量控制的用户,产品支持语音、短信、数据触发上线以及超时自动断线的功能。同时也支持双数据中心备份,以及多数据中心同步接收数据等功能。

(4)中心软件系统。抄表系统的核心部分是系统软件,它应遵循DL/T645部标通讯规约,并有扩展性。对于传入数据的方式的不同,还需有不同的软件来快速地实现中心端的数据接收和现场设备的管理。中心软件系统如图2所示。

3 系统构架的开发

3.1 传输终端和采集终端连接

目前无线传输模块同时支持RS232/485接口,可通过RS232/485与终端通讯,采用的是485的接口方式。

3.2 数据网络接入方式

中心采用APN专线,所有点都采用内网固定IP,管理中心通过一条2M APN专线接入移动公司GPRS网络,双方互联路由器之间采用私有固定IP地址进行广域连接,在GGSN与移动公司互联路由器之间采用GRE隧道。为管理中心分配专用的APN,普通用户不得申请该APN,用于GPRS专网的SIM卡才能进入专网APN,防止其他非法用户的进入。用户在内部建立RADIUS服务器,作为内部用户接入的远程认证服务器(或在APN路由器内,启用路由器本地认证功能)。只有通过认证的用户才允许接入,用以保证用户内部安全。用户在内部建立DHCP服务器(或在APN路由器内,启用DHCP功能),为通过认证的用户分配用户内部地址。移动终端和服务器平台之间采用端到端加密,避免信息在整个传输过程中可能的泄漏。双方采用防火墙进行隔离,并在防火墙上进行IP地址和端口过滤。中心采用APN专线接入的方式,在实时性,安全性和稳定性表现优异,适合于安全性要求较高、数据点比较多、实时性要求较高的应用环境。

3.3 无线数据传输方式

传输设备采用F2103,其功能齐全,性能稳定,简单易用,它是一款工业级别的无线传输终端,已经广泛地应用在各种各样的工业,金融场合。终端设备和传输设备连接好后,设置好各种通讯参数,工作模式后,在传输设备F2103中填入数据中心的地址和应用程序的端口号。这样当终端设备数据传给传输设备F2103,F2103就会把数据透明地传输到中心。

终端设备支持多种中心模式(主备中心、多中心),多种激活模式(电话,短信,数据),多种工作模式(TCP、UDP、telnet等),方便用户组网和各种系统需求。心跳包机制、注册包机制、数据帧可控、重连机制等多种机制不仅保证设备实时在线,而且稳定可靠,同时方便用户根据现场的情况来设置各种传输参数,进而达到最佳效果。

4 结束语

智能抄表系统是一个完整的自动抄表和管理系统,具有自动化程度高,计量抄数据准确,不受用户计量表类型、负荷大小的限制,兼容性强等特点。该系统的投入使用,为用电管理部门实现自动化迈出了关键的一步。

电力远程智能抄表系统 篇2

一、方案介绍

通过中国移动的GPRS网络系统，电力部门可将工业和民用电表采集的电力系统数据实时传递到地、市、省级的集中监控中心，以实现对电力监测设备的统一监控和分布式管理。GPRS网络可为电力系统提供了简单高效的通信传输手段。

中国移动GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建电力远程抄表系统，实现电表数据的无线数据传输具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。

GPRS电力远程抄表系统由位于电力局的配电中心和位于居民小区的电表数据采集点组成，利用中国移动现有的GPRS/GSM网络，电表数据通过中国移动的GPRS/GSM网络进行传输。居民小区的所有电表首先连接到电表集中器，居民用户的用电数据由复费率电表通过RS485总线传到电表集中器，电表集中器通过RS232接口与GPRS DTU(Data TraNSfer unit，全称数据传输单元，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信 网络进行传送的无线终端设备)透明数据传输终端连接，电表数据经过协议封装后发送到中国移动的GPRS数据网络，通过GPRS数据网络将数据传送至配电数据中心，实现电表数据和数据中心系统的实时在线连接。

对于DTU来说，只要建立了与数据中心的双向通信，完成用户串口数据与GPRS网络数据包的转换就相对简单了。一旦接收到用户的串口数据，DTU就立即把串口数据封装在一个TCP/UDP包里，发送给数据中心。反之，当DTU收到数据中心发来的TCP/UDP包时，从中取出数据内容，立即通过串口发送给用户设备。通过有线的数据采集中心，同时与很多个GPRS DTU进行双向通信。这是目前GPRS DTU应用系统中最为常用的方式。

二、方案优点

GPRS无线电力远程抄表系统具备如下特点：

① 实时性强： 由于GPRS具有实时在线特性，系统无时延，无需轮巡就可以同步接收、处理多个/所有数据采集点的数据。可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。

② 可对电表设备进行远程控制：通过GPRS双向系统还可实现对电表设备进行远程控制，进行参数调整、开关等控制操作。

③ 建设成本低： 由于采用GPRS的无线公网平台，只需安装好设备就可以，不需要为远程抄表进行专门布线，前期投资少、见效快，后期升级、维护成本低；

④ 集抄范围广： GPRS覆盖范围广，在无线GSM/GPRS网络的覆盖范围之内，都可以完成对集抄的控制和管理。而且，扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。

⑤ 系统的传输容量大： 配电数据中心要和每一个电表数据采集点保持实时连接。由于电表数据采集点数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要。

⑥ 数据传送速率高： 每个电表数据采集点每次数据传输量在10Kbps之内。GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/s，目前GPRS实际数据传输速率在40Kbps左右，完全能满足本系统数据传输速率（≥10Kbps）的需求。

⑦ 通信费用低：用户可根据情况采用包月或包年不限流量的计费方式。

三、系统构建

由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络，因此监测中心计算机需要一个固定的IP地址或固定的域名，各个电表数据采集点采用GPRS模块通过IP地址或域名来访问该主机，从而进行数据通信。

（一）系统组成1、电表数据采集点

电表数据采集点位于居民小区的信息中心，居民用户的用电数据由复费率电表首先通过RS485接口通过双绞线连接到位于小区信息中心的电表集中器，电表集中器再通过RS232接口与GPRS透明数据传输终端相连。通过GPRS透明数据传输终端内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到GSM网络，通过GPRS网络传送至电力公司数据中心电力远程抄表系统，实现电表数据和数据中心系统的实时在线连接。

电表集中器通过RS485接口直接连接到电表上，既可支持单个电表，也可以同时支持多个电表，实现对电表参数的采集、存储、预处理或并将采集到的电表数据实时传送到配电中心；同时，电表集中器还可将配电中心发送的遥控指令传给电表控制模块，对电表进行控制操作。

2、配电中心

配电中心服务器申请配置固定IP地址，采用省移动通信公司提供的DDN专线，与GPRS网络相连。由于DDN专线可提供较高的带宽，当电表数据采集点数量增加，中心不用扩容即可满足需求。

监控中心RADIUS服务器接受到GPRS网络传来的数据后先进行AAA认证，后传送到监控中心计算机主机，通过系统软件对数据进行还原显示，并进行数据处理。

配电中心计算机主机可进行业务管理和计费管理，对电力数据进行校验、计算、存储、分析、管理等，可对异常情况进行警告，同时对用户使用情况实时监控，保证电力局的合法收益。

3、GPRS/GSM移动数据传输网络

电表集中器采集的数据经GPRS/GSM网络空中接口功能模块同时对数据进行解码处理，转换成在公网数据传送的格式，通过中国移动的GPRS无线数据网络进行传输，最终传送到监控中心IP地址。由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络，配电中心计算机主机配置固定的IP地址，各个电表数据采集点采用GPRS模块和该主机进行通信。

（二）系统方案

各电表使用GPRS透明数据传输终端，通过移动的GPRS网络与配电中心相连。

电表使用GPRS普通数据卡或APN专用数据卡，同时监控中心对各点GPRS终端编号进行登记，保存相关资料以便识别和维护处理。各电表数据采集点运行系统软件，支持24小时实时在线，实现信息采集点24小时传送采集的电表数据。

凡电力局授权的信息采集点均可以使用本系统：

1、电表数据采集点必须使用移动统一的APN卡，用户使用本卡只能用于与供电局数据中心通信功能。

2、终端设备使用梦网科技公司提供的GPRS移动数据通信终端。

3、用户登记：符合供电局的规定。

推荐省级配电中心通过公网使用APN接入到移动GPRS网，这种方式成本比较低，安全性比较高，而且速度和网络服务质量都保障；也可以通过GPRS专线接入到移动GPRS网，这种方式成本高，安全性高、稳定可靠。

由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络，配电中心计算机主机配置固定的IP地址，各个电表数据采集点采用GPRS模块和该主机进行通信。

