基于負荷管理的遠程抄表系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

摘要：分析了近期電力企業(yè)的抄表現(xiàn)狀，提出了基于負荷管理的遠程抄表方案，并據(jù)此方案成功開發(fā)了該系統(tǒng)?；谪摵晒芾淼倪h程抄表系統(tǒng)可以幫助管理人員及時、準確地獲得電表數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)表記故障、竊電行為，且可以進行諧波監(jiān)測，提高用戶的用電質量。

關鍵詞：負荷管理系統(tǒng)；遠程抄表；表計故障；諧波檢測

作者簡介：李琳（1978-），女，山東聊城人，山東電力集團公司聊城供電公司營銷部，工程師。（山東 聊城 252053）

基金項目：本文系濟南市科技局自主創(chuàng)新計劃項目“視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的運動目標自動檢測與跟蹤技術研究與開發(fā)”（項目編號：201004002）的研究成果。

中圖分類號：TM714 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）26-0210-02

目前電力供應由緊缺趨向緩和，電力負荷管理系統(tǒng)的功能也在不斷變化。電力負荷管理系統(tǒng)的基本功能是監(jiān)控用戶用電狀況，保障電網安全經濟運行，促進電力資源的優(yōu)化配置，提高社會綜合效益。利用負荷管理系統(tǒng)的信道資源實現(xiàn)遠方抄表可以充分發(fā)揮負荷管理系統(tǒng)作用。[1-4]

隨著電力市場的不斷擴大，用電大戶及變電站、發(fā)電廠不斷增加，如仍沿用傳統(tǒng)的抄表方法，數(shù)據(jù)的準確性、時間的統(tǒng)一性都會受到制約，已無法滿足現(xiàn)代電力企業(yè)經營發(fā)展的需要。對裝有負荷管理系統(tǒng)負控終端的發(fā)電廠、變電站及用電大戶實現(xiàn)集中遠程抄表可以大大縮短抄表時間，及時獲得電表提供的計費數(shù)據(jù)，并與用電MIS聯(lián)網，作為電費結算依據(jù)；及時發(fā)現(xiàn)表計故障，竊電行為，完善用電管理，增加企業(yè)效益；還可以實現(xiàn)對用戶電壓質量監(jiān)測和諧波監(jiān)測，提高用戶的用電質量。

一、遠程抄表原理

負荷控制系統(tǒng)具有專用的無線信道和控制中心，因此利用負控系統(tǒng)實現(xiàn)遠程抄表無需信道的重復投資，是經濟可行的。通過比較終端與電表不同的通信方式，本系統(tǒng)采用與表計的485口進行串行通信。負控終端將當?shù)氐碾姳頂?shù)據(jù)通過RS-485總線采集后，按規(guī)定的協(xié)議方式經過調制后通過無線電臺發(fā)射，中心控制臺收到后經解調將電表數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)庫，從而實現(xiàn)了遠程抄表。抄表示意圖如圖1所示。

二、基于負荷管理的遠程抄表系統(tǒng)實現(xiàn)

該系統(tǒng)主要由負荷控制系統(tǒng)終端和主臺控制系統(tǒng)組成。

1.終端硬件系統(tǒng)集成

終端根據(jù)命令采集必要的數(shù)據(jù)，由異步串行接口送往調制解調器，最后由電臺通過天線將信號發(fā)向中心站。終端根據(jù)中心站下發(fā)的參數(shù)，通過RS-485接口抄讀電度表的電量及表讀數(shù)傳送至中心站。

終端設備的輸入/輸出信號回路接口均采用光電隔離技術對干擾進行抑制并起保護作用，關鍵部分如電源、調制解調、脈沖輸入電路的元件經嚴格篩選，確保質量。電源及天饋系統(tǒng)應采取防雷措施。終端硬件系統(tǒng)結構圖如圖2所示。

2.終端軟件系統(tǒng)實現(xiàn)

由于終端運行環(huán)境惡劣，在硬件設計及開發(fā)、生產過程已采取了大量抗干擾措施，以防止和抑制來自現(xiàn)場的干擾，在軟件設計過程中也要采用數(shù)字濾波技術和軟件抗干擾技術來保證數(shù)據(jù)的正確性及控制的可靠性。本系統(tǒng)采用模塊化設計，程序結構清晰，便于維護。根據(jù)實際需求，終端軟件系統(tǒng)的功能模塊圖如圖3所示。

終端軟件是用C語言編寫的控制程序，將表計不同的通信規(guī)約寫在程序中，通過主臺下發(fā)的不同參數(shù)區(qū)別電度表，以不同的通信規(guī)約與表計進行通信。

3.主臺控制系統(tǒng)集成

電力負荷管理系統(tǒng)的主臺控控制中心由小型局域網（集線器、網絡服務器、若干工作站及打印機）、信道（KG110無線電臺，天饋線系統(tǒng)）、電源系統(tǒng)、避雷系統(tǒng)等組成。

