低壓集中抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

葉麗娟

(廣東電網(wǎng)公司珠海供電局，廣東 珠海 519000)

前言

低壓用戶集中抄表系統(tǒng)是綜合現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的綜合信息自動(dòng)化系統(tǒng)，系統(tǒng)通過對遠(yuǎn)方居民計(jì)量表計(jì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠、完整、及時(shí)采集和統(tǒng)計(jì)分析，能夠快速、全面地反映低壓用戶電量使用情況，為電力營銷服務(wù)提供可靠技術(shù)保證。實(shí)現(xiàn)居民電量自動(dòng)及時(shí)抄讀分析，能夠提高客戶服務(wù)質(zhì)量和計(jì)量自動(dòng)化水平，有利于提高企業(yè)管理水平和管理效率，有利于降低低壓客戶供電線損和提高供電服務(wù)質(zhì)量，也能夠較好地緩解目前減員增效與抄表到戶之間的矛盾。

一、現(xiàn)狀分析

集中抄表技術(shù)在國內(nèi)外已有較為廣泛的應(yīng)用，能夠有效解決現(xiàn)有計(jì)量抄表中工作量大、效率低下、管理粗放等方面的問題。充分利用現(xiàn)代信息科學(xué)技術(shù)，逐步推廣居民集中抄表系統(tǒng)，有利于解決當(dāng)前一戶一表改造和小區(qū)接管中存在的抄表工作量增加的問題，能夠擴(kuò)大供電單位利潤空間和提高供電單位社會形象。這既符合南方電網(wǎng)公司顯現(xiàn)現(xiàn)代化管理目標(biāo)的要求，也是強(qiáng)化需求側(cè)管理，提高經(jīng)營服務(wù)水平的重要舉措。

根據(jù)珠海供電局集抄系統(tǒng)現(xiàn)狀在局部小區(qū)試用了6410戶，建設(shè)時(shí)間較早，沒有按照2007年廣東電網(wǎng)公司低壓集抄相關(guān)技術(shù)規(guī)范建設(shè)。目前，上述試點(diǎn)小區(qū)的集抄系統(tǒng)并沒有真正實(shí)用化，仍然依賴人工抄表，主要問題有：有些電表抄不到數(shù)據(jù)，自動(dòng)抄表率低；集抄主站功能簡單、性能差，并且未實(shí)現(xiàn)與營銷計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的自動(dòng)接口，仍依靠人工從集抄系統(tǒng)導(dǎo)出Excel，再導(dǎo)入營銷系統(tǒng)計(jì)費(fèi)；系統(tǒng)主站功能弱，難于維護(hù)和管理；集抄的覆蓋率較低，節(jié)省的工作量體現(xiàn)不明顯等。針對這一現(xiàn)狀，分析了集中抄表系統(tǒng)技術(shù)的必要性、需求性、技術(shù)和功能要求等。

二、必要性分析

1、小康型住宅小區(qū)建設(shè)要求

根據(jù)建設(shè)部提出的小康型住宅小區(qū)規(guī)劃要求，今后要對新建和改建的住宅統(tǒng)一規(guī)劃，逐步實(shí)行水、電、氣三表出戶統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)監(jiān)測、計(jì)量、收費(fèi)。遠(yuǎn)傳功能徹底改變了傳統(tǒng)的居民住宅水、電、煤氣等生活耗能逐月入戶驗(yàn)表收費(fèi)方式，解決了城市住宅耗能管理的離散性和耗能數(shù)據(jù)人工處理的繁瑣過程，從而節(jié)省了大量人力，且避免了入戶驗(yàn)表對居民生活的干擾。

2、提高用電側(cè)計(jì)量管理水平的需要

1）提高計(jì)量服務(wù)水平

居民系統(tǒng)充分應(yīng)用現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)、通信最新技術(shù)，能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)方電量的準(zhǔn)確、可靠、快速、完整計(jì)量和采集，可對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、匯總、計(jì)算、存貯，并能夠形成各種報(bào)表，實(shí)現(xiàn)對用戶電量的隨時(shí)準(zhǔn)確抄讀。系統(tǒng)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)對計(jì)量裝置的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)用戶計(jì)量點(diǎn)等計(jì)量裝置存在的問題，從而對計(jì)量裝置存在的問題進(jìn)行及時(shí)處理，避免因計(jì)量裝置等問題引起的經(jīng)濟(jì)損失。

