摘 要:本文介绍了电能计量低压集抄技术,即计量自动化系统低压集抄子系统,从电能计量低压集抄技术的现状构成、特点及今后发展、建议做了较为全面的介绍。
关键词:低压集抄系统 低压电力线 集中器
0 引言
随着计算机技术、通讯技术、网络技术和微电子技术的飞速发展,对自动抄表技术水平、自动抄表的投资成本、抄表的效率、可靠性和准确度、管理体制提出了更高的要求。
1 电能计量集抄技术的现状
1.1 电能表根据电能测量机构的不同,分为机电脉冲式电子电能表和电子式电能表两大类。目前应用最多的是电子式电能表,它通过乘法器完成对电功率的测量,可获得最大需量、电压、电流和功率因数等多项数据,输出接口分为RS485接口型和低压配电线载波接口型两大类,可直接读取其脉冲输出,有的新型电能表本身安装有多种接口,适用于模拟、数字等各种通讯模式。预计今后相当一段时间内,电能计量低压集抄系统的终端采集装置将以电子式电能表为主。
1.2 采集器和集中器采集器和集中器是汇聚电能表电量数据的装置,是整个系统的核心,它能够接受主控站命令,依次抄收并储存各采集器中数据,然后通过一定的传输介质将数据传至主控站进行数据处理。集中器具备RS485接口和电话线接口,同时具有数据采集和储存、设置功能、远程监控、校时功能及异常信息记录功能。
1.3 通讯信道通讯信道的可靠性是电能计量低压集抄技术中的关键。数据通讯方式的选取要综合考虑各种因素。国内外对于不同通讯方式各有侧重。在西方发达国家,对于电能计量自动抄表技术的研究起步较早,电力系统包括配电网络较规范、完备,所以载波抄表被广泛应用:在我国,受条件所限,较多使用公共电话网络和RS485、总线传输方式抄表。近来,随着对扩频技术研究的深入,低压电力线中阻抗干扰、信号衰减、噪声干扰等问题的逐步解决,低压电力线载波抄表方式在电能计量低压集抄领域中,得到了进一步的推广,具有非常广阔的前景。
2 电能计量集抄系统的构成和特点
典型的电能计量集抄系统主要由中央数据处理系统(上位机主控站)、集中数据采集器(集中抄表器)和用户终端(各种电能计量仪表)等三部分组成。系统的连接方式,主要有星型和总线型。星型连接是以工作主站为中心,以星型发散的形式通过通讯信道与集中器连接,形成1对N的连接形式。这种方式信道通讯数据量大,要求有一定的传输速率和频宽。总线型通讯以一条串行总线连接各采集器或电能表,实行各节点的互连。这种方式信道上节点多,传输速率也不高,一般用于底层电能数据的采集,常见的有RS485、总线网和低压电力线载波通讯网。
2.1 采集系统按照采集数据的通讯方式及媒介的不同,电能计量集抄可分为本地自动抄表和远程集中抄表。
本地自动抄表方式一般是通过抄表员手持便携式手持掌上电脑,通过其上的红外发射和接收装置,在红外可视距离内,非接触地读取仪表数据。这种方式操作简单方便,实现起来较可靠,且成本较低。但数据传输距离较短,且系统的自动化程度较低,较适合在计量仪表相对集中的城市居民区应用。
远程集中抄表方式一般是通过RS485、总线或低压电力线,将用户终端计量仪表的电能脉冲,先通过一级脉冲采集器将脉冲汇总,再经过二级集中抄表器的集中抄收和记录整理,最后通过MODEM和公共电话网络以点对点的方式将数据传输到上位机中心数据处理系统,来进行统一的远程计量数据管理、计量监控及报表结算工作。这种方式不需要抄表员到达现场,数据传输速度快,大大提高了抄表效率推动了电力系统自动化发展的进程。
2.2 通讯网络数据通讯网络的选择是自动抄表系统的关键,它直接关系到系统的稳定性。通讯网络也称信道,即数据传输的通道。从集中器看,从集中器到主控站之间通讯规定为上行信道,从集中器到采集器之间通讯规定为下行信道。上行信道目前主要使用的有电话网、电力网、无线通讯网,GSM等。下行信道目前使用的主要有电力网、RS485、总线网、有线电视网等。自动抄表系统中涉及的两段通讯网络,每段可以相同也可以完全不同,因此可以组合出各种不同的自动抄表系统。按通讯介质不同,分为有线通讯和无线通讯。
