電能自動抄表系統是一種采用通訊和計算機網絡技術,將安裝在用戶處的電能表所記錄的用電量等數據通過遙測傳輸匯總到營業部門,代替人工抄表及后續相關工作的自動化系統。采用此方式不僅能節約大量人力資源,更重要的是可提高抄表準確性,供電管理部門能得到及時準確的數據信息,如電能需量、分時電量和負荷曲線等,同時電力用戶不再需要與抄表者預約時間,電能自動抄表技術使電力公司根本上解決了入戶抄表收費給用戶和抄表人員帶來的麻煩,避免了許多不必要的糾紛,準確而便捷的收費系統,不但能提高管理部門的工作效率,也適應現代用戶對用電繳費的需求。
一、遠程自動抄表計費系統的發展
隨著電能計量表由傳統的機械式、電子式脈沖電能表向多功能電子式電能表的發展,遠程抄表計費系統也經歷了一個從集中式系統向分布式、網絡化、開放式系統轉變的發展過程。電量數據采集也同樣從集中式脈沖處理系統發展為分布式直接傳輸系統。
采用集中脈沖方式的系統,電能采集和傳輸是以電能脈沖計數為基礎的,在廠站需增加中間轉換器用來存儲和傳輸根據脈沖計數值而得到的電能信息。數據采集中心不能直接與電能表通信,不能實現現代電能管理系統所必須的對電能表參數的下載功能。
脈沖電能表在80年代占主導地位,但90年代后分布式直接傳輸的智能電表越來越普遍,且近年來的新型固態智能化多功能表的發展,使得先進的分布式直接數字傳輸系統成為可能并占據主導地位。
二、遠程自動抄表計費系統的構成
遠程自動抄表系統主要包括4個部分:具有抄表功能的電能表、區域集中中心、抄表交換機和中央主控機房。區域集中中心是將多臺電能表連接成本地網絡,并將它們的用電量數據集中匯總,其本身具有通信功能且含有專用軟件。當多臺區域集中中心需再聯網時所采用的設備就稱為抄表交換機,它可與公共數據網接口。有時區域集中中心和抄表交換機可合二為一。中央主控機房是利用公用數據網,將所得電表數據抄回并進行處理的計算機系統。
2.1電能表
具有自動抄表功能且能用于遠程自動抄表系統的電能表有脈沖電能表和智能電能表兩類。
2.1.1脈沖電能表 能夠輸出與轉盤數成正比的脈沖串。根據其輸出方式的不同又可分為電壓型脈沖電能表和電流型脈沖電能表兩種。電壓型表輸出脈沖電平信號,采用三線傳輸方式傳輸距離較近;而電流型表的輸出脈沖是電流信號,采用兩線傳輸方式,傳輸距離較遠。
2.1.2智能電子表 可以通過串行口以編碼方式進行通信,按照智能表的輸出接口通信方式劃分,智能電能表可分為RS-485接口型和低壓配電線載波接口型兩大類。
2.1.3電能表的兩種輸出接口比較 輸出脈沖方式技術簡單但在傳輸過程中容易發生丟失脈沖或產生多脈沖現象,而且不可以重新發送。因此此方式電能表功能單一,一般只輸送電能信息,難以獲得最大電量、電壓、和功率因數等多項數據。串行接口輸出方式只能用于采用微處理器的智能電子式電子表,此方式可以將采集的多項數據進行遠程傳輸,但是由于沒有統一的通信規范使得各廠家的設備之間不便于互連。
2.2區域集中中心和抄表交換機
區域集中中心是將遠程自動抄表系統中的電能表的數據進行一次集中的裝置。對數據進行集中后再通過電力線載波等方式將數據繼續上傳。抄表集中器能處理脈沖電能表的輸出信號也能通過RS-485方式讀取智能表的數據。抄表交換機是遠程抄表系統的二次集中設備,它集結的是區域集中中心的數據,然后再通過公用電話網或電力線載波方式傳輸到電能計費中心的主機。
2.3電能計費中心的計算機網絡
電能計費中心的計算機網絡是整個自動抄表系統的管理層設備,通常由單臺計算機或計算機局域網再配以相應的抄表軟件組成。
三、遠程抄表系統的典型網絡結構及實現
3.1抄表集中器通過RS-485讀取智能電表數據或直接接受脈沖電能表輸出脈沖。區域集中中心與抄表交換機之間采用低壓配電線載波方式傳輸數據。抄表交換機與電能計費中心的計算機網絡之間通過公用電話網傳輸數據。
3.2區域匯總中心(local center)可通過串行通信芯片與PC機串行通信。采用巡檢方式讀取各表數據。專用電力線載波通信芯片可實現可靠的半雙工電力線數據通信。完整的DTMF收發器不僅能收發DTMF信號,還可選擇呼叫過程濾波器以檢測電話干線上的回鈴音、撥號音、忙音等信號音,適合與單片機接口,且外圍邏輯電路簡單。
3.3中心微機軟件要求有良好的人機界面、實時地圖顯示及繪制等處理功能、強大的記錄功能,可將GIS(地理信息系統)應用于遠程抄表系統中,便于中心主機作出分析判斷,可以以文字形式顯示各區域或用戶的用電量信息;以圖形方式顯示用戶地點和工作人員前往的最佳路徑,實時動態的顯示系統當前設備裝置狀態,建立相應數據庫;對周月季年的用電量進行統計分析。
四、結論
本文介紹的自動抄表系統設計方案,充分結合電話和電力線載波兩種通信方式的優點,既能實現快速遠距離傳送信息又能隨時巡檢用戶狀況。該方法應用于我國的電力配電網絡通信中將能夠大大提高效率和降低通信成本,其經濟效益和社會效益是十分巨大。
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