第九章+電能計量遠程自動化抄表

1、第九章第九章 電能計量遠程自動化抄表電能計量遠程自動化抄表第一節(jié)第一節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠程自動抄表系統(tǒng)第二節(jié)第二節(jié) 自動抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)自動抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)第三節(jié)第三節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)的應(yīng)用實例遠程自動抄表系統(tǒng)的應(yīng)用實例第四節(jié)第四節(jié) 電能計量網(wǎng)關(guān)及計量系統(tǒng)電能計量網(wǎng)關(guān)及計量系統(tǒng)第一節(jié)第一節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠程自動抄表系統(tǒng)一、電能計量抄表的幾種形式一、電能計量抄表的幾種形式 1.1.手工抄表方式：手工抄表方式：抄表員攜帶紙和筆到現(xiàn)場根據(jù)用戶電能表的讀數(shù) 計算電費。 2.2.本地自動抄表方式：本地自動抄表方式：采用攜帶方便、操作簡單可靠的抄表設(shè)備到 現(xiàn)場完成自動抄表功能。 3

2、.3.移動式自動抄表方式：移動式自動抄表方式：利用汽車裝載收發(fā)裝置和900MHz無線電技 術(shù)以及電表上的模件，不必到達用戶現(xiàn)場，在附近一定的距離內(nèi) 能自動抄回電能數(shù)據(jù)。 4.4.預(yù)付費電能計量方式：預(yù)付費電能計量方式：通過磁卡或IC卡和預(yù)付費電能表相結(jié)合,實 現(xiàn)用戶先交錢,購回一定電量,當(dāng)用完這部分電量后自動斷電的管 理方法。 5.5.遠程自動抄表方式：遠程自動抄表方式：采用低壓配電線、電話網(wǎng)、無線電、RS485或 現(xiàn)場總線等多種通信媒體,結(jié)合電能表上的軟件和局內(nèi)計算機系統(tǒng). 不必外出就可抄回用戶電能數(shù)據(jù)第一節(jié)第一節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠程自動抄表系統(tǒng)二、電量遠程傳輸通信信道二、電量遠程傳輸通信

3、信道 國內(nèi)自動采集系統(tǒng)采用的遠程通信方式主要有230MHz無線專網(wǎng)、GPRS、CDMA、光纖專網(wǎng)、PSTN等。其中采用較多的是230MHz無線專網(wǎng)和GPRS兩種方式。本地通信有電力線窄帶載波、RS-485、有線電視網(wǎng)絡(luò)、電力線寬帶載波等多種方式。其中，專用變壓器用戶及公用變壓器考核計量點的本地通信一般都采用RS-485總線方式，而低壓集抄主要采用電力線窄帶載波、RS-485總線，以及窄帶載波與RS-485混合組網(wǎng)的形式。第一節(jié)第一節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠程自動抄表系統(tǒng)表9-1遠程通信方式比較傳輸方式光纖專網(wǎng)230MHz中壓載波GPRS/CDMAGSM短信建設(shè)成本光纖建設(shè)及硬件設(shè)備成本高，但一次性

4、投入后可長期使用成本較低成本較低成本低成本低運行維護維護費用低，電力公司自主維護維護費用較低，受他人制約維護費用較低，電力公司自主維護按流量收費，運行成本高，受他人制約按條收費，運行成本高，受他人制約容量不受限制受限制受限制不受限制不受限制可靠性高速通信，可靠性好可靠性較差可靠性較差速率低，可靠性較差數(shù)據(jù)易丟失，可靠性差信息安全專網(wǎng)運行，安全性高無線專網(wǎng)安全性較高專網(wǎng)運行，安全性高安全性差安全性差影響因素完全不受電磁干擾和天氣影響易受電磁干擾，地形和天氣影響大受電網(wǎng)負荷和結(jié)構(gòu)影響大易受地形、天氣影響易受短信高發(fā)期擁堵影響實時性二層通信，網(wǎng)絡(luò)實時性強輪詢工作方式，速率低，實時性差輪詢工作方式，實