（三）产品特性

系统采用MRM6155 DTU无线透明数据传输终端。产品基于中国移动的GPRS网络，具有高性能、高可靠及抗干扰能力强等特点，提供标准RS232/RS485接口，可直接与PC、单片机系统、RTU测控终端、PLC（指数字运算操作电子系统的可编程逻辑控制器，用于控制机械的生产过程。也是公共有限公司、电源线车等的名称缩写）、GPS接收机、数据集中器等连接，具有远程诊断、测试、监管功能，满足各行业调度或控制中心与众多远端站点之间的数据采集和控制。

1、高度集成GPRS和TCP/IP技术，可实现点对点，点对多点等灵活的无线组网方式；

2、内置嵌入式CPU完成复杂的网络协议，支持PPP、ICMP（Internet Control Message Protocol，Internet控制报文协议）、TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）、UDP（User Datagram Protocol，数据包协议）、DNS等协议，为用户数据提供透明传输通道；

3、性能稳定，保证野恶劣环境下长期可靠工作，内置看门狗电路；

4、支持永远在线模式，用户可设置心跳间隔时间和心跳包，保持设备长期在线；

5、在网络故障或中心关闭等情况下，DTU具有条件恢复后自动重连功能；

6、DTU能够工作在全透明传输方式下保证100%不丢失，除非网络故障；

7、DTU能够工作在全透明传输模式和用户指令模式，以给DTU傻瓜型和灵活性双重角色；

8、支持中心为固定IP方式或动态IP+动态域名解析方式；

9、提供RS232/RS485/RS422通讯接口，波特率可选择，从300bps到115200bps，开始位/停止位/奇偶校验可选，RTS/CTS流控可选；

10、支持近端和远程参数配置与访问；

11、支持远程唤醒；

12、内置FLASH存储器，能够长期保存用户配置的参数；

13、支持串口升级固件程序；

14、支持APN数据专网业务；

15、抗干扰设计，适合电磁环境恶劣的应用场合。

（四）安全措施

由于电力远程抄表系统的特殊性，本系统需要极高的系统安全保障和稳定性。安全保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环，稳定是指系统能够7×24小时不间断运行，即使出现硬件和软件故障，系统也不能中断运行。

1、APN（英文全称是Access Point Name，中文全称叫接入点，是您在通过手机上网时必须配置的一个参数，它决定了您的手机通过哪种接入方式来访问网络）专网模式：利用SIM卡的唯一性，划定用户可接入某系统的范围，可以有效避免非法入侵。采用中国移动分配的专门的APN进行无线网络接入，在网络侧对SIM卡和APN进行绑定，只有属于指定行业的SIM卡才能访问专用APN。普通手机号的GPRS终端无法呼叫专门的APN。

2、对于特定用户，可通过数据中心给每个移动终端分配特定的用户ID和密码，其他没有数据中心分配的用户ID和密码的移动终端将无法登录进入系统，系统的安全性进一步增强。

3、安全的防火墙过滤，设置防火墙软件保障系统安全。

四、结论

电力远程智能抄表系统 篇3

摘要：文章介绍了GPRS电力远程抄表系统的改进与应用，通过对原抄表系统的改进，中原油田分公司采油三厂供电的可靠性和经济性有了大幅度提高，油区电网运行日趋平稳，原油上产、稳产有了可靠保障。

关键词：抄表系统；改进与应用

中图分类号：TM764文献标识码：A文章编号：1006-8937（2011）22-0032-02

随着油田建设和发展的需求，对油区供电质量和供电可靠性提出了更高的要求，而我厂原有的电力抄表系统在运用中出现了种种问题，给电网的正常运行和原油生产带来了负面影响，已不能满足目前生产的需要，迫切需要对CPRS电力运程抄表系统进行改进。

1原有抄表系统的存在的问题

目前，我厂文明寨油矿计量站、马寨油矿计量站、卫城油矿部分计量站安装的是原有电力远程抄表系统，共计97台。这种抄表系统经过较长时间的运行,出现了以下一系列问题：

①该抄表系统在运行中，有些计量站的终端SIM卡经常出现停机、无法接通等现象，致使数据无法正常回传。

②抄表系统服务器主机卡停机后，致使终端SIM卡无法正常调试。调试步骤复杂，调试过程中采用手机短信注册方式调试。

③该抄表系统的一次侧与二次侧在一个计量箱内，箱内空间狭小，给调试工作带来极大安全隐患。

④数据传输回来时间出现延时、时有时无的现象，并且不能整点传输；当二次侧出现故障时，一次侧必须停电处理，影响采油区原油上产。

2对原抄表系统的改进

针对这种情况，供电大队技术人员与计量厂家积极研究攻关，对原有抄表系统进行了技术改进。

①在计量箱电源一次侧加装保险装置；计量箱内增加端子排。

②对抄表终端进行了升级，原有大终端更换为小终端。

③一次侧与二次侧分别装在两个箱内，中间用二次线连接。

3特点

①实时性强。由于GPRS具有实时在线特性，系统无时延，无需轮巡就可以同步接收、处理多个/所有数据采集点的数据。

②可对电表设备进行远程控制。通过GPRS双向系统还可实现对电表设备进行远程控制，进行参数调整、开关等控制操作。

③建设成本少低。由于采用GPRS的无线公网平台，只需安装好设备就可以，不需要为远程抄表进行专门布线，前期投资少、见效快，后期升级、维护成本低。

④集抄范围广。GPRS覆盖范围广，在无线GSM/GPRS网络的覆盖范围之内，都可以完成对集抄的控制和管理。

⑤数据传送速率高，通信费用低。采用包月计费方式，运营成本低。

4对比分析

改进前：抄表系统的一次侧与二次侧在一个计量柜内，计量柜内空间狭小，母排与设备间的距离近，给二次侧计量调试带来了极大隐患。

改进后：抄表系统的一次侧与二次侧分开，分别装在两个柜子内，在计量调试时避免了与高压侧母排接触，提高了安全系数。

技术创新后实物如图1所示。

①加装保险装置后，当抄表系统出现异常，就不需要停电处理，只需要将保险拔掉，保证了油井的正常生产。

②增加端子排是为了调试时，更好的短接电流互感器的二次侧。以往短接电流互感器二次侧都是采用自制的短接线（短接夹）在电流互感器上直接短接，有时候不能完全短接，这样就很容易产生高电压。采用端子排后，直接就可以在端子排上短接，可以有效地避免这种情况。

③小终端改为大终端后，现场调试方法更加简便，不在采用SIM卡短信调试，只需要笔记本电脑通过数据线与终端485接口相连，在电脑上写入数据即可。采用小终端后数据传输时间均为整点传输，数据对比更加精确。

④改进后调试方法更加简便、快捷，通过笔记本电脑现场即可写入数据。输入参数后直接点写入参数即完成调试。改进前，需要通过短信一步一步完成注册。

目前，在卫城正在安装的该装置均为创新后的系统，共计安装34台。

5效益分析

①原油损失减少。改进后的抄表系统当电能表或传输装置出现故障时，只需拔掉二次侧保险而不需要一次侧停电即可处理。以每年出现5次故障，一次故障需停井10口，每次故障排除时间2小时计算，影响原油产量171.4 t。创效171.4 t×0.4万元/t=68.56万元。

②电网跳闸事故减少。计量箱内一次侧与二次侧分开后，因安全距离、二次侧线路故障导致一次侧故障致使整条线路跳闸事故降低。以每年出现这种事故一次计算。线路故障对原油产量的影响，按50 t计算。创效50 t×0.4万元/ t=20万元。

③调试费用降低。改进后抄表系统，调试方法简单、快捷，节约了大量人力、物力、财力，按10万元计算。创效：10万元。

合计年创造直接经济效益：68.56+20+10=98.56万元。

参考文献：

[1] 林磊.电能计量装置的技术改造[J].中国电力企业管理, 2009,(2).

[2] 姜秀萍.电能计量装置的环节控制[J].中国科技财富,2009,6).

[3] 陆祖良.电能表计量现状和问题讨论[J].中国计量,2009,(1).

