農(nóng)電智能抄表系統(tǒng)的可行性研究

馮小海, 汪 鵬

(四川明珠集團(tuán)有限責(zé)任公司 ,四川 射洪 629200)

1 概 述

抄表和收費(fèi)工作質(zhì)量的好壞直接影響到電力企業(yè)的效益,其地位的重要性由此可見(jiàn)一斑。明珠公司在取消原村電工代抄代收費(fèi)后實(shí)行農(nóng)電管理專業(yè)化分工,諸多問(wèn)題遂凸顯出來(lái),尤其是農(nóng)村用戶電能計(jì)量表的查抄難度增大,主要體現(xiàn)在半智能人工抄表系統(tǒng)電能計(jì)量的準(zhǔn)確率和反竊電能力差、欠費(fèi)催繳提示功能弱,無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和適時(shí)在線監(jiān)控,系統(tǒng)不利于擴(kuò)充和升級(jí)等。

2 射洪縣農(nóng)電抄表現(xiàn)狀

射洪縣是中國(guó)西部縣級(jí)經(jīng)濟(jì)綜合競(jìng)爭(zhēng)百?gòu)?qiáng)縣和四川省丘陵地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展示范縣之一。有行政區(qū)劃鄉(xiāng)(鎮(zhèn))30個(gè)、村 629個(gè),人口 104萬(wàn),總戶數(shù)29.39萬(wàn)戶,農(nóng)村用電戶數(shù)近 20萬(wàn)戶,占全縣用電戶數(shù)的68%。2008年全縣農(nóng)村用電量為5627.9萬(wàn) kW·h,日均戶用電量 0.77kW·h。

目前,明珠公司農(nóng)村用戶電量抄表任務(wù)由其下屬 14個(gè)供電所的 258名營(yíng)銷人員承擔(dān),人均抄表 775戶。以現(xiàn)行的半智能抄表方式,每月在 7天內(nèi)全部完成農(nóng)村用戶的核抄非常困難。為解決這一問(wèn)題,需要對(duì)現(xiàn)有的抄表系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造,以提升電力企業(yè)營(yíng)銷管理水平。

3 傳統(tǒng)抄表系統(tǒng)與智能抄表系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)比較

傳統(tǒng)抄表系統(tǒng)可分為三類:人工抄表系統(tǒng)、半智能人工抄表系統(tǒng)和智能抄表系統(tǒng)。

(1)人工抄表系統(tǒng)。人工抄表系統(tǒng)是抄表人員通過(guò)對(duì)一家一戶的電能計(jì)量表計(jì)進(jìn)行查抄,對(duì)電費(fèi)進(jìn)行計(jì)算并收取。

優(yōu)點(diǎn):從實(shí)際情況看,一次性投資費(fèi)用小。

缺點(diǎn):費(fèi)時(shí)、費(fèi)力,不能很好的統(tǒng)計(jì)電能使用數(shù)據(jù),不能監(jiān)督用戶是否有竊電行為;不能實(shí)時(shí)監(jiān)督電能和供電網(wǎng)絡(luò)的使用情況;不能抑制用電客戶拖欠電費(fèi)。

(2)半智能人工抄表系統(tǒng)。半智能人工抄表系統(tǒng)是通過(guò)手工讀表儀器完成抄表工作,電能使用費(fèi)用通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行整理和計(jì)算。

優(yōu)點(diǎn):能較好的統(tǒng)計(jì)電能使用數(shù)據(jù)。

缺點(diǎn):費(fèi)時(shí)、費(fèi)力,不能監(jiān)督用戶是否有竊電行為;不能實(shí)時(shí)監(jiān)督電能和供電網(wǎng)絡(luò)的使用情況;不能抑制用電客戶拖欠電費(fèi)。

(3)無(wú)人智能抄表系統(tǒng)。無(wú)人智能抄表系統(tǒng)是利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與傳統(tǒng)的電能計(jì)費(fèi)技術(shù)相結(jié)合,通過(guò)這種抄表系統(tǒng),供電部門能夠?qū)崟r(shí)地監(jiān)控每一戶用電客戶使用電能的情況,還能實(shí)時(shí)了解供電網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載情況,以及供電線路網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障的情況。