2）減輕計(jì)量抄表工作量

居民抄表系統(tǒng)能夠完全實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)批量抄表，一般情況下，在幾分鐘內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)1個(gè)臺區(qū)內(nèi)居民電表抄讀工作，計(jì)量工作人員無需到達(dá)現(xiàn)場，也無需進(jìn)行操作，就能夠在短時(shí)間內(nèi)（1～2小時(shí)內(nèi)），自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對轄區(qū)內(nèi)電量的抄讀，抄表效率非常高，能夠節(jié)約大量抄表工作。

3）為提高營銷服務(wù)水平提供支持

居民抄表系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高密度自動(dòng)抄讀，抄表間隔可以達(dá)到分鐘級。高密度、高質(zhì)量的電能量數(shù)據(jù)，不僅為用戶用電特性分析提供真實(shí)可靠數(shù)據(jù)，也為縮短用電銷售周期，及時(shí)收費(fèi)提供強(qiáng)大技術(shù)支持。

4）為降低用電線損提供有效依據(jù)和保證

傳統(tǒng)抄表抄表周期通常在1月以上，難以對線損降低提供可靠依據(jù)，而使用居民抄表系統(tǒng)，通過對監(jiān)視范圍內(nèi)用戶在一定時(shí)間段內(nèi)電量進(jìn)行凍結(jié)、準(zhǔn)確、完整抄讀，能夠發(fā)現(xiàn)高線損范圍，為線損降低提供可靠依據(jù)。

5）提高計(jì)量抄表準(zhǔn)確性，減少誤抄、錯(cuò)抄情況。

人工抄表往往由于人的疏忽及可能出現(xiàn)的疲勞而發(fā)生誤抄、漏抄、甚至錯(cuò)超的情況，居民抄表系統(tǒng)則完全可以避免這些情況，即使有錯(cuò)誤情況出現(xiàn)，概率也非常下，且錯(cuò)誤情況往往是有規(guī)律的，可以追查和解決的。

6）開展停電時(shí)間統(tǒng)計(jì)

向客戶提供“優(yōu)質(zhì)服務(wù)”一直是南方電網(wǎng)公司的經(jīng)營理念，停電時(shí)間統(tǒng)計(jì)到戶，可為停電分析和開展保障措施以減少停電時(shí)間提供技術(shù)支持。

三、設(shè)定目標(biāo)

為此，我們要設(shè)定集抄系統(tǒng)近期和遠(yuǎn)期目標(biāo)。近期目標(biāo)：1、建設(shè)低壓用戶集中抄表，在1萬多戶低壓用戶實(shí)現(xiàn)集抄；2、在一體化計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)上，開展居民集抄應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、臺區(qū)線損兩大核心業(yè)務(wù)功能，并能夠與營銷管理信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。遠(yuǎn)期目標(biāo)：1、根據(jù)先期建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，逐步擴(kuò)大自動(dòng)抄表范圍，力爭2010年，結(jié)合居民電表改造輪換的進(jìn)程，在珠海地區(qū)范圍內(nèi)300戶以上臺區(qū)中60%的臺區(qū)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表。2、在計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)平臺基礎(chǔ)上開展催費(fèi)功能(停復(fù)電)、停電時(shí)間統(tǒng)計(jì)、預(yù)購電、分時(shí)計(jì)費(fèi)、電壓合格率統(tǒng)計(jì)等擴(kuò)展功能。

四、需求分析

1、系統(tǒng)應(yīng)用需求

遠(yuǎn)程抄表結(jié)算，能夠?qū)τ脩粲?jì)算電量進(jìn)行凍結(jié)抄讀，滿足計(jì)費(fèi)需要；臺區(qū)線損統(tǒng)計(jì)，能夠進(jìn)行臺區(qū)線損統(tǒng)計(jì)和重點(diǎn)用戶實(shí)時(shí)監(jiān)測。目前，珠海地區(qū)每月按月統(tǒng)計(jì)每個(gè)臺區(qū)線損，形成線損統(tǒng)計(jì)月報(bào)表。