5、時性差并發(fā)工作，有傳輸延時，實時性較差實時性差第一節(jié)第一節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠程自動抄表系統(tǒng) 自動化抄表的關(guān)鍵技術(shù)是電量遠程傳輸通信信道。按照通信方式的不同，遠程自動化抄表系統(tǒng)可以分成多種型。 遠程抄表技術(shù)遠程抄表技術(shù) 按通信介質(zhì)分：按通信介質(zhì)分：有線的遠程抄表和無線的遠程抄表。 按通信手段分：按通信手段分：載波式遠程抄表和總線式遠程抄表。 目前有線的遠程抄表廣泛使用的是公用電話自動化抄表和無線抄表通過各種通信形式實現(xiàn)自動化抄表。 第一節(jié)第一節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠程自動抄表系統(tǒng) 1. 1.有線遠程自動化抄表有線遠程自動化抄表 該系統(tǒng)由兩部分組成，一部分是位于電力企業(yè)的數(shù)據(jù)讀取終端和電能數(shù)據(jù)管理

6、微機。它們之間通過RS232接口相連；另一部分是位于用戶端以遠程終端為主機,以各電能表數(shù)據(jù)處理模塊為分機的主從總線型單片機網(wǎng)絡(luò)。第一節(jié)第一節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠程自動抄表系統(tǒng)2.2.無線遠程自動化抄表無線遠程自動化抄表 常用的無線遠程自動化抄表系統(tǒng)是通過無線電臺遠傳數(shù)據(jù)的，其結(jié)構(gòu)如8-7圖所示。第一節(jié)第一節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠程自動抄表系統(tǒng) 三、遠程自動化抄表系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)三、遠程自動化抄表系統(tǒng)及結(jié)構(gòu) 1. 1.遠程自動抄表系統(tǒng)組成遠程自動抄表系統(tǒng)組成 遠程自動抄表系統(tǒng)主要包括中央信息處理機、抄表集中器、抄表中繼器和采集器四部分功能。 2. 2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第一節(jié)第一節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠

7、程自動抄表系統(tǒng)四、電能采集與傳輸方式四、電能采集與傳輸方式 1.1.電能采集與傳輸方式：電能采集與傳輸方式：集中式脈沖系統(tǒng)方式和分布式直接傳輸系統(tǒng)方式。 2. 2.電能的采集與傳輸?shù)脑O(shè)計方案：電能的采集與傳輸?shù)脑O(shè)計方案：根據(jù)我國目前的用電特點，設(shè)計方案主要針對大電力用戶、中小電力用戶、分散低壓用戶、集中低壓用戶和變電站關(guān)口表。 這里只介紹大電力用戶和中小電力用戶的設(shè)計方案，其余參見課本。第一節(jié)第一節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠程自動抄表系統(tǒng)（1 1）大電力用戶：）大電力用戶： 對大電力用戶，供電企業(yè)普遍建立了負荷管理系統(tǒng)?；旧隙季哂羞h程抄表功能。實現(xiàn)方式為多功能電能表記錄有關(guān)數(shù)據(jù)，通過RS485總線

8、將信息傳遞到負荷管理中心,再通過計算機網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳至數(shù)據(jù)處理中心。 第一節(jié)第一節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)遠程自動抄表系統(tǒng)（2 2）中小電力用戶：）中小電力用戶： 對中小電力用戶，具有獨立變壓器而又不具備安裝負荷管理終端的用戶，可以裝設(shè)專用的帶有內(nèi)置MODEM的集中器。安裝全電子式電能表,在每只表加裝具有通信接口的數(shù)據(jù)采集記錄模塊,電能表與集中器之間可以通過接口進行數(shù)據(jù)傳輸,集中器通過內(nèi)置的MODEM再將數(shù)據(jù)通過市話網(wǎng)以有線的方式傳至數(shù)據(jù)處理中心。第二節(jié)第二節(jié) 自動抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)自動抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù) 通訊技術(shù)在遠程自動抄表系統(tǒng)中的作用：一方面，自動抄表系統(tǒng)中的設(shè)備借助于通信線路的連接