电力远程智能抄表系统 篇4

关键词：电能表,远程抄表,智能,GPRS,电力线载波,PLC

0 引言

随着社会的发展, 多功能电能表取代传统的脉冲电能表已成为电能计量的发展趋势, 无论是用户还是电力管理部门, 都迫切需要一个先进的自动抄表系统, 为其提供适时、快速、准确、廉价的计量数据。因此, 本文介绍一种采用GPRS和低压电力线作为传输信道的智能远程抄表系统。电力管理部门通过该智能远程抄表系统可以及时地读取、管理用户电能表的电能量, 还可以对用户进行断电、供电控制, 实现电能计量抄表系统的自动化、远程化以及网络化。

1 系统结构和功能

基于GPRS和低压电力线载波通信的智能远程抄表系统主要由3个部分组成:主站、集中器和采集器, 如图1所示。主站与集中器之间的信道为上行信道, 通过GPRS通信模块实现;集中器和采集器之间的信道为下行信道, 通过低压电力线载波 (PLC) 实现。

该智能远程抄表系统以半双工方式工作, 载波信号为电压调制方式, 采用分立组合方式将采集器放在电能表外, 不仅可以采集电能表数据, 而且具有存储所采集电能量数据和接收远端指令 (执行指令) 及向远端发送数据的功能;利用低压电力线作传输信道, 可将多个采集器的数据传输到集中器统一存储、管理;利用上行信道将集中器存储的电能数据上传到主站, 然后利用主站软件的人机界面实现优化管理。采集器还可以分时段采集电能表的电能量, 并且存储分时段所采集的数据, 以方便进行分时段计量收费管理。

该智能远程抄表系统的抄表过程:在变电所主站中央处理系统的指令下, 通过上行信道将命令下发到集中器, 集中器利用下行信道调制系统触发调制变压器, 将主站命令以电压信号的形式耦合到220 V母线, 由于主站命令的发送采用广播方式, 所有在220 V同相电压的采集器都可收到主站命令。采集器收到主站命令后进行地址匹配, 自身地址与命令中地址相同的采集器执行主站下发的命令, 将采集的电能量在触发系统的作用下, 以电压信号的形式耦合到220 V母线并返回集中器, 集中器将电能数据再通过GPRS通信模块返回到主站。这样, 即完成1次电能表数据抄收的全过程。

2 通信实现

2.1 上行信道——GPRS通信

2.1.1 GPRS通信原理

由于距离和维护问题, 主站与集中器之间无法采用布线方式。因此, 笔者采用现有GSM系统发展出来的新无线数据传输业务——GPRS通信方式, 实现点对点的通信任务。

GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据。GPRS永远在线, 按流量计费, 从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务, 特别适用于间断的、突发性的和频繁的、中小流量的数据传输, 也适用于偶尔的大数据量传输。在GPRS信道上提供TCP/IP连接, 可以用于Internet连接、数据传输等。

在Internet中, 计算机与计算机区别的唯一标识就是IP地址, 也就是说, 要在远端将某个终端连到一台计算机上, 可通过寻找该台计算机的IP地址实现, 因此, 笔者选择在集中器的上行通信接口上装一个内嵌TCP/IP协议栈的GPRS通信模块, 该模块包含1个用于通信的SIM300模块、1个用于设置参数的RS232串口、1个安装SIM卡的卡座。这样, 只要给GPRS通信模块设置好参数, 该模块就可通过网络找到主站。

2.1.2 组网方案

考虑到系统对稳定性、实时性等方面的要求, 本系统采用公网组网方式。公网组网方式分以下2种情况:

第一种情况:若具有公网固定IP, 则组网很方便, 只要给每个集中器的GPRS通信模块申请通用的SIM卡就可以实现GPRS通信。使用时将数据中心软件 (抄表软件) 安装在具有公网固定IP的服务器上, 并给该软件分配一个侦听端口, 运行抄表软件后, 系统启动侦听功能, 这时集中器就可以主动连接到抄表软件, 连接成功后, 抄表软件就可以与集中器通信。

第二种情况:若没有公网固定IP, 则可以使用动态域名的方式组网。采用ADSL或Modem拨号方式上网时, 每次获得的公网IP都是不一样的, 这就给GPRS通信带来麻烦, 因为GPRS通信是基于IP的一种通信方式, 若IP是变化的, 则远端的集中器就无法和数据中心建立连接。可以采用一种域名解析软件解决该问题。该解析软件将动态域名解析到计算机当前的公网固定IP, 这时集中器连接到动态域名就相当于连接到有公网固有IP的计算机上, 从而实现GPRS通信。

实验室中没有公网固定IP, 因此, 笔者采用第二种情况中提到的解决方案, 即使用花生壳域名解析软件解析公网固定IP, 这样就不用担心每次开机IP都会改变的问题。

2.2 下行信道——PLC通信

PLC通信是电力系统特有的通信方式, 它是利用现有电力线, 通过载波方式高速传输模拟或数字信号的技术。由于采用坚固可靠的电力线作为载波信号的传输介质, 因此, PLC通信具有信息传输稳定可靠、路由合理的特点, 是唯一不需要线路投资的有线通信方式。

采用低压电力线载波通信方式, 一方面可节省大量的成本, 不需要另架专线, 也不占用现有的频谱资源, 而且免维护, 省时省工, 线路简捷, 相对经济;另一方面, 由于电力线本身不是为通信设计的, 其特性在很多方面难以直接满足载波通信的要求, 突出表现在信号衰减大、干扰强等方面, 因此, 在实际应用中需要对这些缺点加以克服。本系统采用低压电力线载波通信方式完成采集器与集中器之间的数据传输任务。

3 终端设计

3.1 集中器

集中器将远端计算机下达的指令通过220 V电力线传送到指定的采集器, 然后再将采集器执行后的结果转发到远端的计算机进行处理, 从而完成用户用电量或其它计量表量值的实时抄收任务。集中器工作原理如图2所示。

3.2 采集器

采集器不仅具有采集电能表数据功能, 而且具有存储所采集到的电能量数据和接收远端指令 (执行指令) 及向远端发送数据的功能。采集器工作原理如图3所示。

图3中, 电源的作用是将220 V交流电压转换成12 V电压, 传送给调制解调器的输入和输出回路, 并且阻止强干扰进入 (如浪涌、脉冲群等干扰) 。稳压电路将整流后的12 V电压变成直流5 V给CPU、FRAM、时钟及相应的电子电路供电。调制解调器通过耦合回路与220 V连接, 接收远端经过集中器通过220 V电力线传来的各种指令信号。指令信号经解调后送给CPU执行。CPU将执行结果经调制解调器调制后, 经耦合回路耦合到220 V电力线, 再传送到集中器, 然后由集中器将信号传送到营业中心的计算机进行处理。同时, CPU不断地采集电能表通过采集头传送来的电能量, 并存储于FRAM中。

采集器可以保存1天24个点的整点数据, 存储过程采用按表号索引存储的方式。数据采集流程如图4所示。

4 主站抄表

本系统中主站软件采用.NET技术和SQLServer 2000数据库开发。 .NET是Microsoft用以创建XML Web服务 (下一代软件) 的平台, 该平台将信息、设备和人以一种统一的、个性化的方式联系起来。借助于.NET平台, 可以创建和使用基于XML的应用程序、进程和Web站点以及服务。

主站抄表前, 需要建立抄表数据库, 数据库中要设置好所要抄收的台区、台区中集中器参数、采集器参数以及电能表参数。然后, 将该数据库中所有参数下载到集中器, 以便集中器顺利识别并执行抄表命令。集中器能存储用户最近1个月、每天的用电情况, 通过该功能可一次性抄收某个或几个用户连续几天的表码, 以便分析用户电能表的工作情况。主站抄表界面如图5所示。主站抄收数日表码步骤: (1) 选择小区, 如果该小区有台区, 则可做其它操作, 否则不能做其它任何操作; (2) 选择台区, 系统列出当前小区的当前台区的采集器的地址范围; (3) 如有必要, 设定本次操作要设置的开始地址和结束地址; (4) 根据台区具体情况设置中继地址; (5) 输入抄收的日期范围; (6) 接收抄收命令, 系统开始抄收进程, 并将抄收失败的情况列出到窗口右侧的补抄列表中, 操作员可依据此情况进行补抄。

主站不仅能进行抄表操作, 还可根据具体需求进行通用功能、集中器动作类、集中器参数设置类、电表数据类等测试工作。

5 结语

本文介绍的基于GPRS和低压电力线载波通信的智能远程抄表系统采用不同的通信方式实现上行和下行通信, 能够及时、准确地采集电能数据, 具有传输速度快、覆盖范围广、费用低等特点。实际应用表明, 该系统大大降低了抄表员的工作强度, 提高了电力管理的自动化程度。

参考文献

[1]齐从谦, 王士兰.PLC技术及应用[M].北京:机械工业出版社, 2003.

[2]姜开山.GPRS远程抄表系统应用实践[M].北京:中国电力出版社, 2007.

[3]潘晓君, 秦军.自动抄表技术及其在电能计量领域的应用[J].电测与仪表, 2007 (2) :22~24.