2、系統(tǒng)接口需求

與營銷信息系統(tǒng)接口，交換居民用戶檔案資料和居民結(jié)算電量。本系統(tǒng)從營銷系統(tǒng)獲取居民用戶的基礎(chǔ)檔案信息，同時(shí)向營銷系統(tǒng)提供居民計(jì)量點(diǎn)的月凍結(jié)電量信息。

3、通信需求

1）主站與集中器通信

a.時(shí)效性要求

具有一定實(shí)時(shí)性要求，延遲時(shí)間可以是分鐘級。在特殊情況下，如定期考核線損、系統(tǒng)測試、重點(diǎn)用戶監(jiān)測等，需要隨機(jī)抄讀即時(shí)數(shù)據(jù)，抄讀延遲時(shí)間可以在幾分鐘以內(nèi)。

b.信息量

下行，從主站到各計(jì)量點(diǎn)的下發(fā)命令通常采用比較小的短信息格式即可以滿足，一般不超過20Byte；上行，從集中器到主站上發(fā)信息數(shù)據(jù)量相對較大，但是整個(gè)信息包在10kByte完全可以滿足。以1個(gè)500個(gè)用戶的臺區(qū)為例，同時(shí)抄讀各表計(jì)收費(fèi)周期內(nèi)的窗口電量數(shù)據(jù)，每日約10kByte。即使一次抄讀全部取月曲線數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包在300kByte以內(nèi)。

c.通訊規(guī)約要求：

遵循《廣東電網(wǎng)公司低壓電力用戶集中抄表系統(tǒng)集中器上行通訊規(guī)約》。

d.通訊方式

集中器與主站之間的上行通信采用公用通訊網(wǎng)，兼容 GPRS、CDMA 、PSTN、網(wǎng)絡(luò)等通信方式。

集中器、采集終端和電表之間的通信

a.通訊規(guī)約

采用低壓電力線載波方式時(shí)，集中器與采集終端（或載波表）之間的下行通信采用載波通信規(guī)約；采用485總線方式時(shí)，集中器與采集終端（或485表）之間的規(guī)約直接采用相應(yīng)的電能表規(guī)約。

b.通訊方式

采用低壓電力線載波或485總線。

五、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

集中器通過GPRS/CDMA等無線網(wǎng)絡(luò)與計(jì)量自動(dòng)化主站前置機(jī)通訊，與配變終端、廠站終端、負(fù)荷管理終端等統(tǒng)一接入一體化計(jì)量自動(dòng)化主站，在整個(gè)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)中處在終端設(shè)備層。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)見下圖：

圖1 計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

主站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用正在建設(shè)的計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)平臺、硬件平臺和基礎(chǔ)軟件平臺，只需要根據(jù)接入的戶數(shù)規(guī)模確定新增的前置機(jī)數(shù)量、調(diào)整數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的配置和增加集抄業(yè)務(wù)軟件模塊。計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)主站容量設(shè)計(jì)綜合負(fù)控接入情況、廠站接入情況、配變接入情況和集抄接入情況統(tǒng)一考慮,統(tǒng)一規(guī)劃前置機(jī)數(shù)量、數(shù)據(jù)計(jì)算和數(shù)據(jù)庫等服務(wù)器的檔次。

六、現(xiàn)場采集方案

全載波方式

所有電表采用載波式電子表，通過載波方式直接與集中器進(jìn)行通信。其特點(diǎn)是不需要采集終端，電表內(nèi)需增加載波芯片，適用于用戶非常分散、可以使用載波電表的供電臺區(qū)。珠海局的適用臺區(qū)包括：農(nóng)村（含城中村）、商業(yè)街區(qū)、別墅區(qū)、所有表計(jì)分散到用戶小區(qū)。邏輯示意圖如下圖2：

