低压集抄系统的现状与管理分析|低压集抄系统

　　摘要：低压电力用户集抄系统是近年来我国发展十分迅速的智能化电能表抄表、采集系统。该系统通过对低压电力客户集中自动抄表，实现远程自动抄表功能。本文归纳了低压用户集中抄表系统的基本结构，简要分析由专线、无线电、电力线载波等信道构成的集中抄表系统的发展过程和特点。根据目前使用情况，提出低压电力集中抄表系统推广应用中有待解决的系统规划设计、传输规约和配电网络资源管理等问题。
　　关键词：用电计量管理；电力载波；自动化；集中抄表
　　中图分类号：TM933.22+7 文献标识码：A
　　1概述
　　为满足居民对生活用电的需求，不断提高供电服务质量，电力企业正在对城镇居民住宅实施一户一表工程，以提高用户用电的安全可靠性和收费的准确、合理性。一户一表的实施给电力企业增加了大量的工作量，一个中等城市户表数可达数十万台之多，除配电线路改造外，更有大量的抄表收费工作。如靠抄表员登门抄表和收费既要化费大量的人力和时间，给用户带来诸多不便，而且抄录的数据在时间上离散性大、准确度低，给用电管理带来很大困难。为此，近年来不少科研和制造部门在吸收国外先进技术的基础上，在供电企业的配合下，研制生产了不同方式的低压用户集中抄表系统。采用远方集中抄表技术、银行划拨收费的方式完成抄表、收费工作，给供电企业和广大用户提供了简捷、准确的收缴电费手段。抄录数据的准确性和同时性，又给用电管理、分析、监察、线损计算提供了有效依据，提高了用电管理水平。随着技术的进步和经济的发展，远程集中抄表系统将进一步为用电管理提供良好的技术手段。
　　2系统构成和特点
　　低压抄表系统是将数据自动采集、传输和处理应用于用电管理系统中的一项技术。它从根本上克服了传统的人工抄表模式的弊端，给电能管理的现代化带来了新的希望。
　　寻求简单可靠的自动抄表方法，是仪表通信领域的重要研究内容。在通信媒体中，最受关注的还是电力线载波(PowerLineCarrier，PLC)通信，这是由于PLC线路遍布各地，从发电厂到各个居民家庭无所不至，不需重新布线，可以节省大量的人力物力。电力线载波通信是指将信息调制为高频信号后叠加在电力线路上进行通信的技术，在同一变压器区域下，一个集中器采集若干个采集器或电能表的数据，构成一个基于电力线的通信网。利用低压电力线作为底层数据通道，不仅运行成本低，而且非常经济实用，低压集抄系统有以下几方面优点：
　　用电力线是属电力部门完全控制的通信信道，不必另外铺设通信信道；电力线是所有住房和建筑物的基础设施，以电力线作为通信信道可大大节省铺设；通信信道的投资；以电力线为通信信道可以灵活地实现即插即用。
　　远程集中抄表管理系统是基于现代微电子技术、计算机技术和通讯技术的高科技应用产品。低压集抄系统通过数据采集终端、智能抄表集中器等现场硬件设备和管理软件，利用先进的低压电力线载波技术，构成一套完整的集散型数据采集处理系统，从而完成大范围城乡居民电能表的远程自动抄收和管理。现阶段远程集中抄表系统的抄表管理中心和集中器间的数据传输信道主要为专用电话网，一些区域性(如小区物业管理)集中抄表系统的抄表管理中心和集中器间的数据传输可通过RS-485接口。国内目前针对低压集抄系统的设计方案大致有以下几种：
　　2.1RS485总线式抄表方案
　　系统特点：抄表系统由主站、集中器、采集终端、电表组成。系统的主站与集中器之间通过GPRS网络来进行远程通信（也可以通过配变终端级联），集中器与采集终端之间采用RS485总线通信方式组建抄表网络，数据采集终端通过RS485总线和电表连接。
　　突出特点：系统采用RS485专线通信，抄表速度快，通信可靠，可以保证每天24h的实时通信，是目前最稳定可靠的系统。适用于经常使用远程停送电功能，对电费回收率有特别高要求的供电管理部门。
　　计量方面：系统采用一体化的RS485表，电表计量精度高，通信的时候能直接读取电表的内存电能量数据，避免了电能量的二次计量。
　　适用范围：由于系统需要铺设通信线路，所以适用于电表集中安装、工程施工方便、容易铺设通信线路的小区，如新小区建议在建设过程中先附设通信线缆。
　　系统结构：RS485抄表的系统结构如图所示