开启远程智能抄表系统新时代 篇5

一、国内现有远程抄表方式简析

国内自动抄表领域的实践几乎与国外同时起步, 但在基础技术、产品化及产品标准的形成等方面稍落后于国外, 目前国内远程抄表技术主要分为有线远程抄表和无线远程抄表两大类型。

( 一 ) 有线型远程抄表:优点是抗干扰能力较强, 数据传输稳定可靠, 但是需要在整个小区内布线, 无论是架空布置还是埋地敷设, 难度和施工量都非常大。而且, RS485或M—BUS总线的长度不可太长 ( 一般不大于800m) , 总线上节点数也有限制 (RS485小于32个节点, M—BUS小于500个节点 ) , 所以这种方式故障率高、故障点查找和排除难度很大, 对小区建筑物、道路破坏大, 建设和维护成本居高不下。

( 二 ) 无线型远程抄表:优点是无需布线, 施工方便, 缺点是信号因受楼房阻挡和电磁信号干扰衰竭严重, 外界因素干扰大, 抄表稳定性以及成功率相对较低。

秦皇岛某热力公司目前用的是有线远程抄表系统, 共5000用户, 有500多户抄读 失败, 需要人工上门抄读, 失败率高达10%, 而且这500多户散落在整个供热区域, 这样人工抄读的工作量就非常大。

烟台市某自来水一部分采用有线远程抄表系统, 一部分采用无线远程抄表系统, 但是这两种方式都不理想, 他们也一直在调研、对比, 寻找更有效的抄表方式。

综上所述, 市场上现有的抄表方式都或多或少存在弊端, 难以提供完美的远程抄表解决方案。

二、腾联远程智能抄表系统简介

烟台腾联信息科技有限公司是国家级留学人员创业园区入驻企业, 立足于现代智慧城市建设, 致力于远程智能抄表系统、城市路灯智能控制系统和智能家居等领域的技术研发和市场推广。公司基于对供水 (电 / 气 / 热) 企业需求的深刻理解和对科技发展趋势的跟踪研究, 与国内知名院所、企业联手, 经过两年时间的潜心研发, 取得革命性技术突破, 成功开发出了腾联远程智能抄表系统, 可为供水 ( 电 / 气 / 热 ) 企业提供高效的计量信息与采集管理整体解决方案;集信号采集、远程传输、软件管理于一体, 不仅融合了有线远程抄表系统和无线远程抄表系统的优点, 同时避免了二者的致命的缺点, 获得多项国家专利, 在远程抄表技术史上具有革命性的历史意义, 技术水平处于国际领先地位。

系统由三部分组成 :

( 一 ) 数据采集层, 主要硬件是享有专利技术的数据采集器和集中器。采集器同时具有RS485和Mbus等多种接口, 可管理多达128只水表, 具备自组网功能, 方便施工及管理。每只集中器可同时连接多个采集器, 一个变压器的供电范围配置一只集中器。

( 二 ) 数据传输层, 利用国际最先进的电力线通信技术构建通信网络, 无需重新布设信号线, 采集器和集中器只要接通电源即可通过照明电路进行信号传输。集中器通过2G、3G无线公共移动通讯网络将数据上传至服务器, 使抄表不再受地点限制, 在地球上的任何角落, 只要能登陆互联网, 就能实现远程抄表。

( 三 ) 数据管理层, 主要由全天候不间断运行的系统主站和拥有自主知识产权的管理软件构成, 管理软件可根据客户需求进行功能扩展, 并与客户原有收费系统实现无缝对接。

工作原理:在任意时间内, 客户终端透过互联网发出抄表指令, 集中器通过公共无线通讯网络接收到该指令并通过照明电路下达至各采集器, 各采集器通过一根总线将控制范围内各基表数据读回并通过照明电路回传至集中器, 集中器通过公共无线通讯网络将数据上传服务器, 从而实现客户终端在世界的任何角落随时随地抄读数据。

三、腾联远程智能抄表系统优势

选择腾联远程智能抄表的五大理由:

( 一 ) 硬件设备强大。

采集器:每只采集器可管理128只基表, 可实现一只采集器同时具有M-bus和RS485两种接口, 且具有自动组网功能多路径自动上传数据, 为数据准确 / 全面采集提供了多层保障。

集中器:集中器是抄表系统的桥梁, 接收服务器的各种抄表指令并随时将采集器采集回来的数据上传服务器, 且存储采集的抄表数据和相关参数, 还具有实时监控基表的工作状态等功能。

系统主站:主站建设与行业领先的传媒集团合作, 双路高速宽带双重网络保障, 供电电源三重保障, 国家电网双路供电外加自备发电机自主供电, 确保系统365天24小时不间断运行。

各硬件可实现按需供电, 非抄表时段自动断电, 在实现节能降耗的同时, 也大幅延长了设备使用寿命, 降低维护成本。所有设备均经过防潮、防腐处理, 并采取防雷击、防浪涌设计, 可从容应对各种复杂的环境状况, 硬件设备寿命长达20年以上, 整个系统的质保期可达6年, 减少后顾之忧。设备更换维护费用基本为零。

( 二 ) 软件功能丰富。

通过抄表软件可进行远程抄读、报表分析、实时监控、远程通断控制等, 实现“抄、算、管、控”一体化管理。安装了本系统后只要电脑可以上网无论在世界的哪个角落都可以抄表。历史数据分析可以帮我们掌握一些用户的使用规律, 通过数据的走势就能够看异常用户, 针对异常用户可以进行实时监控, 五分钟抄一次表或者十分钟抄一次表, 从而控制人为偷盗的发生。如果安装的是阀控表, 可以实现通断控制。再过几个月将导入宽带, 到时不仅传输速度快, 还可以传输画面, 也就是能实现现场情况的实时监控。

值得一提的是客户自动应答平台, 和10086类似, 分为自动服务和人工坐席服务, 一些业务信息和政策性的资讯可以提前录音, 部分业务查询和办理就完全可以依靠平台自动解决不需要人力, 若有用户办理特殊业务需要人工坐席服务的, 只要人工坐席电话接通, 用户的所有相关信息就都显示在电脑屏幕上 ( 哪个小区几号楼几单元, 缴费、维修信息等 ) 。报修业务办理只要按一个按键就直接用短信的形式发送到维修人员的手机上。总之, 自动应答平台可以7*24小时为各类用户提供业务咨询、业务受理、故障申告、费用查询、用户投诉与建议、费用催缴等人工和自动服务。任何使用腾联远程智能抄表的客户均可超低价配套安装上述价值上百万元的收费软件及自动应答平台, 使您的管理水平与服务水平均产生质的飞跃。

( 三 ) 安装便捷。系统构建无需布线, 无需破路开挖等破坏性动作, 大幅降低了施工难度和对居民正常生活的干扰, 易于安装和日常维护。以一个2000户居民的住宅小区为例, 该系统在十天时间内即可完成安装、调试并投入运营, 可节约人工费、线材等施工成本约10万元 , 20万户的区域施工成本可节约1000万元。

( 四 ) 信号稳定。电力线建立通讯网络, 信号传输不受地形地貌、建筑物遮挡等因素限制, 抗干扰能力极强;用无线的施工进行有线的信号传输, 将有线传输和无线传输的优点结合在一起, 同时避免了有线传输施工难度大/ 故障率高 / 故障点难查找和无线传输信号衰减 / 不能受建筑物遮挡及抗干扰差的缺点。

( 五 ) 数据精确。远程抄表成功率、准确率均达到100%, 为实施阶梯价格奠定坚实的技术基础, 真正的远程、智能、精确抄读, 可根治上门抄表中存在的估抄、漏抄、错抄等老大难问题;可按需实现在任意时段远程随时抄读, 解放人力, 有效提高抄表的准确度和工作效率。

以一50万用户城市为例, 抄表工每人每月可抄3000户, 则共需抄表工170人左右, 假设每抄表工年平均工资6万元人民币, 则每年可节省工人工资1020万元人民币, 20年可节省人工费合计2亿多元人民币。

山东某自来水公司在部分小区、用水大户安装腾联远程智能抄表系统后, 其漏失率降幅达50% 以上, 很好的解决了水费漏收问题, 企业收益提高数百万元, 不仅有效提升了工作绩效, 也进一步维护和提高了企业在广大居民、工矿企业中的良好形象。

