集中器電表相位自動識別技術在計量自動化系統中的應用

摘 要：結合云南電網公司用電信息采集與管理系統數據傳輸規約5.11.1.6.119（F170集中抄表電表抄讀信息）的應用，利用計量自動化系統將成功采集回的電表相位等信息寫入臺區戶表檔案中，實現系統對臺區電表相位的自動識別。有利于提高臺區電表相位信息的準確率，為實現臺區線損或臺區分相線損的計算提供信息支撐。

關鍵詞：相位自動識別；計量自動化系統；電力線載波通信

引言

楚雄供電局于2013年1月啟動了“四合一”計量自動化系統的建設工作，系統按《云南電網公司用電信息采集與管理系統數據傳輸規約》（QG/YW-YX-07-2009）數據傳輸格式要求開發了上傳通信規約，作為現場終端與主站通信的規范，系統除具備低壓臺區載波表電能示值和異常事項等數據信息的采集外，還開發集抄臺區用戶電能表相位信息的管理與應用，對臺區電能表相位信息正確性和準確性提出了要求，并根據臺區線損精益化管理的要求提出來了臺區分相負荷平衡、臺區分相線損的需求，本文基于低壓集中器、云南電網公司用電信息采集與管理系統數據傳輸規約（5.11.1.6.119 F170集中抄表電表抄讀信息）的應用并結合計量自動化系統的建設，通過將系統正確采集回的電表相位信息寫入臺區戶表檔案，實現系統對臺區電表相位的自動識別，提高臺區戶表相位信息的準確性，為臺區配電變壓器的分相負荷、分相線損等管理提供信息支撐，有效幫助臺區管理人員有針對性發現問題和解決問題。

1 低壓集中器電表相位自動識別原理分析

楚雄供電局集中器上行通信方式主要采用GPRS，下行主要采用電力線載波通信方式。載波信號是通過相線傳輸的，那么當集中器在某個相線上發送載波信號時，只有在該相線上的電表才能回復該載波信號。由于集中器本身事先知道各個相位，這樣，集中器就能夠確定該電表的相位。集中器將該電表信息以及包含的相位信息通過上行GPRS通信傳遞到主站。基于此方法，主站管理人員可以根據報文的信息，確定該臺區內所有電表的相位信息。

集中器和電表的載波模塊包含相線過零檢測電路。過零檢測電路的功能是把工頻交流電的過零點時刻以脈沖的方式告知載波芯片，從而為過零通信及相位判別提供依據。信號由電力線經耦合器、帶通濾波器和前級放大器進入載波處理模塊，經過處理后，經過功率放大器和耦合器發送至電力線上，完成信號在電力線上的發送和接收。工頻同步處理模塊，在載波發射端調制發送時，將調制信號與工頻信號保持同步，在接收端，按照工頻信號進行解調。

2 計量自動化系統的應用

臺區戶表信息的采集由計量自動化主站系統、通信信道、采集器/集中器和載波表電子式電能表等組成。圖2是采集系統臺區結構圖。

集中器是指收集各采集終端或多功能電表的數據進行處理存儲，同時能和主站或手持單元進行數據交換的設備。它位于380V配電變壓器的低壓側，與A、B、C三相電力線相聯，是整個系統的通信控制樞紐，其工作情況決定了系統的可靠性和穩定性。向上與計量自動化系統主站通過GPRS進行數據通訊，主要完成以下功能：

（1）接收抄表管理單元的指令，設置初始參數、自動抄錄電表的時間、路徑等。

（2）將從電表采集得來的電量數據按照相應規約傳輸到抄表管理中心。

向下與電表或采集終端（下位機）通過電力線載波進行數據通訊，主要完成以下功能：

（1）定時抄錄用戶電量數據，并根據設置，實現指定時刻用戶電量數據的凍結，作為向用戶收費的依據。

（2）向電表轉發抄表管理中心下達的用戶供電分合指令，遠程操作繼電器，完成對惡意欠費用戶的遠程斷電工作。

集中器內置GPRS模塊及開通GPRS服務的SIM卡，負責接收從數據服務中心發過來的各種指令并加以篩選、判別，將有效指令發送到相應的下位機中。由圖1可知，集中器的載波信號是在各相電壓過零點附近的一個微分時段內分相發送的，當電表的載波節點接收到載波信號后，也是在該相電壓過零點附近的一個微分時段內進行回復的。因此，電表的實際連接的相線不同，集中器收到電表回復的時序也不同，根據時序，集中器就可以確定該電表的實際相位。在集中器實際運行過程中，由集中器提供原始相位依據（可默認取集中器某一相位，也可根據集中器缺相檢測選取某一可用相位），并通過廣播相位檢測指令使直抄電表確認自身相位，再通過直抄電表中繼廣播相位檢測命令使一級中繼表確認自身相位。依次類推，直到整個臺區全部完成相位確認。

集中器在工作時段內自動抄讀電能表數據，并保存和處理存儲數據，當集中器抄表完成后，主站和集中器通信，直接讀取集中器內的電能表數據。集中器內還存儲與數據服務中心聯網的各種參數，如：中心的IP地址、服務端口等。集中器一加電便自動運行，搜索GPRS網絡，向數據服務中心進行注冊并連接。如果沒有數據傳輸時可以進人休眠狀態，一旦有數據需要發送或收到中心呼叫（通過短信或電路）時便重新登陸數據服務中心，進行數據傳輸。

3 集中器電表相位自動識別技術的應用

集中器電表相位自動識別技術在楚雄供電局乾熙苑試點小區的已經得到應用，并取得了良好效果。根據QG/YW-YX-07-2009《云南電網公司用電信息采集與管理系統數據傳輸規約》要求，主站向集中器請求協議中1類數據命令F170+測量點號，集中器返回數據。其中，載波抄讀通信相位是測量點的實測相位。即主站通過F170命令可以獲得各個測量點的相位信息。計量自動化主站系統將集中器抄讀回來的測量點電表信息和相位信息寫入系統臺區基本檔案，從而實現臺區電表相位的自動識別，這樣，主站管理人員就可以實時的查看各臺區信息，根據用戶數據域中信息域R的上行報文格式，就可以確定臺區內各相電的用電情況。

集中器電表相位自動識別技術配合計量自動化系統功能應用，主站管理人員可以實時監測終端的在線情況、采集終端通訊表計的相位信息以及各相線的用電情況。這樣當出現因電力線三相負荷不平衡，造成的低壓供電線路損耗增大時，可以將負載較重相的一些用戶轉移到較輕的另外一相進行供電，以平衡三相的負載。進一步提高臺區配電變壓器利用率，減少配電線路損耗。

4 結束語

集中器電表相位自動識別技術在計量自動化系統中的應用有利于對臺區分相負荷和分相損耗進行量化，實現臺區線損的準確的監控與分析，是電網損耗管理發展的必然趨勢，可以在保證臺區配變功率平衡及安全的基礎上，盡量減小電力輸送過程中的損耗。有助于線損管理人員有針對性發現問題和解決問題，對進一步提高臺區配電網經濟運行水平有很大實用價值。

參考文獻

[1]QG/YW-YX-07-2009云南電網公司用電信息采集與管理系統數據傳輸規約[S].2009.8.

[2]黃 .城市電網線損智能管理分析方法研究[J].經營管理，2011，12：75-77.

[3]張劍，徐向陽，陳文福.基于臺區電表相位自動識別的動態三相分相線損計算方法[J].華北電力技術，2012，（06）：9-11.

作者簡介：劉正友（1974-），男，云南楚雄人，工程師，主要從事電力營銷信息化、計量自動化建設及管理工作。