9、成為了相互間可以互通信息的關(guān)聯(lián)對象。另一方面，為實現(xiàn)智能化的目標，確保信息的完整和準確，又必須依托合理的通信網(wǎng)絡(luò)以及可靠的通信技術(shù)。 通信信道分為上行信道和下行信道。上行信道為主站（即中央信息處理機）與集中器之間的通信線路，下行信道是指集中器與數(shù)量龐大的電能表之間的通信線路。第二節(jié)第二節(jié) 自動抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)自動抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)一、上行通道一、上行通道1有線電話網(wǎng)通信方式有線電話網(wǎng)通信方式 自動抄表系統(tǒng)的主站與集中器的通信采用有線的有線電話網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?，在主站和每臺綜合變臺區(qū)分別放置一條帶號的電話線，自動抄表系統(tǒng)主站通過有線的電話網(wǎng)來完成對集中器數(shù)據(jù)的傳輸。 優(yōu)點：

10、投資小、施工簡單、維護方便、運行成本低。 缺點：通信線路故障率高、易遭雷擊、數(shù)據(jù)實時性差等。第二節(jié)第二節(jié) 自動抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)自動抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)2.GSM/GPRS無線通信方式無線通信方式 自動抄表系統(tǒng)的主站與數(shù)據(jù)集中器的通信采用無線的GPRS網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ欧绞剑颗_集中器內(nèi)放置一張GSM卡。集中器通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)自動將數(shù)據(jù)傳輸至主站或由主站通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)完成對集中器數(shù)據(jù)的傳輸。 優(yōu)點：無需另外布線，安裝方便，不易遭受外界破壞，GPRS模式可實現(xiàn)抄表數(shù)據(jù)主動上報，數(shù)據(jù)實時性高。 缺點：受GPRS信號影響大，特別是在山區(qū)信號不穩(wěn)定時對抄表影響較大。第二節(jié)第二節(jié)

11、 自動抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)自動抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù) 幾種用于自動抄表系統(tǒng)的遠傳通信方式的性能比較通信方式 運行成本 覆蓋范圍 傳輸速度（Kb/s）操作方式 實時性GPRS較低全國13.4-53.6并行高PSTN較低全國56輪詢差A(yù)DSL較高全國512輪詢高GSM較低全國14.4并行差光纖高區(qū)域高并行高第二節(jié)第二節(jié) 自動抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)自動抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)二、下行通道二、下行通道1.電能表串行通信接口電能表串行通信接口按照數(shù)據(jù)傳送方式的不同，可分為并行傳輸和串行傳輸。并行傳輸：將傳送數(shù)據(jù)的各位同時在總線上傳輸；串行通信：將數(shù)據(jù)一位接一位地傳輸。兩種接口的比較：串行接口的優(yōu)

12、點：所需連接少，一般只需一根3芯電纜，實現(xiàn)成本低，連線簡單。并行接口的優(yōu)點：傳輸速率高第二節(jié)第二節(jié) 自動抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)自動抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)串行通信的傳送方式串行通信的傳送方式單工方式、半雙工方式和全雙工方式。（1）單工方式 這種方式只允許數(shù)據(jù)按一個固定的方向傳送。A方只能發(fā)送數(shù)據(jù)，叫發(fā)送器；B方只能接收數(shù)據(jù)，叫接收器。數(shù)據(jù)只能從發(fā)送器A傳到接收器B，不具備反向傳送或接收的能力。第二節(jié)第二節(jié) 自動抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)自動抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)（2）半雙工方式 數(shù)據(jù)傳輸方式是數(shù)據(jù)既能從A傳到B，也能從B傳到A。因此，A、B方均充當(dāng)收發(fā)器，由于AB間只有一根數(shù)據(jù)線，信號只能分

13、時在兩個方向傳輸，不能同時雙向傳輸，所以稱之為半雙工方式。在待命狀態(tài)時，A、B均處于接收方式，以便隨時響應(yīng)對方的呼叫，組成一個單方向傳輸?shù)耐ㄐ啪€路。第二節(jié)第二節(jié) 自動抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)自動抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)（3）全雙工方式 A、B方都是收發(fā)器，且由于相互之間有兩根信號傳輸線，A、B方可以同時發(fā)送和接收。顯然，為了實現(xiàn)這種全雙工傳輸，兩方的資源必須完全獨立，雙方的發(fā)送器和接收器均須獨立，數(shù)據(jù)通道須完全分開。這樣，在A、B方控制邏輯的協(xié)調(diào)下，才可以實現(xiàn)真正的雙工通信。第二節(jié)第二節(jié) 自動抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)自動抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)2低壓載波通信低壓載波通信（1）窄帶通信技術(shù)）窄帶