烟台海信依云小镇、御花园、通用富馨佳苑等数十新老社区使用了腾联智能抄表系统, 系统运行稳定, 方便可靠, 受到自来水/ 燃气以及热力公司和广大用户的一致好评。

省事、省心、省钱、省麻烦就是烟台腾联信息科技有限公司对您的承诺。

电力远程智能抄表系统 篇6

随着无线通信技术的发展, 完全可以利用GPRS网络系统中提供的无线IP, 在GPRS服务网络平台上构建远程无线抄表系统[1]。系统具有传输速度快, 传输数据量大, 传输距离不受限制等优点, 非常适合采集点多、范围广、距离远的电力系统。鉴于目前我国供用电需求与经济状况, 并考虑自动抄表数据信息的可靠性、安全性、工程造价与施工周期、系统维护费用以及可扩展性等因素, 上层为GPRS通信信道、下层为低压电力线载波方式的双层结构是未来自动抄表系统的发展方向。

(一) 系统构成方案

系统由电能表、数据采集器、集中器和监控中心四个部分构成, 系统的结构示意图如图1所示。

(二) 系统硬件设计

1.电能表数据采集器

电能表数据采集器可以自动完成多个用户电量信息的采集并将这些数据通过220V电力线载波通信模块传送给集中器, 其硬件框图如图2所示。

系统采用Philips公司的双串口芯片P89C669作为主控MCU。它是基于PHILIPS半导体新51MX内核 (一种加速的80C51结构, 指令执行速度2倍于标准的80C51器件) 的首类Flash微控制器代表。该芯片有2个增强型UART, 分别用于和上位机及下位机通信, 一个字节型I2C总线串行接口。它包含96kB的Flash程序存储器、2kB的数据SRAM、1个可编程计数器阵列、可配置成不同时间范围的看门狗定时器 (通过SFR的位设置) 。存储器采用I2C总线接口的存储器24LC32, 具有读写速度快, 体积小, 接口简单, 使用寿命长的特点。时钟电路采用DS12887芯片, 具有万年历时钟, 实现时钟和定时报警的功能。采集器与集中器之间采用现有的电力线进行通讯, 不用额外布线。系统选用面向电力线载波通信市场而开发研制的专用扩频调制/解调器电路SC1128芯片[2]。该芯片功能强大、技术先进, 具有较强的抗干扰及抗衰减性能。接收数据时, 信号由电力线通过耦合器、带通滤波器和放大器送入SC1128芯片, 经过其处理后再传送给P89C669芯片;发送数据时, SC1128芯片将P89C669送来的数据经过处理后通过功率放大器和耦合器耦合到电力线上。

2.集中器

集中器可在一个变压器下设置一个[3], 一方面通过SC1128芯片接收采集器发送到电力线上的数据, 另一方面又要将这些数据进行处理后通过GPRS模块进行无线传输, GPRS模块以浮动IP地址的方式连接到Internet, 向监控中心传送抄表信息, 并接收控制命令, 其硬件框图如图3所示。考虑到集中器需要两个串口实现通信, MCU也以P89C669为核心, 配有电力线载波接口电路和GPRS无线模块电路。本系统的存储芯片选用24LC128, 该芯片是一种容量为16K×8的串行EERPOM。显示屏使用128×64的点阵式LCD, 可以显示多个电能表的数据。键盘设置采集数据、上传数据、查询、报警等按键以备紧急使用。[4]

3.监控中心

监控中心服务器通过自身固有的IP地址连入Internet, 这样就可以接收GPRS模块传送的抄表数据。监控中心安装有监控软件和数据库软件, 监控软件负责将服务器接收的数据进行校验、计算、存储、分析、管理等, 数据库文件可以将这些数据转化为EXCEL文件打印各用户当月用电清单。同时, 监控中心对用户用电情况实现实时监控, 可以对系统内的设备发出各种指令并对异常情况进行报警。

(三) GPRS的实现

数据的远程传输由GPRS无线通信模块实现, 它的性能直接关系到整个系统的稳定性和可靠性。GPRS模块通过RS232接口与集中器的MCU连接, 每个GPRS终端都具有一个浮动IP地址, 通过IP地址接入Internet, 从而将数据传输到Internet上。[5]系统的GPRS接口电路由G20模块和微处理器P89C669构成。

G20模块是MOTOROLA公司生产的GPRS模块, 它体积小、性能强, 数据传输质量高。芯片集成有完整的射频电路和GPRS的基带处理器, 内嵌TCP/IP协议, 同时具有四个通信接口:RS232、USB、SIM卡接口和一个SPI接口, 使用灵活。G20模块支持大部分AT指令, 也提供了专有的支持GPRS服务的AT指令。系统运行时, G20模块一方面通过RS-232总线以及相关的AT指令与集中器的MCU之间进行双机通信, 另一方面通过连接开通GPRS功能的SIM卡, 实现Internet连接。

(四) 系统的软件设计

系统软件设计采用模块化, 能够完成如下功能:

1.自动抄表功能。系统可以按需要进行实时快速抄表外 (抄表时间一般不超过20分钟) , 还可以按照设置的抄表开始时间和抄表间隔自动抄表。对于抄不上的数据, 系统会自动补抄或发出报警以便值班人员进行人工补抄, 提高抄表的准确性。

2.统计分析功能。系统可对不同时段、不同区段的负荷、电能量等进行统计分析, 绘制功率、电压、电流曲线作平衡分析, 为决策者提供依据。收集线路各计量点的负荷数据, 为线损计算分析提供数据支持。系统记录日最高电压、最低电压、停电次数和累计停电时间, 可作为供电部门内部的供电质量考核。

3.远程和现场通断电控制及报警功能。供电部门可以根据用户交费情况通过切断/闭合用户电流负载回路来实现远程断/通电控制。系统具有实时断线检测和报警功能, 可以在监控中心会显示断线的具体表计所在的位置。

4.防窃电分析功能。系统一方面可采集用户电能表的相、零线电流不平衡等现场运行工况, 另一方面根据电力用户的历史值分析是电表发生故障还是该用户窃电并发出报警信号。

5.数据查询功能。可查询所有用户的表编号、表序列号、门牌号、用户姓名、电话号码及表常数等信息。

6.报表生成及打印功能。系统按用户要求提供各种统计分析报表, 包括:抄表月报表、故障分析报表、抄表数据清单、用户用电量分时段计费统计图表分析、损耗分析等并按需要打印各类报表。

7.校时功能。在系统中, 任何形式的信息交换都携带有时问信息, 因此系统时钟必须保证可靠且一致。系统校时以主站时间为基准, 由主站-集中器-采集器逐级进行。

(五) 结束语

基于GPRS和电力载波的无线远程抄表系统可以同时对多个分散用户节点数据进行采集、分析并实现数据采集的实时性、准确性和数据传输的可靠性。由于采用电力线和GPRS公网作为通信信道, 无需专门布线, 组网简单、建设维护成本低、覆盖范围广、抗干扰能力强, 并且系统传输容量大、速率高、费用低, 因而具有广阔的应用前景。

摘要：研究以GPRS网络和电力载波相结合作为传输方式的电力远程抄表系统, 给出了系统的结构功能以及软、硬件设计方案。通过电力载波通讯将各用户的电表数据汇总到集中器, 再由集中器通过GPRS无线模块发送到监控中心, 由监控软件对数据进行汇总处理。该方案经过测试, 计量准确、运行稳定可靠, 满足实际需求。

关键词：无线,GPRS,电力载波,集中器,单片机

参考文献

[1]孙少晗, 李继胜, 姚蕾.电力大用户远程自动化抄表系统的实现[J].继电器, 2008, 36 (11) :55-57.

[2]陈卫兵, 束慧.基于GPRS和电力载波的远程抄表系统[J].仪表技术, 2007 (11) :4-6.

[3]宋在勇, 赵莹, 危厚琴.低压电力线载波的远程电能抄表系统的设计[J].科技信息, 2007 (30) :291-292.

[4]杨瑞霞.基于GPRS电力无线抄表系统的设计实现[J].电测与仪表, 2007, 44 (12) :30-32.