優(yōu)點(diǎn):自動(dòng)記錄客戶使用電能的數(shù)據(jù),無(wú)需進(jìn)行人工抄表工作。自動(dòng)統(tǒng)計(jì)電能使用數(shù)據(jù),自動(dòng)監(jiān)控供電網(wǎng)絡(luò)負(fù)載,自動(dòng)監(jiān)控供電網(wǎng)絡(luò)故障,自動(dòng)監(jiān)控是否出現(xiàn)竊電行為。能通過(guò)系統(tǒng)對(duì)用電客戶進(jìn)行電能使用的供電和停電控制。

缺點(diǎn):一次性資金投入較大,發(fā)現(xiàn)欠費(fèi)客戶需工作人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理。

4 現(xiàn)行抄表系統(tǒng)的發(fā)展方向和選擇

首先,我們對(duì)傳統(tǒng)的抄表系統(tǒng)與無(wú)人智能抄表系統(tǒng)分別從八大功能模塊逐一進(jìn)行比較(表 1)。

通過(guò)對(duì)以上抄表系統(tǒng)進(jìn)行比較、分析后不難發(fā)現(xiàn):無(wú)人智能抄表系統(tǒng)結(jié)合了先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳統(tǒng)抄表技術(shù)的優(yōu)勢(shì),代表了抄表技術(shù)的發(fā)展方向。無(wú)人智能抄表系統(tǒng)解決了現(xiàn)在供電系統(tǒng)中許多希望得到解決而沒(méi)有辦法解決的問(wèn)題,該系統(tǒng)很好地解決了抄表任務(wù)繁重與抄表人員不足的矛盾。

表1 各種抄表系統(tǒng)的功能比較表

5 無(wú)人智能抄表系統(tǒng)的原理

無(wú)人智能抄表系統(tǒng)是以現(xiàn)有的電力網(wǎng)絡(luò)為載體,通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的電能計(jì)費(fèi)表計(jì)進(jìn)行數(shù)字化改造而完成抄表工作。

工作時(shí),通過(guò)其安裝在各客戶的采集模塊、控制模塊及智能終端,把表脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)、計(jì)數(shù)。

抄表時(shí),集中器呼叫各個(gè)采集模塊,將各采集模塊的數(shù)據(jù)按照一定的順序通過(guò)專線傳至集中器進(jìn)行用量的計(jì)算和存儲(chǔ)。

智能終端起采集及通訊中轉(zhuǎn)的作用,當(dāng)主站(抄表中心)進(jìn)行抄表操作時(shí),各個(gè)集中器通過(guò)公用電話網(wǎng)、無(wú)線通信設(shè)備、以太網(wǎng)、電力通信網(wǎng)絡(luò)和專線等信道把電量數(shù)據(jù)及其它信息發(fā)往主站。

當(dāng)通信出現(xiàn)故障而進(jìn)行當(dāng)?shù)爻?發(fā)現(xiàn)異常客戶而進(jìn)行人工現(xiàn)場(chǎng)巡檢,可使用掌上終端進(jìn)行抄表、巡檢和參數(shù)設(shè)置,然后把掌上終端的數(shù)據(jù)下載到主站計(jì)算機(jī)上。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的各種設(shè)備都有唯一的地址,且整個(gè)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的配置可通過(guò)主站系統(tǒng)設(shè)備自動(dòng)設(shè)置到各設(shè)備。

6 實(shí)現(xiàn)無(wú)人智能抄表系統(tǒng)技術(shù)需解決的問(wèn)題

無(wú)人智能抄表系統(tǒng)是電力企業(yè)的優(yōu)選方式,但要實(shí)現(xiàn)無(wú)人智能抄表系統(tǒng)需要解決兩個(gè)技術(shù)問(wèn)題:一是載波通信問(wèn)題,二是對(duì)傳統(tǒng)的電能計(jì)費(fèi)表計(jì)進(jìn)行數(shù)字化改造以完成網(wǎng)絡(luò)通訊的需要問(wèn)題。

