智能化環(huán)境下低壓電力客戶遠(yuǎn)程集中自動抄表功能實現(xiàn)

鄭東升

（國網(wǎng)浙江嵊州市供電有限公司，浙江紹興，312400）

1 擴(kuò)頻通信技術(shù)

擴(kuò)頻通信技術(shù)傳輸信號的帶寬比本身的帶寬更大，信息容量公式為：C=W×Log2(1+S/N)，C表示信道容量，提高信道容量有兩種方法，加大帶寬或者提高信噪比，信噪比是指公式中的S/N。當(dāng)信道達(dá)到一定容量后，增加信號的帶寬會降低信噪比，當(dāng)加到一定數(shù)值之后信噪比也會逐漸降低。擴(kuò)頻通信技術(shù)的主要思想就是將寬帶傳輸技術(shù)與信噪比進(jìn)行置換，擴(kuò)頻通信技術(shù)中，包含了直接序列擴(kuò)頻通信、碼分多址直序擴(kuò)頻通信，在低壓電力客戶遠(yuǎn)程集中超標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計中，使用的就是直接序列羅占頻譜通信，如發(fā)射系統(tǒng)流程如圖1所示。

圖1 發(fā)射系統(tǒng)與接收系統(tǒng)

2 集中自動抄表總體設(shè)計

圖2 電子線載波集抄系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

一個完整的通訊監(jiān)測系統(tǒng)需要借助電力線載波技術(shù)通信完成，實現(xiàn)遠(yuǎn)程集中抄表，用戶終端中有普通電子式電能表、脈沖表，可以對用戶的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，利用電力線載波通訊的方式將數(shù)據(jù)傳導(dǎo)集中器中，在本研究中，遠(yuǎn)程控制集中抄表系統(tǒng)是以電子式載波表作為載體，實現(xiàn)的集中抄表系統(tǒng)，在智能化的發(fā)展背景下，傳統(tǒng)的人工抄表形式已經(jīng)被完全取代。圖2集中器的位置位于配電變壓器的附近，需要采集所有客戶的用電數(shù)據(jù)并進(jìn)行儲存，集中器需要對主站的要求進(jìn)行執(zhí)行，轉(zhuǎn)發(fā)主站發(fā)給用戶的命令，對380V配電變壓器附近所有客戶的電表進(jìn)行管理，集中器作為整個系統(tǒng)的靈魂，是用戶與主站進(jìn)行溝通的紐帶，每一個變壓器中都需要配置一個集中器才能夠完成基本的功能。

3 電子式載波表的設(shè)計原理

載波表的組成原理如圖3所示。通過電壓及電流采樣電路對客戶的用電情況進(jìn)行取樣，得到客戶的電流樣值；電能計量模塊是計算用戶的用電量，并將用電量轉(zhuǎn)換成脈沖，微處理器對脈沖進(jìn)行存儲后再反饋給顯示電路；電力線載波電路將微處理器中的用戶用電量進(jìn)行信號擴(kuò)展，通過電力線饋送到低壓電力線中，然后再傳輸?shù)郊衅鳎浑娏€耦合電主要是用來接收集中器的DPSK信號，并將DPSK信號轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制信號，再將其發(fā)送到微處理器中進(jìn)行處理。在實現(xiàn)集中抄表的過程中，電能計量與載波通信是最主要的兩大因素，在本研究中，電子式單項載波表有性能優(yōu)越的微處理器，采用了0.35um的混合CMOS制造工藝，內(nèi)至高精度數(shù)字多功能電路，計量的進(jìn)度達(dá)到了1000：1的范圍。并且具有防竊電的功能，內(nèi)置計量電路、頻率測量電路以及增強(qiáng)式微處理器等，都是遠(yuǎn)程集中自動抄表系統(tǒng)的特點。

圖3 載波表組成原理

4 低壓電力客戶遠(yuǎn)程集中自動抄表管理平臺的設(shè)計

4.1 抄表軟件功能模塊

對于集中器而言，主站抄表的一切活動都要以集中器為中心，系統(tǒng)的運行實際上就是對集中器的運行，通過集中器實現(xiàn)數(shù)據(jù)的控制，當(dāng)用戶的數(shù)據(jù)傳導(dǎo)數(shù)據(jù)庫中系統(tǒng)會對原始的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。如圖4所示。