2.2.1 有线通讯技术
①光纤传输:造价和安装费用较高,但具有频带宽、通讯距离远、传输速度高、抗干扰能力强等优点,目前广泛应用于许多领域。
②电话线传输:投资小,适用范围广,适合不方便布线的地区。不过,这种方式传输数据易堵塞,且租赁费用偏高,不适合大容量系统的通讯传输。
③RS485总线:是目前采用较多的一种通讯方式,其传输数据速度较快,可靠、稳定,通讯质量较高。但布线工作大,通讯信道易受外界因素破坏,且被损坏后故障排除困难,信道后续维护工作量大。
④低压电力线载波传输:是供电系统特有的一种通讯方式,它充分发挥了低压电力线覆盖面广、不需要重新布线的优势。为改善低压电力线载波通讯的质量,实现数据的可靠传输,有振幅键控、移频键控、移相键控、正交双边带调制及无载波调幅调相等调制方式:为实现数据的高速传输,有窄带通讯、双音多频调制、线性调频脉冲、多路载波调制、扩频、超窄带及多路载波等传输技术。
2.2.2 无线通讯技术
①红外线:需要通讯双方加装红外收发通讯模块,操作简单,成本低,可在红外可视距离内实现非接触性抄表。此种方式对方位性要求较高,较适合于仪表相对集中的区域内使用。
②RS485通讯:需要在管理中心和集中器中加装无线通讯模块,不需重新组网,价格较低廉,通讯速度快,且免于维护。但系统实时性及可靠性较差,可能发生信息拥塞或丢失现象,不适合业务量大系统的应用。
在应用中,各种通讯模式都有优缺点,任何一种采用单一通讯技术的方案均很难完全满足需要。因此,在自动抄表的不同通讯阶段采用不同的通讯方式来组成自动抄表网络。在数据传输量不太大、传输距离较近的底层数据采集阶段,可以采用如红外、总线传输、RS485、低压电力线载波的通讯方式;而在集中器到数据处理中心段,则可采用光纤、无线电台、电话线或GPRS,GSM无线通讯等,选择什么样的组合方式,需根据实际情况统筹考虑。
2.3 中心处理子系统中心处理子系统主要由中心处理工作站以及相应的软件构成,是整个电能计量远程自动抄表系统的数据管理层,所有用户的用电信息通过信道汇集到这里,管理人员利用软件对数据进行汇总和分析,作出相应的决策。如果硬件允许,还可直接向下级集中器或电能表发出指令,从而对用户的用电行为实施控制,如停电、送电的远程操作。
由于抄表要处理的数据量大,因此要求中心工作站的硬件必须有一定的运算和存储能力。软件上要求操作系统稳定可靠,抄表软件必须具有处理大量数据的能力。典型的抄表软件具有如下功能:
①可远程设定抄表集中器和采集器内的参数:②抄收整个系统中所有电能表的数据;③中央控制站可远程地对用户电能表进行断电和送电控制;④运行数据库可生成用电量日报、月报,进行电费结算:⑤可进行查询管理,对异常用户给予告警。 3关于低压集抄技术应用的建议 随着计算机技术、通讯技术、网络技术和微电子技术的飞速发展,对自动抄表技术水平、自动抄表的投资成本、抄表的效率、可靠性和准确度、管理体制提出了更高的要求。选择合格的抄表终端设备:选用较为成熟的、经测试合格的产品;因地制宜选择抄表方式:提高自动抄表技术的智能化、多元化;注意自动抄表系统自身安全性:控制系统访问权限;制定合理、高效的安全策略;追踪国际技术发展,缩短与国际先进抄表技术的差距,是摆在我们面前的首要问题。
4 结束语
电能计量集中抄表技术发展较快,从而使电能计量集抄技术更好地为电力系统和用户服务。大大提高了抄表效率和数据实时抄收的可靠性,方便实时监控,推动了电力系统自动化发展的进程,具有非常广阔的应用前景。
