电力行业远程抄表解决方案

文章来源：深圳成星自动化系统有限公司 http://www.cxas.cn

前言
自动抄表系统是将数据自动采集、传输和处理应用于电能供与用电管理系统中的一项技术。它从根本上克服了传统的人工抄表模式的弊端，给电能管理的现代化带来了新的希望。
寻求简单可靠的自动抄表方法，是仪表通信领域的重要研究内容。在通信媒体中，最受关注的还是电力线载波(PowerLine Carrier，PLC)通信，这是由于PLC线路遍布各地，从发电厂到各个居民家庭无所不至，不需重新布线，可以节省大量的人力物力。电力线载波通信是指将信息调制为高频信号后叠加在电力线路上进行通信的技术，在同一变压器区域下，一个集中器采集若干个采集器或电能表的数据，构成一个基于电力线的通信网。
利用低压电力线作为AMRS的底层数据通道，不仅运行成本低，而且非常经济，其优势在于：①电力线是属电力部门完全控制的通信信道，不必另外铺设通信信道；②电力线是所有住房和建筑物的基础设施，以电力线作为通信信道可大大节省铺设通信信道的投资；③几乎不需要维护或维护量极小；④以电力线为通信信道可以灵活地实现即插即用
我司采用了数据压缩传输技术、宽频传输技术和自适应跟踪技术，克服了电力网中阻抗小，信号衰减大；干扰信号强；负荷重、变化大；网架结构复杂等困难，成功地解决了低压电力载波的技术难点。

定义

1、集中抄表系统
集中抄表系统是指由主站通过传输媒体（无线、有线、电力线载波等信道）将多个电能表电能量记录值的信息集中抄读的系统。该系统主要由采集用户电能表电能量信息的采集终端（或采集模块）、集中器、信道和主站等设备组成。集中器数据可通过信道远距离传送到主站计算机。
2、 主站
主站是指通过信道对集中器中的信息采集，并进行处理和管理的设备。
3、主站抄收间隔
主站抄收间隔是指主站定时抄收集中器中信息的周期时间，以下简称为抄收间隔。
4、 集中器抄收间隔
集中器抄收间隔指集中器定时抄读采集终端（或采集模块）中用户电能表电能量信息的周期时间，以下简称为抄读间隔。
5、采集模块
采集模块是指用于采集单个用户电能表电能量信息，并将它处理后通过信道将数据传送到上一级设备（中继器或集中器）的专用模块。
6、 采集终端
采集终端是指用于多个用户电能表电能量信息，并经处理后通过信道将数据传送到系统上一级（中继器或集中器）的设备。
7、集中器
集中器是指收集各采集终端或采集模块的数据，并进行处理储存，同时能和主站进行数据交换的设备。
8、信道
信道是指信号（数据）传输的媒体，如无线电波、电力线、电话线、专线等。集中器、采集终端等设备的信道有上行信道和下行信道。集中器年上行信道是指集中器和主站之间的信道，下行信道一般是指采集终端和用户电能表之间的信道。
技术解决方案
1、 通讯信道
系统建设应选择技术成熟、性价比高、可靠性好、有发展前景的通讯信道，主要采用信道如下：集中器和主站之间的通讯采用公用电话网或GPRS，集中器与采集终端之间的通讯采用RS485总线或低压电力线载波，采集终端（或采集模块）通过脉冲线接收脉冲电能表发出的电能脉冲信号。

2、 构成方案
系统建设可采用如下三种技术方案：485总线方式（方案一），集中式的低压电力载波方式（方案二），分散式的低压电力线载波方式（方案三）。
方案一中集中器通过485总线与各采集终端通讯，采集终端通过脉冲线接收各电能表的脉冲信号；
方案二中集中器通过低压电力线载波与各采集终端通讯，采集终端通过脉冲线接收各电能表的脉冲信号；
方案三中每个电能表里面或端子盖旁边安装一个载波模块，载波模块通过脉冲线接收电能表的脉冲信号民，集中器通过低压电力线载波与各电能表的载波模块通讯。
在新建小区或易于布线的地方可考虑采用方案一；
在已建好或不易布线的居民区可考虑采用方案二；
对于比较分散的用户可考虑采用方案三。
在选择技术方案上可根据实际情况具体分析加以确定，必要时上述技术方案可以混合使用。