4.2 低壓電力客戶遠(yuǎn)程集中自動抄表功能

管理中心用于保存所有用戶的用電量數(shù)據(jù)，并進(jìn)行累積與費用的計算，管理中心不僅能夠?qū)τ脩舻挠秒姅?shù)據(jù)進(jìn)行抄表與管理，還可以對用戶的電表運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，以保證系統(tǒng)的正常運行。關(guān)于用戶遠(yuǎn)程集中自動抄表的功能有：（1）設(shè)置：遠(yuǎn)程集中自動抄表功能可以對用戶的參數(shù)進(jìn)行集中設(shè)置，在集中器中進(jìn)行設(shè)置抄表的周期以及間隔的時間等，預(yù)防沒有權(quán)限的人員進(jìn)行操作；（2）遠(yuǎn)程抄表：根據(jù)設(shè)置的抄表時間周期以及自動抄收周期，對用戶的電能表數(shù)據(jù)進(jìn)行實施遠(yuǎn)程監(jiān)控；（3）校時：以主站時間為準(zhǔn)逐級進(jìn)行，保證系統(tǒng)時間的準(zhǔn)確性；（4）檢測：主站可以檢測設(shè)備以及電能表的運行狀態(tài)，如果出現(xiàn)系統(tǒng)異常可以會出現(xiàn)報警警告；（5）遠(yuǎn)程控制用電：根據(jù)用戶實際的用電情況向主站發(fā)送命令，比如送電命令或斷電命令，通過遠(yuǎn)程控制能夠切斷用戶的異常用電，同時也能起到遠(yuǎn)程送電的功能；（6）數(shù)據(jù)存儲：可以對用戶終端的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括定時表底、凍結(jié)表底、歷史表底等數(shù)據(jù)，繪制用電的狀態(tài)并自動生成報表；（7）數(shù)據(jù)安全：設(shè)置密碼使用系統(tǒng)管理，對系統(tǒng)設(shè)置禁止訪問的權(quán)限，禁止一切沒有經(jīng)過授權(quán)的人員進(jìn)入系統(tǒng)；（8）自動診斷：系統(tǒng)可以及時反饋出系統(tǒng)故障、用電量異常的行為；（9）與營銷系統(tǒng)對接：與電力公司的系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)，將用戶所用的電量直接轉(zhuǎn)入到電力公司的營銷系統(tǒng)中，代替了人工來回傳遞的方式，在不影響營銷的情況下實現(xiàn)系統(tǒng)功能的對接能夠提高效率與經(jīng)濟(jì)效率。

圖4 抄表軟件功能模塊數(shù)數(shù)據(jù)流向

4.3 低壓電網(wǎng)遠(yuǎn)程集中抄表項目實例分析

某市城鎮(zhèn)與農(nóng)村人口比例為2：3，在2010年之前，只有3座220kv變電站，在2015~2016年之間，市電業(yè)局投資了6億進(jìn)行電力建設(shè)，2016上半年，已有8座220kv變電站和20座110kv變電站，到了2016年年底，投資了一座500kv的變電站，截止到2018年底，共有10座220kv、25座110kv的變電站，同時對全市的城網(wǎng)進(jìn)行了改造，累積7.8億對農(nóng)村進(jìn)行了大范圍農(nóng)網(wǎng)改造，讓農(nóng)民的用電得到了一定的改善。根據(jù)該市低壓電網(wǎng)的特點以及發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，遠(yuǎn)程集中抄表項目集中采用電子式電能表。

項目簡稱之后要進(jìn)行投運使用，對該地區(qū)的實際運行情況進(jìn)行檢測，結(jié)果如表1所示。

表1 遠(yuǎn)程集中抄表項目投運前后數(shù)據(jù)對比

每次持續(xù)停電時間 50 15每次停電戶數(shù) 1258 130年停電次數(shù) 115 30電費回收率 77 105

從表1結(jié)果進(jìn)行分析，停電時間、停電次數(shù)與電費回收率在投入遠(yuǎn)程集中抄表項目后都得到有效的降低。傳統(tǒng)抄表每人要抄表1500戶/月，每月費用按4000元算，按照48000戶的用電戶數(shù)，占用的人力與財力都非常大；投入遠(yuǎn)程集中抄表項目的資金約為180萬元，供電企業(yè)大概投入80萬元的安裝與調(diào)試費用即可，使用專門的技術(shù)人員對系統(tǒng)進(jìn)行管理與控制，大概8~10人即可。運行低壓電網(wǎng)遠(yuǎn)程集中抄表項目以來，供電企業(yè)增加電量是沒有投入運營的20%，投入前的停電時間為210mins，投入項目后平均停電時間約為3.52mins，經(jīng)營成本降低了將近60萬元，并且會逐漸降低。用戶能夠享受到高質(zhì)量的電能，企業(yè)能夠收獲明顯的經(jīng)濟(jì)效益，可見遠(yuǎn)程集中抄表項目是一項非常有意義的項目。

5 結(jié)束語

文章對低壓電力客戶遠(yuǎn)程集中自動抄表功能以及設(shè)計框架進(jìn)行了分析與討論，并通過實例分析了投入遠(yuǎn)程集中自動抄表項目的經(jīng)濟(jì)效益。選擇電力載波的方式作為電能采集器與集中器之間的連接橋梁，構(gòu)建了遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，降低了低壓電網(wǎng)的干擾特性，收獲了經(jīng)濟(jì)效益。