电力远程智能抄表系统 篇7

自动抄表,简称AMR(Automatic Meter Reading),是利用电子技术、自动控制技术、计算机及通讯等技术,通过专用设备对表计进行读取及数据处理的过程。自动抄表系统是不需要人员到现场,就能完成抄读用户各种电能数据并分析、统计且与营销系统相连的智能化管理系统。

国外自动抄表的发展起步比较早,技术也比较成熟。美国早在1986年就成立了自动抄表研究协会AMRA(Automatic MeterReading Association),旨在进一步发展和推广AMR技术。而近年来欧洲自动抄表技术协会(EUROAMRA)和英国自动抄表技术协会(UKAMRA)也相继成立。通过不断的交流合作,各种新的AMR技术不断推陈出新,推动着整个自动抄表技术行业的发展。

国内远程自动抄表系统的研制起步比较晚。20世纪90年代中期以后,国内一些研究机构和企业开始投入到对自动抄表技术的研究,并有一些自动抄表系统陆续问世。而目前总体上来看,国内正处在传统的人工抄表方式向自动抄表方式转变,尤其是近年来,国内远程自动抄表技术发展迅速,以及国家电网公司对电网自动化技术的投入和技术要求不断提高,部分地区己经开始了远程抄表的试点,但是技术还在不断完善过程中。目前,国内自动抄表系统主要有以下几种方式:

(一)电话线远程抄表。

该方式的优点在于数据采集一次性抄读成功率及可靠性较高,但这种自动抄表方式是通过电话拨号传输数据,速度较慢,不适合大量数据的集中传输。

(二)电力载波远程抄表。

目前研究此种方式抄表系统的不少,但真正实用的不多。以低压电力线为通信媒介,用户终端的用电数据与通信控制器之间的通信通过电力线载波技术来完成,不需另铺专用通信线路这种方式对现有的住宅改造容易,而且维护简单,是我国未来远程抄表技术发展的必然趋势。

(三)无线远程抄表。

它利用固有的无线服务运营商的网络(GSM,GPRS网)实现远程抄表,该方式使用范围广,通信成功率高,无须额外申请频段,但是会受到网络布局的限制。

(四)有线电视网(CATV)远程抄表。

目前研究此种方式抄表系统的不少,但真正实用的不多。它是将用户的用电数据通过特殊的电视信号MODEM,将之转换为能在有线网上传输的信号,然后进行解调,达到信息通信的目的,其数据通信速度最快,不易出现误码,但在硬件实现上存在较大难度,可行性差,有待理论和技术上进一步的突破。

(五)电缆线远程抄表。

有线总线技术成熟、简单,在通信信道正常的情况下通信可靠、稳定,可以实现实时通信,但需专门铺设电缆线,给施工带来不便。而且布线工作量大,通信信道易受人为损坏,损坏后故障排除困难、恢复慢,信道后续维护量大等不足。

(六)宽带远程抄表。

它采用基于TCP/IP协议的以太网传输数据,具有不需要单独布线、传输容量大、且不容易受到外界干扰等优点。

二、自动抄表系统的发展趋势

自动抄表系统要达到可靠、准确运行的要求,必须解决其计量的准确性和可靠性的问题,而要真正解决准确性及可靠性问题,就必须改变以脉冲信号累计为计量方式的抄表方式。近年来市场上推出了无源总线制的智能型直读表抄表系统,这种直读式抄表系统将代表今后抄表系统发展的一个方向。智能型直读表具是在传统的表具内加装直接读表的电子模块,其可行性和适用性都是原有脉冲表及分线型抄表系统不可比拟的,主要有以下功能特点:一是无源总线制直读表直接感应表具的窗口值,即直接“读取”窗口值,不需要脉冲转换、累计、换算,没有累计误差。解决了目前以累计脉冲方式工作的系统易受干扰而导致读数和系累计计量值不一致的问题。二是系统在抄表时不需设置表底数、表常数等参数,无需存储数据,真正实现了“读表”计量。三是直读表具内的电子模块与表具内的计读器等装置没有机械接触,不影响计量精度。直接传送数字信号而非脉冲信号,抗干扰性好。不仅不受机械振动影响,同时也不受电磁干扰的影响,所以在复杂的使用环境下能稳定、准确、可靠地实现计量。四是表具内没有电源,直读装置在抄表瞬间加电工作。表具的电子部分平时不工作,读表瞬间由采集器或手持终端通过网络布线供电。由于内部不设电源避免了传统方式由于供电不稳定或故障引起的计量误差及大量的维护工作。使得整机故障率和功耗大大降低,使用寿命更长。

综上所述,直读远传表将成为未来的主流表具,但是不管采用何种方式,表具必须具备直接输出数据的功能,系统采用总线制结构将成为主流。在国家相关政策的推动下,民用计量表智能化已是大势所趋。随着行业技术标准的不断成熟规范、管理水平的不断提高。国家对抄表设备监管力度、市场引导等不断加强。将抄表系统及相关配套产品纳入重点计量器具范围,建立完善的市场准入制度也将是必然。

摘要：随着我国经济的发展和电力系统的不断完善,原始的人工抄表方式越来越不能满足电力系统发展的要求。因此,实现用户仪表的自动抄表已是必然趋势,本文就自动抄表技术的现状及今后发展趋势做了研究与分析。

电力远程智能抄表系统 篇8

配电自动化这一术语,是20世纪90年代美国提出的,但迄今为止,对配电自动化及其相关的一系列技术,国际上尚无统一的定义和规范。国家经贸委2002年发布的DL/T 814-2002《配电自动化系统功能规范》指出:配电自动化系统是应用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术,将配电网实时信息、离线信息等进行安全集成,构成完整的自动化及管理系统等,它是配电自动化与配电管理集成为一体的系统。

2002年前后,虽然“配电自动化”在国内也热门一阵子,但实践结果无论从技术的成熟程度、从社会效益和经济效益诸方面远远不如90年代发展的变电站自动化,因此未能推广应用。究其原因主要是前几年把“配电自动化”的重点放在10 k V的馈线自动化上,忽略了对负荷侧设备的监控管理。而实现馈线自动化对配电网结构、一次设备、通信网络要求高,投资大,只适合一些大城市或发达地区试点,不易推广。

2009年国家电网公司提出建设坚强智能电网,于2009年11月2日发布并实施的Q/GDW 370—2009《城市配电网技术导则》、2009年11月20日印发的《配电自动化试点建设与改造技术原则》,这两个文件明确其适用范围是城市配电网,且是中压配电网。

对于量大面广的中小城镇和广大农村配电网目前自动化水平和管理水平普遍还比较薄弱,尤其是面向用户的低压配电网,这些地区该如何根据其实际情况进行配电自动化的建设和改造?目前研究的很少,有关配电自动化和配电管理的文件和已发表的文献也很少有论述。而这些配电网也是实现智能电网的重要基础之一,是与用户互动的重要环节。

1 研究意义

配电网范围很广,城市和农村配电网的结构、负荷特点有很大不同,对配电自动化系统的功能要求必然有很大的区别。现在不少中小城市尤其是农村配电网的设备仍比较陈旧,运行和管理人员技术力量比较薄弱。随着大量高新技术产品的推广应用,不少生产高新产品的企业在中小城市和县级落户与大量家电下乡的形势,使用户对供电质量和供电可靠性的要求也越来越高,有时电源的瞬时中断也会导致不可挽回的损失。传统的技术和管理手段已无法适应新形势的需求。

目前有关配电网自动化的产品和系统种类很多,例如:馈线自动化设备FTU、配电监测终端TTU、DTU等;在配电管理方面,有集中抄表系统、营销管理系统、信息管理系统等等,这些系统多数都是分散设立的,既增加用户投资,也不方便管理。目前广大城镇和农村供电企业,基层管理人员和员工计算机水平普遍不高,种类繁复的各种系统,运行维护工作量大,只会使基层工作人员不知所措,入手困难。

针对全国量大面广的中小城市及农村配电网的现状、实际情况和需求,清华大学和北京清电华力电气自动化科技有限公司,专为这些供电企业和客户群研发一套技术先进、集成功能强、性价比高、实用型的配电网监控和配电管理集成系统——“THPS-2000配电网监控管理远程抄表一体化系统”。可满足全国各地中、小城市及农村等各级配电网提高自动化水平和管理水平的迫切需求。该系统把配电监控、配电管理、设备管理和集中(远程)抄表集成为一体,可节约用户投资,也便于用户管理,能大大减轻运行人员的工作负担。系统结构充分考虑可伸缩性、可扩展问题,根据配电网的特点量身定制,实用性强,性价比才能高。

2 一体化系统网络结构

配电网智能监控管理及远程抄表一体化系统由配电主站、配电子站、配电终端、通信系统组成,网络结构如图1所示。

系统主要实现配电SCADA、馈线自动化FA、远程抄表、配电管理、设备管理、配电GIS等功能。系统借助光纤、GPRS、CDMA、3G、电力载波等多种通信手段,实现数据采集、远方控制,通过就地型或集中型馈线自动化(根据实际情况选用),实现故障区段的快速切除与自动恢复供电;通过信息交换总线与外部系统进行互连,整合配电信息,外延业务流程,建立完整的配网模型,扩展和丰富配电自动化系统的应用功能,支持配电调度、生产、运行以及用电营销等业务的闭环管理。可以根据需要扩展对分布式电源/储能/微电网等接入,通过电网分析应用软件实现配电网的自愈控制和经济运行分析,实现与上级电网的协同调度以及与智能用电系统的互动。

3 配电主站的功能[1]