14、通信技術(shù) 電力線窄帶通信技術(shù)：帶寬限定在3 500 kHz、通信速率小于1 Mb /s 的電力線載波通信技術(shù)。 常見的有鍵控頻移（FSK）、鍵控幅移(ASK)、鍵控相移(PSK)和Chirp跳頻等。 優(yōu)點：雖然去噪能力不強，但通過載波芯片外部濾波電路的彌補使得窄帶載波通信技術(shù)在電力線模擬通信上已達到實用的標準，并能夠做到跨相位甚至跨變壓器通信。 技術(shù)簡單、成本低廉且容易實現(xiàn)在傳輸速率要求不高、距離短、數(shù)據(jù)量不大的場合應(yīng)用廣泛。第二節(jié)第二節(jié) 自動抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)自動抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)（2）擴展頻譜通信技術(shù)）擴展頻譜通信技術(shù) 擴展頻譜通信技術(shù)：用來傳輸信息的射頻帶寬遠大于信息本身的帶

15、寬，通過編碼及調(diào)制技術(shù)來實現(xiàn)頻帶的擴展，在信號接收端進行相應(yīng)的解調(diào)及解擴來恢復(fù)傳輸信號 目前電力線擴頻通信技術(shù)主要有: 直接序列擴頻（DSSS）、線性調(diào)頻( Chirp)、跳頻( FH) 和跳時( TH) 以及以上方式的組合應(yīng)用。 優(yōu)點：抗干擾能力強，可進行多址通信，抗多徑干擾能力強，能在很大程度上克服電力線上大幅衰減、強干擾的缺陷。第二節(jié)第二節(jié) 自動抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)自動抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)（3）正交頻分復(fù)用載波技術(shù)）正交頻分復(fù)用載波技術(shù) 正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)要求各頻率的信號相位彼此正交，然后再用IFFT算法疊加為一個載波信號傳輸出去，在接受端再用FFT算法還原為各頻點的數(shù)

16、據(jù)，再合并為1個完整字節(jié)，完成一次完整的發(fā)送和接受。第二節(jié)第二節(jié) 自動抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)自動抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)三、對通信信道的要求三、對通信信道的要求 為了實現(xiàn)智能電網(wǎng)對高級計量系統(tǒng)的要求，通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要從用電信息采集、為用戶提供增值服務(wù)的需求出發(fā)，從數(shù)據(jù)量、帶寬要求、通信可靠性、地理環(huán)境的適應(yīng)性、工程造價、運行維護工作量、建設(shè)周期等要素角度考慮，因地制宜，合理選擇信道。第三節(jié)第三節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)的應(yīng)用實例遠程自動抄表系統(tǒng)的應(yīng)用實例一、低壓配電線載波實現(xiàn)遠程抄表一、低壓配電線載波實現(xiàn)遠程抄表 以低壓配電網(wǎng)為通信信道的電力載波集中抄表系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上是以配電變壓器為單元，在一個配電

17、變壓器范圍內(nèi)，連接每個用戶的配電線實際上也組成了一個網(wǎng)絡(luò)。這個網(wǎng)絡(luò)不但可以傳輸電能，同樣也可以傳輸信息，這就是低壓電力載波數(shù)據(jù)傳輸方式。用在轉(zhuǎn)換過程中的設(shè)備稱之為配電線調(diào)制解調(diào)器，它一般直接與集中抄表設(shè)備制成一體，采用移頻鍵控方式。第三節(jié)第三節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)的應(yīng)用實例遠程自動抄表系統(tǒng)的應(yīng)用實例二、低壓遠程抄表的結(jié)構(gòu)、原理和功能二、低壓遠程抄表的結(jié)構(gòu)、原理和功能 （1 1）結(jié)構(gòu)：）結(jié)構(gòu)：低壓遠程抄表的原理框圖如圖8-12所示，主要由三大部分組成，即用戶端、主站端和用電處計算網(wǎng)絡(luò)。第三節(jié)第三節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)的應(yīng)用實例遠程自動抄表系統(tǒng)的應(yīng)用實例（2 2）原理）原理 工作原理是遠程電能表通過接