6.1 載波通信

載波通信是無(wú)人智能抄表系統(tǒng)(集中抄表系統(tǒng))的一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié),其解決方案的優(yōu)劣直接影響到系統(tǒng)的技術(shù)水平和實(shí)用性。

(1)工作頻段。根據(jù) BSEN50065標(biāo)準(zhǔn)和《低壓電力客戶集中抄表系統(tǒng)技術(shù)條件》,建議抄表系統(tǒng)所使用的載波頻段應(yīng)選擇在 95kHz以下。

(2)傳輸速率。載波通信對(duì)于抄表系統(tǒng)而言,在性價(jià)比合適的前提下,通常速率應(yīng)在 2400 bps以下。若太低,對(duì)于系統(tǒng)具備的較強(qiáng)管理功能如多費(fèi)率數(shù)據(jù)、相位平衡數(shù)據(jù)、線損數(shù)據(jù)和頻繁抄表等,太低的傳輸速率將無(wú)法滿足;另一方面,速率太低,多數(shù)情況下需要設(shè)備(電表端和集中器)長(zhǎng)時(shí)間地處于發(fā)送狀態(tài),整體功耗將會(huì)很大。

(3)雙向通信。在抄表系統(tǒng)中,低壓載波通信必須是雙向的,這是因?yàn)?①通信中繼的需要:低壓電網(wǎng)上豐富的噪聲是客觀存在的,對(duì)載波信號(hào)所呈現(xiàn)出阻抗也是動(dòng)態(tài)的,而且在用電負(fù)荷很大時(shí)阻抗是很小的。加之其他因素的影響,數(shù)據(jù)通信的成功率會(huì)受到較大的影響,這就要求從集中器到表端的載波通信必須是雙向的,否則將會(huì)嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)的完整性。②多費(fèi)率和管理的需要:在校時(shí)、修改時(shí)段、斷電等,要求通信必須是雙向的。③系統(tǒng)的任何擴(kuò)展都需要載波通信是雙向的。

(4)調(diào)制解調(diào)方法。由于電力線信道中存在著大量的無(wú)規(guī)律干擾源,且電力線的阻抗隨機(jī)變化,對(duì)載波信號(hào)的衰減很大。目前市場(chǎng)銷售產(chǎn)品的調(diào)制/解調(diào)方法大致分為點(diǎn)頻和擴(kuò)頻,而擴(kuò)頻又分為窄帶擴(kuò)頻和寬帶擴(kuò)頻。通常的點(diǎn)頻方式需要較大的發(fā)送功率,載波信號(hào)幅度有可能超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。寬帶擴(kuò)頻容易提高傳輸速率,但成本較高,而且占用較寬的頻帶也是資源的浪費(fèi)。窄帶擴(kuò)頻則是一種比較經(jīng)濟(jì)的方法。

(5)通信距離問(wèn)題。對(duì)于抄表系統(tǒng)而言,農(nóng)村線路距離長(zhǎng),但架空線路較多,干擾較小,負(fù)荷較小而且相對(duì)穩(wěn)定;城區(qū)線路有效長(zhǎng)度較短,但多為非架空線路,雜波干擾大,負(fù)荷重且不穩(wěn)定;城鄉(xiāng)結(jié)合部的線路情況比較復(fù)雜,線路有效長(zhǎng)度較大于城區(qū),雜波干擾大于農(nóng)村。

6.2 傳統(tǒng)電能計(jì)費(fèi)表計(jì)數(shù)字化改造

傳統(tǒng)電能計(jì)費(fèi)表計(jì)數(shù)字化改造是另一問(wèn)題。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的電能計(jì)費(fèi)表計(jì)進(jìn)行數(shù)字化改造,使其能夠完成在供電線路網(wǎng)絡(luò)的通訊和記錄功能。

解決方法主要是為傳統(tǒng)的電能計(jì)費(fèi)表計(jì)安裝一種能夠在供電線路網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)的調(diào)制解調(diào)器和能記錄電能使用的電能記錄數(shù)據(jù)終端模塊。