圖2 全載波方案邏輯示意圖

半載波方式

部分（或全部）電表采用485式電子表，接入采集終端設(shè)備后，通過載波方式與集中器進(jìn)行通信,少數(shù)電表采用載波電子表直接與集中器通信。其特點(diǎn)是適用范圍廣，性價(jià)比高，穩(wěn)定性相對較高。珠海城區(qū)的幾乎所有已有小區(qū)均可采用此種方式。邏輯示意圖如下圖3：

圖3 半載波方案邏輯示意圖

典型現(xiàn)場圖如下圖4：

圖4 半載波方案典型現(xiàn)場圖

總線方式

所有電表采用485式電子表，接入采集終端設(shè)備后，通過485方式與集中器進(jìn)行通信。其特點(diǎn)是需要采集終端，電表可以使用通用485電表，使用485電子表的、485通信電纜敷設(shè)方便的供電臺區(qū)。適用于新建居民小區(qū)。邏輯示意圖如下圖5:

圖5 總線方案邏輯示意圖

典型現(xiàn)場圖如下圖6：

圖6 總線方案典型現(xiàn)場圖

無線方式

在集中器與電能表之間組建局部無線網(wǎng)絡(luò)。其特點(diǎn)是，不用安裝采集終端(半無線則需要安裝無線采集終端)，也不依賴于電力載波。但要求安裝無線集中器和無線電能表，適用所有臺區(qū)。邏輯示意圖見下圖7

圖7 無線方案邏輯示意圖

七、方案比較及選型

綜合上述方案，從其優(yōu)缺點(diǎn)、適應(yīng)性等方面進(jìn)行比價(jià)，見下表1：

表1 現(xiàn)場采集方案比較

通過上述分析和比較，結(jié)合目前國內(nèi)集抄系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)和供電局的實(shí)際情況，建議采用半載波方案，大量使用485表，少量分散用戶安裝載波表。

八、通信網(wǎng)絡(luò)要求

集中器向下通信網(wǎng)絡(luò)使用載波或485方式，這兩種方式目前在國內(nèi)均有大規(guī)模長期研究和使用，技術(shù)都比較成熟。無線的方式目前國內(nèi)也有試點(diǎn)，但尚不成熟。本設(shè)計(jì)采用載波和485方式相結(jié)合。

集中器向上通信方案有GPRS/CDMA、電話撥號等，GPRS/CDMA技術(shù)目前已在公司負(fù)荷管理系統(tǒng)和配變監(jiān)測計(jì)量系統(tǒng)中進(jìn)行長期使用，技術(shù)已經(jīng)成熟。建議采用GPRS或CDMA。

結(jié)束語

目前電力行業(yè)營銷系統(tǒng)普遍進(jìn)行了升級和改造，要求集中抄表系統(tǒng)必須也要同步接入。在主站的設(shè)計(jì)上重點(diǎn)從功能上作了優(yōu)化，按分模塊化設(shè)計(jì)的思路，對系統(tǒng)的架構(gòu)和數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)等方面做深入的研究和探討，從而使該設(shè)計(jì)方案具有較高的可靠性和實(shí)用價(jià)值。因此，對低壓遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)，不僅為低壓用戶開展需求側(cè)管理提供了有利的技術(shù)手段，而且也給電力行業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

[1]DL/T 698-1999，低壓電力用戶集中抄表系統(tǒng)技術(shù)條件[S].

[2]DL/T 614-1997，多功能電能表[S].

[3]DL/T645-1997，多功能電能表通信規(guī)約[S].

[4]廣東電網(wǎng)低壓電力用戶集中抄表系統(tǒng)集中器訂貨及驗(yàn)收技術(shù)條件[Z].

[5]廣東電網(wǎng)低壓電力用戶集中抄表系統(tǒng)采集終端訂貨及驗(yàn)收技術(shù)條件[Z].

[6]廣東電網(wǎng)低壓電力用戶集中抄表系統(tǒng)集中器上行通訊規(guī)約[Z].

[7]珠海供電局配變監(jiān)測計(jì)量項(xiàng)目一期工程初步設(shè)計(jì)[Z].

[8]珠海供電局“十一五”計(jì)量技改規(guī)劃修編[Z].