18、口適配器將電能表的數(shù)據(jù)傳向主站雙向終端機。 主站與用電處連接可采用Novell網(wǎng)絡(luò),裝載通信軟件，各自設(shè)置一臺網(wǎng)絡(luò)計算機工作站。 主站后置機將電能數(shù)據(jù)與用電處的前置機通過市話程控網(wǎng)絡(luò)定點發(fā)送，實現(xiàn)服務(wù)器間的通信。前置計算機記錄數(shù)據(jù)并備份存儲歷史數(shù)據(jù)，以便進行決策分析。第三節(jié)第三節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)的應(yīng)用實例遠程自動抄表系統(tǒng)的應(yīng)用實例（1） 遠程電能表的主要功能遠程電能表的主要功能 1）記錄有功電量和無功電量，數(shù)值與機械記錄完全一致； 2）有接收遙測指令進行“凍結(jié)” 功能，“凍結(jié)” 后存貯當(dāng)前電 能表指示數(shù)； 3）可在顯示器上顯示總、峰、平、谷電量； 4）記錄本月的最大需量，月底自動保留三個月的

19、最大需 量； 5）能顯示年、月、日、星期、時，也能人工設(shè)置； 6）能在當(dāng)?shù)鼐帉懕碛嫷母鞣N參數(shù)，能設(shè)置總峰、谷、平時 段，能設(shè)置電能表盤轉(zhuǎn)數(shù)，脈沖輸出個數(shù) ； 7）失電存貯數(shù)據(jù)累計時間5年。第三節(jié)第三節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)的應(yīng)用實例遠程自動抄表系統(tǒng)的應(yīng)用實例（2 2）主站端采集軟件功能）主站端采集軟件功能 1）正點和隨機抄表； 2）所有電能表可同時在月末零點凍結(jié)數(shù)據(jù)，即做到月 末零點抄表； 3）抄收總電量、分時電量、最大需量、無功電量； 4）定點和隨機查詢； 5）遙測的電量數(shù)據(jù)以文件方式存放在負控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò) 服務(wù)器上。第三節(jié)第三節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)的應(yīng)用實例遠程自動抄表系統(tǒng)的應(yīng)用實例（3 3）終端

20、程序的主要功能）終端程序的主要功能 1）接受數(shù)據(jù)； 2）查詢：隨機查詢當(dāng)月遠方抄表的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及用戶用 電資料； 3）分析：以用戶為單位，將本年度遠方抄表的有功電 量（總、峰、平、谷）按月份以圖形方式直觀顯 示。可顯示為直方圖、折線圖、餅圓圖等； 4）核算：利用系統(tǒng)抄回的數(shù)據(jù)，進行自動核算。第三節(jié)第三節(jié) 遠程自動抄表系統(tǒng)的應(yīng)用實例遠程自動抄表系統(tǒng)的應(yīng)用實例（4 4）通信程序設(shè)計）通信程序設(shè)計 通信程序框圖如圖8-13所示。按照通信規(guī)約，每個通信項目都有各自的命令字，各通信子程序盡管處理各異，但基本流程相似。第四節(jié)第四節(jié) 電能計量網(wǎng)關(guān)及計量系統(tǒng)電能計量網(wǎng)關(guān)及計量系統(tǒng)一、確定電量關(guān)口的原則一、確定電量關(guān)口的原則電量關(guān)口劃分原則是：電量關(guān)口劃分原則是： （1）以產(chǎn)權(quán)分界點為界限，建立網(wǎng)級電力市場界面，以 達到統(tǒng)計電量，結(jié)算電費的目的，為商業(yè)化運營奠 定基礎(chǔ)。 （2）以電量關(guān)口為基礎(chǔ)，規(guī)范管理線損，公平分配網(wǎng)級 電力市場公司的利益。 （3）以適合于商業(yè)化運營的、規(guī)范化的經(jīng)濟方式核算。第四節(jié)第四節(jié) 電能計量網(wǎng)關(guān)及計量系統(tǒng)電能計量網(wǎng)關(guān)及計量系統(tǒng)網(wǎng)級電力市場電量關(guān)口示意如圖網(wǎng)級電力市場電量關(guān)口示意如圖8-148-14所示：所示：第四節(jié)第四節(jié) 電能計量網(wǎng)關(guān)及計量系統(tǒng)電能計量網(wǎng)關(guān)及計量系統(tǒng)二、電量關(guān)口對電能計量裝置的要求二、電量關(guān)口對電能計量