(1)通用調(diào)制解調(diào)器。通用電力線 Modem是一種利用低壓電力線完成數(shù)據(jù)交換的專用設(shè)備,在同一臺(tái)電力變壓器的供電范圍內(nèi),利用供電線路,多臺(tái)通用電力線 Modem可把數(shù)據(jù)終端設(shè)備連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò),從而達(dá)到各個(gè)數(shù)據(jù)終端設(shè)備之間的通信目的。

(2)數(shù)據(jù)終端處理模塊。電能記錄數(shù)據(jù)終端的解決方法:①通過(guò)光學(xué)原理,把轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào);②直接使用數(shù)字式的電能記錄方式,對(duì)電能使用度數(shù)直接用數(shù)字信號(hào)記錄。

7 升級(jí)為無(wú)人智能抄表系統(tǒng)的可行性

7.1 公司電力網(wǎng)絡(luò)管理的優(yōu)點(diǎn)

(1)具有極強(qiáng)的防竊功能。可自動(dòng)判別異常情況并報(bào)警提示;(2)可準(zhǔn)確判斷電壓竊電,反轉(zhuǎn)竊電,異常超載使用及防磁等情況;(3)具有準(zhǔn)確的智能化數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能;(4)具有欠費(fèi)催繳提示功能;(5)采用先進(jìn)的滾動(dòng)碼加密技術(shù),達(dá)到防止冒抄、誤抄及惡意破壞的目的;(6)可方便地對(duì)客戶進(jìn)行遠(yuǎn)程控制;(7)可實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況,對(duì)異常情況報(bào)警提示;(8)易于擴(kuò)充和升級(jí)。

7.2 公司經(jīng)營(yíng)管理的優(yōu)點(diǎn)

(1)及時(shí)了解掌控線路各級(jí)電壓等級(jí)的損耗。當(dāng)然,農(nóng)電無(wú)人智能抄表主要是對(duì)農(nóng)村低壓線路的運(yùn)行情況進(jìn)行掌控;(2)無(wú)人智能抄表系統(tǒng)的應(yīng)用,可以大大降低營(yíng)銷人員的工作強(qiáng)度,特別是在系統(tǒng)升級(jí)為無(wú)人智能抄表系統(tǒng),可以避免自然條件惡劣的天氣外出查表,可以讓營(yíng)銷人員抽出更多的時(shí)間進(jìn)行營(yíng)銷管理;(3)由于減少了到現(xiàn)場(chǎng)查抄表計(jì)的工作任務(wù),降低了人員外出的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn),如交通安全、帶電作業(yè)安全等方面帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn),有效地控制了企業(yè)風(fēng)險(xiǎn);(4)營(yíng)銷工作量減少后,營(yíng)銷人員的工作效率提高,企業(yè)可以實(shí)施減員增效,從而控制企業(yè)生產(chǎn)成本。

7.3 社會(huì)效益

(1)及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行異常的電能表計(jì),及時(shí)排除隱患,為農(nóng)村用電戶提供優(yōu)質(zhì)可靠的電能;(2)無(wú)人智能抄表系統(tǒng)減少了電度抄見(jiàn)量的人為因素,通過(guò)智能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理產(chǎn)生的結(jié)果更具科學(xué)性和說(shuō)服力,也有效的避免了供電企業(yè)和用電戶之間的矛盾,為企業(yè)優(yōu)質(zhì)服務(wù)提供便利。

8 結(jié) 語(yǔ)

明珠公司正著力于無(wú)人智能抄表系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)施的建設(shè),購(gòu)置終端機(jī)和具備無(wú)人抄表系統(tǒng)要求的計(jì)量裝置;加強(qiáng)營(yíng)銷人員的技術(shù)培訓(xùn),使他們盡早地掌握無(wú)人智能抄表系統(tǒng)的功能。對(duì)現(xiàn)有通信系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造;將機(jī)械電能計(jì)費(fèi)表計(jì)進(jìn)行數(shù)字化改造也在農(nóng)網(wǎng)改造中逐步進(jìn)行。通過(guò)電能計(jì)量的系統(tǒng)改造、技術(shù)升級(jí),公司將解決竊電、農(nóng)村供電線路網(wǎng)絡(luò)線損管理等問(wèn)題,由此而提高明珠公司員工的工作效率,所產(chǎn)生的社會(huì)價(jià)值不可估量。