智能抄表系統(tǒng)在農(nóng)村電網(wǎng)的應(yīng)用

馬林

（重慶市奉節(jié)縣供電有限責(zé)任公司，重慶 404600）

1 前言

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。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 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)。

2.1 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)。

2.2 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)。

2.3 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。

表1 各種抄表系統(tǒng)的功能比較表

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。

3 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有辦法解決的問題，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。

4 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)。

5 實(shí)現(xiàn)無(wú)人智能抄表系統(tǒng)需要解決的通信問題

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)問題：一是網(wǎng)絡(luò)通信問題，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)通訊的需要問題。

5.1 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信

網(wǎng)絡(luò)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。

ZIGBEE技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)都不能夠完全適無(wú)人智能抄表系統(tǒng)的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表應(yīng)用，GPRS／CDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表中有過(guò)應(yīng)用，但由于存在通信費(fèi)用和資源擠占問題，也不是一個(gè)理想的解決方案。

AD-HOC無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)各有優(yōu)點(diǎn)。且各有其適用的場(chǎng)合。但對(duì)于“最后一公里”這種應(yīng)用又不是完全適合。顯然，安裝于千家萬(wàn)戶的智能電表或者采集終端，需要有一定的移動(dòng)可能，但又不會(huì)經(jīng)常移動(dòng)。專門的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備固然可以提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，但因此增加的成本對(duì)“最后一公里”來(lái)說(shuō)是不可接受的，且“最后一公里”對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可靠性也沒有如此強(qiáng)烈的要求。為此設(shè)計(jì)了運(yùn)行于470M頻段的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，這種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)脫胎于ADHOC組網(wǎng)理論和Mesh Network網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議。參考了ZIGBEE技術(shù)，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表這種復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，設(shè)計(jì)了獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)管理策略。它具有技術(shù)起點(diǎn)高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、成本較低、穩(wěn)定可靠、實(shí)時(shí)性好，高度智能化、易于安裝維護(hù)等特點(diǎn)。

這種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

(1)組網(wǎng)過(guò)程自動(dòng)完成，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需人工設(shè)置參數(shù)，具有冗余的數(shù)據(jù)傳遞路徑，使得網(wǎng)絡(luò)本身具有高可靠性，實(shí)現(xiàn)非視距傳輸，并有效降低傳輸功率，減少相互干擾，提高信道利用率。

(2)能自動(dòng)修復(fù)那些處于突發(fā)環(huán)境干擾中的網(wǎng)絡(luò)路徑，采用智能化的無(wú)線頻率自適應(yīng)技術(shù)，從設(shè)計(jì)上保證了用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作于國(guó)家無(wú)線電管理委員會(huì)劃定的短距小功率公用事業(yè)無(wú)線通信頻段，且能避免與相鄰其他短距、小功率無(wú)線通信系統(tǒng)之間的干擾。采用相同頻段的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)各相鄰子網(wǎng)，能夠無(wú)互擾地獨(dú)立工作。

(3)采用了64位DES加密，具有高度的保密性，且具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，空中數(shù)據(jù)傳輸速率為19.2kb／s。快速可靠的信道支持多功能表的數(shù)據(jù)采集和表計(jì)特殊數(shù)據(jù)主動(dòng)上傳功能，如遠(yuǎn)程拉合閘.過(guò)負(fù)載報(bào)警等，不僅能解決長(zhǎng)期存在的下行信道不可靠帶來(lái)的中小動(dòng)力表抄收難題，而且還使自動(dòng)監(jiān)控和遠(yuǎn)動(dòng)等功能成為現(xiàn)實(shí)。

5.2 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)安裝一種能夠在無(wú)線通訊網(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。

6 升級(jí)為無(wú)人智能抄表系統(tǒng)的可行性

6.1 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)。

6.2 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)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 結(jié)語(yǔ)

抄表系統(tǒng)的智能化發(fā)展已成為一種趨勢(shì)，智能抄表系統(tǒng)具有節(jié)約成本，高效管理，抄表精確，方便用戶等優(yōu)點(diǎn)。準(zhǔn)確的電能計(jì)量是電力企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理的基礎(chǔ)核心工作之一，全面推行無(wú)人智能抄表系統(tǒng)。從而提升企業(yè)的營(yíng)銷管理水平。