引用标准
GB/T 2423.1-1989 电工电子产品基本环境试验规程试验A低温试验方法
GB/T 2423.2-1989 电工电子产品基本环境试验规程试验B高温试验方法
GB/T 2423.10-1989 电工电子产品基本环境试验规程试验Fc振动工弦试验方法
YD 514-1992 非话用户终端设备与公用电话网接口技术要求和测试方法
JB/T 6214-1992 仪器仪表可靠性验证试验及测定试验（指数分布）导则
GB/T 4208-1993 外壳防护等级的分类
DL/T 533-1993 无线电负荷控制双向终端技术条件
GB/T 2423.4-1993 电工电子产品基本环境试验规程试验Db交变湿热试验方法
GB/T 15127-1994 信息处理系统 数据通信 双扭线多点互连
GB/T 2423.5-1995 电工电子产品基本环境试验规程试验Ea冲击试验方法
GB/T 6113-1995 无线电干扰和抗扰度测量设备规范
GB/T 15844.1-1995 移动通信调频无线电话机通用技术条件
IEC 1000-4-2：1995 电磁兼容性（EMC）-第4部分，试验和测量技术
第2单元 静电放电的抗扰性试验
IEC 1000-4-3：1995 电磁兼容性（EMC）-第4部分，试验和测量技术
第3单元 辐射电磁场的抗扰性试验
IEC 1000-4-4：1995 电磁兼容性（EMC）-第4部分，试验和测量技术
第4单元 电快速瞬变脉冲群的抗扰性试验
IEC 1000-4-5：1995 电磁兼容性（EMC）-第4部分，试验和测量技术
第5单元 浪涌的抗扰性试验
IEC 1000-4-11：1995 电磁兼容性（EMC）-第4部分，试验和测量技术
第11单元 电压降落和短时中断试验
IEC 61000-3-8：1997 电磁兼容性（EMC）-第3部分，第8单元
低压电力设备上传输信号的电平、频带和电磁骚扰电平
DL/T 645-1997 多功能电能表通信规约
DL/T 698-1999 低压电力用户集中抄表系统技术条件


技术与功能


一、 功能
主站功能
A、远程参数设置功能
可对集中器自动抄表日抄表时间、抄收间隔、抄读间隔等参数进行远程设置，并自动记录设置操作信息。
B、实时和实时抄收功能
按设定抄收间隔以及自动抄表日抄表时间自动抄收集中器中的各用户电能表的带时标的累计电能量及其他信息，并具有实时随机抄读及按地址选抄功能。
C、未抄收到数据补抄、提示、统计功能
系统对在规定的抄读间隔时间内未抄读数据的电能表应有补抄功能。系统能自动提示在规定的抄读间隔时间内未抄读数据的电能表，可按小时、天和月统计未抄读到数据的电能表总次数。
D、校时功能
可手动或自动实现系统校时。
E、报警功能
可自动进行系统自检，发现设备（包括通信）异常应有记录和报警。可监控电表的运行情况，对电表异常情况（如电表损坏停止计量等）或脉冲线断线进行自动报警。对用户用电量进行自动实时分析，对可疑的用电现象（如窍电）自动报警。可根据人工指定的条件对用户用电量进行分析筛选，对满足条件的用户进行列表显示。可通过统计线损波动情况，根据设定限值自动提示报警。
F、与用电MIS系统接口实现营业收费
低压集抄系统应具有与各供电分公司用电MIS系统进行接口的功能，实现电量数据自动转入到用电MIS系统中，取代人工输入工作。接口的实现应不影响原用电MIS系统功能的正常运行。
G、换表、CT变比更换处理
具有电能表换表、电流互感器（台变）变比更换的信息参数设置、记录功能及换表、电流互感器（台变）变比更换的电量数据处理功能。
H、安全性
设计有可靠的安全措施，防止非授权人员进行操作或设置参数。
I、分时电量数据处理功能
可根据需要提供分时电量数据处理功能模块。
J、 扩展功能
可发布冻结命令，实现指定时间电能表累计电能量的冻结。
K、 统计分析功能
1、 用电负荷曲线：指定台区，绘制台区的日、月、年负荷曲线，并绘制
成图表进行分析。
2、各相负荷曲线：指定集中器，绘制集中器的日、月、年各相用电曲线，
也可绘制三相负载均衡曲线。
3、电量比较：统计用户或台区本年用电量与历年同期用电量，绘制比较
曲线。
4、线损计算：在台区具有低压总表的前提下，计算日、月、年线损，并绘制成图表进行线损分析。
5、用户数统计：按集中器（或小区）统计集抄用户数。
6、异常用电统计：
①连续未用电：在指定的时间段内，统计连续未用电用户信息。
②用电量异常：在指定的时间段内，指定用电异常系数（百分数），统计本月用电量与月平均用电量相差到及超过用电异常系数的用户信息。
7、用电水平统计：按集中器（或小区）统计不同用电水平（如按户最大小时电量分类统计）的用电用户数。
8、故障信息统计：统计设备故障报警信息和通信异常信息。