主臺控制系統(tǒng)采用Microsoft Visual Basic6.0開發(fā)工具，基于Windows2000平臺開發(fā)。該系統(tǒng)的主要功能是：通過主臺軟件對終端進行監(jiān)控，包括設置各類參數(shù)、召測實時和歷史數(shù)據(jù)；對日常數(shù)據(jù)進行存儲和維護，提供數(shù)據(jù)查詢和表記數(shù)據(jù)異常分析功能，并能按照要求生成和打印各種報表；與用電MIS系統(tǒng)聯(lián)網，進行數(shù)據(jù)共享。

三、基于負荷管理的遠程抄表系統(tǒng)應用

1.表計故障監(jiān)測和防竊電功能

在市場經濟條件下，由于受經濟利益的驅動，各類用戶竊電手段日益隱蔽，僅靠人工現(xiàn)場巡視和經驗查堵已經不能適應要求。對于在裝計量表計的實時管理，由于缺乏必要的技術手段，無法實現(xiàn)及時發(fā)現(xiàn)表計故障和竊電行為，造成的隱形經濟損失不可忽視。因此，負控工作人員結合遠方抄表技術和交流采樣技術，利用終端對計量回路的在線監(jiān)測功能進行表計故障監(jiān)測和防竊電。

通過遠方抄表召測客戶終端表計可以提供的各種用電參數(shù)和電流、電壓變送器提供的電流、電壓模擬信息，通過記錄表計電壓失壓斷相、電流異常等情況，結合客戶歷史數(shù)據(jù)或電量曲線對比分析，確定是否竊電。表計可以監(jiān)測到計量回路的運行數(shù)據(jù)，如圖4所示。

根據(jù)遠方抄表監(jiān)測到的表計運行數(shù)據(jù)情況可以判斷表計線路及表計運行是否正常，該部分功能通過一個交流采樣裝置實現(xiàn)。交流采樣裝置也是利用RS-485接口進行連接通訊，其在負控系統(tǒng)中作為一塊計量表計進行管理，只對其采集的數(shù)據(jù)進行必要的處理分析。通過安裝交流采樣裝置，在客戶的同一回路上取兩個計量點，即在同一線路的保護回路采集交流信號，從表計取得脈沖信號，通過負控終端用兩路信號數(shù)據(jù)計算出功率值，主臺控制系統(tǒng)將兩路數(shù)據(jù)召測回來并保存在數(shù)據(jù)庫進行比較分析（如圖5所示）。若沒有竊電行為，則兩條負荷曲線相吻合，如果差異很大就有竊電嫌疑。負控工作人員可以有目的地對這些用戶進行分析跟蹤調查，準確有效地對竊電用戶進行查處。

通過采樣電量和脈沖電量的比較可以準確計算出所竊電量和竊電時間，為及時查獲竊電行為和追補竊電量提供技術保障。

2.電壓質量監(jiān)測和諧波監(jiān)測及線損管理

通過遠方抄表對交流采樣裝置數(shù)據(jù)的采集，可以對用戶每天24點的電壓數(shù)據(jù)進行采集分析、監(jiān)測統(tǒng)計供電電壓合格率，以分析、提高電壓質量，為系統(tǒng)和用戶的電壓管理提供依據(jù)。通過對電壓監(jiān)測點的實時檢測作出電壓曲線，分析評估供電質量，可及時發(fā)現(xiàn)問題采取措施，為線損分析網絡規(guī)劃提供依據(jù)。而且可以發(fā)現(xiàn)因PT保險絲熔斷、PT斷線等情況造成的電能表缺相運行，還能辨別CT短接合無負荷造成的負荷為零、電能表接錯等多項功能。

在電力系統(tǒng)中各種諧波的產生對電力系統(tǒng)環(huán)境造成污染，影響整個電力系統(tǒng)的電氣環(huán)境，包括電力系統(tǒng)本身和廣大用戶，且其影響的范圍大、距離遠。可以利用交流采樣裝置對用戶諧波產生的情況進行監(jiān)測。交流采樣通過對用戶的電壓電流的波形計算分析，得出各次諧波分量的含有率。主臺控制系統(tǒng)通過采集交流采樣數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測分析，實現(xiàn)對用戶諧波情況的監(jiān)測。

四、結論

負荷管理系統(tǒng)實現(xiàn)遠方抄表改變了傳統(tǒng)抄表模式，提高了用電管理自動化水平，確保了抄表的及時準確。遠方抄表對表計運行數(shù)據(jù)的采集可以監(jiān)測表計的運行情況，實現(xiàn)防竊電功能；通過遠方抄表對交流采樣裝置數(shù)據(jù)的采集可以監(jiān)測用戶電壓質量和諧波情況，實時掌握電網的電能質量，使用電管理水平大大提高。

負荷管理系統(tǒng)無線通信資源在遠方抄表中得到了充分利用。負荷管理系統(tǒng)實現(xiàn)遠方抄表的設計簡單、價格低廉、控制方便，可及時發(fā)現(xiàn)表計故障、竊電行為，完善用電管理，實現(xiàn)對用戶電壓質量監(jiān)測和諧波監(jiān)測，提高用戶的用電質量，具有很強的實用性。

參考文獻：

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（責任編輯：王祝萍）