配电主站的基本功能包括配电SCADA、远程抄表、配电管理、设备管理、故障诊断和故障报警、配电GIS等功能。

3.1 配电SCADA

(1)可对中低压配电网(20 k V~380 V)的馈线、开关站、配电室、环网柜、箱式变电站、柱上开关、配电变压器等的运行工况、运行参数、潮流方向进行实时监控并进行记录、显示。

(2)在保证图形、拓扑来源唯一性的前提下,具备下列功能:数据采集、状态监视、远方控制、交互操作、智能防误操作、图形显示、越限告警、事件顺序记录、事故追忆、数据统计、报表打印和配电通信网络工况监视等。

(3)对供电质量进行实时监视,分析并计算电压合格率、三相电压不平衡度、三相负荷不平衡率等,遇有越限便发告警信息。

3.2 远程抄表(集中抄表)

(1)通过无线或电力载波的方式,对所有大用户的电子式电能表进行远程抄表,可分别将智能电表的有功电能、无功电能等行码及电能量的平、峰、谷值远传至监控主站,同时采集用户的电流、电压、有功、无功等实时运行参数,对大用户进行实时监视。

(2)采用集抄器,通过无线或电力载波的方式,对普通用户的智能电表进行远程抄表,并上传到配电子站或主站层。

(3)可把抄表数据送至营销系统,大大减少营销系统录入的工作量。

记录的数据齐全、准确、记录表格可读性好,可明显减轻抄表员现场抄表的劳动强度和工作量。

3.3 配电管理

(1)负荷趋势监测:

可记录和显示实时及历史对比负荷曲线。

(2)负荷管理:

提供每台台变和每回馈线的负荷分配情况与全所各回线的负荷比例,为供电部门进行负荷管理和负荷控制提供科学的依据。

(3)拓扑分析:

在系统发生事故跳闸时,可直观地显示受影响的变压器、线路等情况。

(4)计划检修作业:

对用户报修形成记录。可提供供电企业所需两大类型的工作票和操作票的编辑和打印功能,从而提高了运行管理人员的工作效率和操作的准确性。

(5)供电可靠性统计:

统计停电时间,跳闸次数。

3.4 设备管理

(1)建立基于地理信息系统上的电力设备维护监视系统,可以统计出馈线上任何节点后面的专用台、客户名称、联系方式等信息。

(2)为每回馈线的设备(台变、柱上开关等)建立了设备台帐和报修记录。

(3)对配电终端设备和智能电表以及通信模块的运行情况实时监视和故障诊断,以提高系统自身的可靠性和智能化水平。

(4)本系统提供设备管理索引、摘挂牌操作、设备台帐、报修管理等各种画面可供用户查看。

3.5 故障诊断和故障报警

(1)当检测并判断到系统发生事故时,立即在监控机屏幕上显示受故障影响区域和受影响设备,对故障区域和受影响设备着色。

(2)当系统发生事故时,可发短信给有关检修人员,可明显缩短检修时间和停电时间。

3.6 配电GIS

配电AM/FM/SCADA系统进行了一体化的设计[2],将地图、配网设备信息和设备台帐等属性进行了有机结合、统一管理,在传统的SCADA基础上可以实现以下功能:

①图形界面分层管理;②动态配电区域着色;③动态网络拓扑;④电源点追踪分析;⑤基于GIS的设备管理;⑥基于GIS的配电生产管理;⑦基于GIS的设备在线维护。

4 配电子站

配电子站可设置在变电站或开关站中,集数据采集、数据监控、数据转发和规约转换等多种功能于一体,将变电站内RTU和户外各种终端的数据信息进行汇集、过滤、处理后上传给配电主站,将主站下达的命令转发给有关的配电终端。主要包含以下功能:(1)终端数据的汇集与转发;(2)远程通信功能;(3)终端通信故障检测与上报;(4)远程维护和自诊断能力;(5)信息存贮功能;(6)人机交互功能。

5 配电终端

配电终端主要指用于开关站、配电室、环网柜、箱式变电站、柱上开关、配电变压器、线路等配电设备的监测和控制装置。为适应智能配电网对提高供电质量的需求,专门开发了以下几种有特色的配电终端设备。

5.1 配电监测终端(TTU)

TTU主要适用于配电变压器、箱式变的监控,为提高配电监测终端的功能和应用范围并能减少用户的运行费用,专门设计了双路的TTU装置,其主要特点是:一表多用,有利于计算线损和变压器损耗,也可减少采用无线通信的运行费用。

①可同时测量和监视配电变压器高低压两侧的远行工况和三相U、I、P、Q、cosφ等运行参数;②可测量和监视两回线路的远行工况和上述运行参数;③电能质量监视:电压越限告警、过负荷告警、电压合格率统计、三相不平衡度计算和统计;④通过维护终端进行本地维护和接受主站、子站的远程维护;⑤可内置无线通信模块,实现与子站或主站系统通信。

5.2 电能质量智能监控装置

电能质量智能监控装置可安装于配电变压器低压侧或配电线路,可自动实现对配电变压器或配电线路运行参数、运行状况的在线监控、电能质量在线分析、无功补偿电容器的三相共补和分相补偿的优化控制和谐波控制功能。具有电压越限告警、电压合格率分析、统计、三相电压不平衡度分析计算和告警、过负荷告警、三相负荷不平衡度计算分析和告警,具有1~32次电压、电流的谐波分析和监视功能,计算各次谐波含量、总谐波含量及谐波总崎变率。

6 通信方式的选择

配电自动化系统通信方式的选择应和该系统应用功能紧密结合,根据重要性程度选择,将多种通信方式进行合理搭配,既满足配电自动化系统整体性能指标要求又可取得最佳的性能价格比。组网方案如下:

①配电主站和配电子站层之间的通信:

是配电自动化的总动脉,在容量、速率上有较高的要求,宜采用光纤通信、同步数字通信网络SDH。可将配电主站、配电子站置于SDH光环链路上,形成高速数据传输网。

②配电子站与FTU之间的通信:

城区馈线自动化的通道要求可靠、快速,宜选用光纤通信方式。有些重要的场合,还须考虑双通道甚至采用两种不同的通信方式。

③配变终端TTU的通信方式:

配变TTU的数量较多,分布范围大,运行环境复杂,TTU对通信实时性的要求相对FTU较低。从经济性实用性上考虑,可以采用无线通信方式(GPRS或CDMA)。利用移动公司成熟的无线通信网络实现和配电主站通信。

④集中抄表的通信方式:

由于专用的智能电能表分散安装且只需定时采集,故可采用无线通信方式或电力线载波。

7 应用该一体化系统的优越性

配电网智能监控管理及远程抄表一体化系统集实时监控、设备管理、配电管理和远程抄表为一体,综合功能强,性价比高,其监控范围覆盖了20 k V~380 V的全部供用电设备。现场运行实践表明,能够明显地给供电企业带来以下经济效益和社会效益。

7.1 提高供电企业的经济效益

(1)通过自动化和规范化管理,大大提高了配电生产管理部门的工作效率,促进服务质量和企业经营效益的提高。

(2)提高供电局的自动化水平,明显地减轻运行人员的劳动强度,改善劳动条件、保证人身安全。

(3)提高供电可靠性和供电质量,即时发现故障、缩短故障修复时间,使供电企业和用户双方受益。

(4)明显地提高供电企业的运行管理水平,原来不少供电所对其管辖下馈电线路和每台台变运行情况的了解只有通过抄表员每月一次抄表;高峰负荷时,为防止三相严重不平衡,需有运行人员拿钳型表爬上电线杆去检查三相电流。现在利用THPS-2000一体化系统的实时监控功能,值班员在值班室,所长在自己的办公室通过计算机屏幕就可以清楚地了解每回馈电线路(包括380 V线路)和每台台变的运行情况和运行参数。

(5)远程抄表可减少大量人工抄表工作量,节约人力成本;抄表数据可以传送给营销管理系统,实现数据共享,可免去大量人工录入的工作量。

(6)有利于防止偷电和漏电,提高供电企业的经济效益。

7.2 提高供电企业服务质量

(1)通过配电网的自动化管理,降低了事故率,提高了电网运行的安全稳定性,为电力行业的的优质服务打下基础。

(2)对用户的故障报修能够做出准确和及时的反应,大大缩短了检修时间,提高了企业服务的质量。

7.3 明显的社会效益

中低压配电网是未来智能电网的重要组成部分,它直接面向千家万户,是供电企业和用户互动的桥梁和基础。其研究和实施符合智能电网的发展方向。

8 结论

根据我国广大中小城镇和农村配电网一次设备的具体情况和特点,把配电网监控管理及远程抄表集成为一体化的系统,现场运行实践证明其设计理念正确、系统实用性、可扩展性、可维护性和稳定性好、性价比高、可节约投资、方便用户管理。