采集模块功能
1、 电能表电能量信息的采集、处理及储存。
2、 通过信道与上一级的集中器通信，将储存的电能量信息送至集中器。
3、 参数设置：可远程或当地设置设备初始参数。
4、 安全性：采集模块设计有可靠的安全措施，防止非授权人员设置参数。

采集终端
1 、 电能表电能量信息采集、处理和储存
采集终端接收多个电能表的电能量信息，经处理后储存在采集终端。可当地读取采集终端中各个用户的数据。
2、 通过信道与上一级的集中器通信，将储存的电能量信息送至集中器。
3、 参数设置
可远程或当地设置设备初始参数。
4、安全性
采集终端设计有可靠的安全措施，防止非授权人员设置参数。

集中器
1、 参数设置功能
可设置初始参数、抄读间隔及自动抄表日。
2、 数据采集、处理
根据设定的抄读间隔自动采集各用户电能表的累计电能量，并根据设定的抄收间隔及抄表周期自动生成各用户电能表的累计电能量，电量数据保存时带有时标。
3、 储存容量
至少保存两个抄表周期、两个抄收间隔和两个抄读间隔的各用户电能表的累计电能量数据。
4、 未抄收到数据补抄、报警功能
集中器对在规定的抄读间隔时间内未抄读数据的电能表有补抄功能。集中器对在规定的抄读时间内未抄读数据的电能表可自动向主站进行报警。
5、 校时功能
集中器有计时单元可被系统校时，计时单元的日计时误差≤±0.5s/d。
6、 现场抄读功能
有当地通信接口，供手持抄读器现场抄读电量数据并输入到主站。
7、 自诊断和异常信息启示功能
可自动进行自检，发现设备（包括通信）异常有记录和报警功能。
8、 冻结功能
可发布冻结命令，实现指定时间电能表累计电能量的冻结。
9、 安全性
集中器有可靠的安全措施，可防止非授权人员设置参数。

二、电能读数准确度
系统抄收的电能表累计电能量E与电能表计度器的电能量示值E0的差值满足DL/T698-1999 5.2的要求。

三、数据传输可靠性
系统一次抄收成功率载波方式不小于90％（要参考当地电网环境）；有线方式不小于99％。系统对所有的电能表数据抄收的总差错率为0。

四、对电表的兼容性
系统能接入不同厂家不同类型的电能表，主站有处理同一系统中存在多种类型电能表的功能。

五、电气性能
1、 功率消耗
采集模块消耗的视在功率不大于5VA，有功功率不大于0.5W；采集终端的视在功率在非传输状态下不大于0.5VA/户，有功功率不大于0.3W/户；传输状态下功耗的增量不大于5VA、3W。集中器功耗一般不大于15VA、10W。
2、 停电数据保持
电源瞬时及长时间断电时，设备不会出现误读并有数据保持措施，至少保持4个月以上；电源恢复时，保存数据不丢失，内部时钟正常运行。

六、设备外壳防护要求
站端集中器、采集终端（采集模块）外壳符合IP51级要求。

七、防雷击措施
采集终端（采集模块）、集中器以及主站选用的通信装置有可靠的防雷击电路或设备。

八、远程控制功能（扩展功能）
系统可根据实际需要提供远程控制功能，实现对拖欠电费的用户进行远程控制用电的功能。


典型应用工程案例
2004年12月参加广东省电力集团低压电力载波抄表系统投标，一举投得肇庆分公司、汕头分公司、阳江分公司三个标段。(