该系统在供电局投运结果表明,其功能实用、可明显地提高供电企业的管理水平和自动化水平、减轻运行人员的工作量和劳动强度,对提高供电可靠性和供电质量、及时发现故障、缩短故障修复时间很有好处。

该系统的推广应用,符合智能电网信息化、数字化、自动化、互动化的发展方向。

摘要：针对广大中小城镇和农村配电网的现状、存在问题和需求,研发了配电网智能监控管理远程抄表一体化系统,由配电主站、配电子站、配电终端、通信系统等组成。介绍了该系统的网络结构,并详细介绍各组成部分的功能和特点。配电主站集成了配电SCATA、配电管理、设备管理、远程抄表、故障诊断和故障报警以及配电GIS等综合功能。一体化系统实用性强、可节约用户投资、便于管理。该系统已成功地投入运行,实践证明应用该系统可提高供电企业的运行管理水平和自动化水平、提高服务质量,可取得明显的经济效益和社会效益。

关键词：中低压配电网,监控,设备管理,配电管理,远程抄表,一体化系统

参考文献

[1]李苏苏.配电自动化规划及主站系统实施探讨[C].//贵州省电机工程学会2007年优秀论文集.2007:150-152.LI Su-su.Study for the power distribution automation planning and main station implementation[C].//Excellent Papers Collection of2007Guizhou Province Electrical Engineering Society.2007:150-152.

电力远程智能抄表系统 篇9

目前, 濉溪公司所使用表计有脉冲、电子、多功能电能等计量表, 经几年使用, 淘汰了脉冲表, 改用485远程抄表, 485设备优点是采集数据速度快、精度高、运行稳定。缺点是读取电表芯片指数与表盘指数不符。混抄设备优点是可以采集脉冲信号, 缺点是错抄、误抄现象经常发生。随着电力企业一户一表的普及, 负荷检测控制已广泛投入使用;然而居民用电户数多、分布广, 利用电力网作为通信媒介, 建设电力线载波远程抄表系统就成为一种有效手段。为提高用电管理水平, 公司安装了电力载波远程抄表系统, 降低了抄表工作量, 提高了用电自动化管理水平。图1为造成远程抄表系统效率低的原因图。

为充分发挥远程抄表系统软硬件功能, 实现数据共享, 作者通过计算机软件开发, 实现简单快捷的远程抄表效果, 规范了抄表管理, 降低了抄表差错率, 工作效率进一步提高。

1 系统简介

1.1 远程抄表系统框图

远程抄表系统结构框图如图2所示。

采集终端芯片系列采用了DPSK窄带直序扩频技术、数字信号处理、直接数字频率合成等新技术。并采用先进COMS工艺, 制作出电力线载波通信专用的调制/解调集成电路。

1.2 软件功能

(1) 实时监控电表状态。 (2) 定时抄表:集中器每隔1、2、…小时抄一个轮回。 (3) 冻结抄表 (每月抄表日) 。 (4) 零点抄表和实时点抄。 (5) 电表数据的统计, 如计算线损, 报表生成。 (6) 设置集中器的远程抄表周期和系统校时。 (7) 用户负荷监控和电量异常报警。 (8) 可提供公共数据库接口, 供电费核算、用电管理等信息系统取用 (ODBC或其他) 。

1.3 系统应用功能

(1) 催、抄电费管理、防窃电功能:能实施软件监控, 定时、定期、定点抄表量。 (2) 随时可对欠费用户断电:开发实施远程断电功能。 (3) 断电后数据可保存9年:设备计量芯片存储功能加大。 (4) 载波抄表率100%:抄表率、到位率、及时率达到抄核收要求。 (5) 具有优良的电磁兼容特性, 符合IEEC 61000-4-4 Level 4标准。

2 远程抄表系统故障及检测方法

集中器、采集终端故障原因及其种类:

(1) 集中器、采集终端容易出现以下问题:1) 电压等级不够:现场配电变压器电压等级不足或远远超出, 容易烧坏集中器串口及计量芯片。2) 232串口故障:例如接负管通道后电压过高或瞬间短路, 容易造成232串口烧坏, 导致无法抄表。3) 采集终端故障:反复停送电, 瞬间电流冲击过大以及很多其他因素造成终端烧坏。

(2) 集中器、采集终端故障的种类:

集中器、采集终端故障的种类很多, 可按故障发生部位和发生过程加以分类, 如表1所示。

3 远程抄表系统流程管理

3.1 远程抄表新装管理流程

根据新上项目小区的业务报装情况, 发起远程抄表系统新装管理流程, 并上报公司营销部, 由营销部负责审批。审批未通过的小区, 按照正常情况配表、装表。审批通过的小区, 由客户服务中心负责远程抄表系统项目的实施。

3.2 轮换管理流程

由客户服务中心根据表计运行状态制定远程抄表系统轮换计划, 上报公司营销部审批。对于通过审批的小区, 由营销部对计量中心下达轮换计划, 由客户服务中心负责具体轮换计划的实施。所有建设工作完成后, 由电费管理中心负责系统的调试和验收工作。

3.3 故障管理流程

由电费中心在实际应用中, 发现并发起流程。根据故障的不同种类, 递交不同的部门流转、处理, 直到解决问题。由营销部负责全流程的监督与管理。

3.4 异常管理流程

客户在结算电费环节发现异常, 根据情况描述, 由电费中心负责判断, 并到现场处理。处理结果同时在远程抄表系统同步更新, 并向客户做出答复。

3.5 确保流程正常运行的人力资源保证

为保证公司远程抄表系统管理工作的顺利推进, 公司精心组织、严密部署, 成立了专门的远程抄表系统管理工作领导小组, 保证了远程抄表系统管理工作的开展。营销部技术室作为公司远程抄表系统建设的归口管理部门, 主要负责制定全公司远程抄表系统管理标准、工作标准和技术标准, 拟订远程抄表系统建设计划和发展规划, 并组织实施;负责全公司远程抄表系统建设项目的汇总审核, 拟订年度计划, 并监督实施;负责远程抄表系统项目的管理, 包括资金计划审批、技术方案审核、监督实施、工程评验等工作;参与全公司其他营销自动化等实时系统技术方案审核, 负责确定其他系统与远程抄表系统的接口技术方案;负责公司远程抄表系统硬件的采购工作;负责远程抄表系统网络运行维护、应用管理、建设项目实施及设备管理工作;负责组织上级管理部门工作部署的落实、实施、监督和我公司远程抄表系统工作情况上报。

4 人力资源和远程抄表系统配合的使用结果及效果

4.1 实施结果

通过开展自查自纠, 从根本上查找原因, 分析其主观及客观原因并针对其原因制定相关对策, 为提高远程抄表系统利用率打下坚实的基础。

(1) 通过完善各部流程加强各部门闭环管理, 加快系统、设备维护进度及多功能485表计更换速度。

(2) 针对现场的不同环境, 不同工作量, 编写了远程抄表 (又称集抄) 系统安装、维护现场作业指导书并监督施工单位严格执行。

(3) 树立各单位的互助和利用高科技手段提高用电管理水平意识, 充分利用集抄系统创造条件, 保证新集抄小区在第一抄表日之前投入使用。

(4) 针对集抄系统日常安装维护的各个环节, 结合兄弟公司的远程抄表管理经验, 我们制定了一套行之有效的管理制度, 无论从安装、调试、巡测、日常处理、日常维护、用户反馈意见处理的哪个环节, 只要严格按照制度执行, 都可保证其正常操作, 保证系统准确运行。

4.2 效果

明确分工和工作标准, 落实责任。结合业务考核细则对负责人和负责部门提出阶段性工作目标, 提高了工作流程的各个环节时间到位、任务到位, 加强了各环节间的交流与沟通。工作进行当中及时反馈历史工作的优缺点, 并整理运用到未来的工作环节当中。以此方式实现集抄建设工作的全过程控制。

5 结语

提高远程载波抄表系统利用率具有较好的实用价值, 推广自动化抄表管理系统对建设现代供电公司具有重要的现实意义。做好自动化抄表管理工作不是一蹴而就的事情, 需要制定切实可行的规划和计划, 充分发挥职工的积极性, 不断提高自动化抄表的管理水平。

摘要：分析了电力载波通信的现状, 深入研究了电力载波远程抄表 (又称集抄) 系统, 设计了利用远程抄表系统实现电表故障诊断、用户窃电和线损分析等功能。结合实际情况, 利用增加新功能后的远程抄表系统和人力资源相配合, 对取得的结果进行分析, 效果明显, 具有很强的实用价值, 为电力系统配电管理标准化提供了有力保障。