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　图1
　　2.2电力线载波抄表方案
　　系统特点：抄表系统由主站、集中器、载波式电能表组成。系统的主站与集中器之间通过GPRS网络来进行远程通信（也可以通过配变终端级联），集中器与表计之间采用低压电力线载波通信方式组建抄表网络。
　　突出特点：系统采用电力线载波通信，无需架设额外的通信线路，载波表只需要接上电源即可，工程施工和日后的系统维护方便。适用那些对远程停送电实时性要求不高、电表分散、工程施工难度大的地方。
　　计量方面：系统采用一体化的电力线载波表，电表计量精度高，通信的时候直接读取电表的内存电能量数据，避免了电能量的二次计量。
　　适用范围：由于现场条件下电力线存在有断续的尖峰噪声干扰、负载阻抗随机变化和信号衰减强烈，因此电力线的通信条件非常恶劣。不同的时间，不同的地点，不同的调试方法，都有可能导致低压电力线载波通信实时性和可靠性有很大的差异。所以系统适用那些不需要远程停送电功能、月用电量少、电表特别分散、工程施工难度很大的乡镇、农村地区。
　　系统结构如图2所示
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　图2
　　2.3 RS485总线、电力线载波混合抄表方案
　　系统特点：抄表系统由主站、集中器、载波采集终端、电能表组成。系统的主站与集中器之间通过GPRS网络来进行远程通信（也可以通过配变终端级联），集中器与采集终端之间采用电力线载波通信，采集终端和表计之间RS485总线方式组建抄表网络。
　　突出特点：系统的集中器和采集终端间采用电力线载波通信，无需架设额外的通信线路，工程施工方便，采集终端通过通信线和电表连接。适用那些对远程停送电实时性要求不高、工程施工难度大、电表集中的旧居民小区。
　　适用范围：适用那些不需要远程停送电功能、电表有分散也有集中、工程施工难度较大的乡镇、农村地区。
　　RS485总线、低压电力线载波混合抄表方案系统结构图
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　图3
　　结合以上对集抄系统组建方案的探讨，我们可以看出每种方案均存在各自的优势和不足。在实际建设中，可以根据客观环境和用户重要性，采用不同的实施方案。对于实时性要求不高、集中装表的小区可采用RS485总线、低压电力线载波混合抄表方案；对于实时性要求不高、分散装表的小区可采用低压电力线载波抄表方案；对于有较高实时性要求、集中装表、允许明线敷设的小区可采用RS485总线抄表方案。
　　3 低压集抄系统的维护管理
　　很多地区集抄系统试点情况良好，但一推广抄表成功率就下降了。可见，维护管理很重要。当低压集抄系统用户量庞大的情况下维护工作也自然成倍数增加，单靠生产厂商进行维护是不现实的也会降低使用。
　　3.1 维护管理分级制
　　对主站、集中器、采集终端的维护，专业知识要求相对较高，最好有专职的维护人员，在计量中心设置相应的维护班，培训专职人员进行维护。对表计和485通信线，专业知识要求较低，故障点分散，考虑到时效性和交通费用，由当地装表员进行维护较合适。
　　3.2 日常维护程序
　　目前，一般规定每天抄一个冻结数。为了及时发现故障，主站和各镇区工作站应设专人对当天抄表数据进行复核，对抄表失败的应实时召测，实时召测无数据的就到现场查找原因，及时处理故障。对新增表计或更换的情况，应及时更新系统资料，才能正常运行。
　　3.3 常见故障类型
　　整个小区抄表失败，首先查看是否集中器与主站的通讯信道存在问题，其次考虑线路停电，查看停电通知。再次考虑SIM卡故障或集中器故障。集中在一幢楼抄表失败，考虑采集终端故障或表箱总开关被打开。更多的情况是分散在不同的采集终端下某些用户表抄表失败，一般是表计故障或485通信线接触不良，对于载波表可在负荷低的时候再召测。
　　4 有待解决的问题
　　目前，一些低压电力用户集中抄表系统已入网试运行2年多，从试运行的情况看，运行可靠性尚不能满足推广使用的需求。在推广应用时要重视影响数据传输质量的一些问题。
　　4.1 系统规划设计
　　低压电力用户的集中抄表，由于其涉及面广、采集的数据量大，目前处于初步试用阶段。一个地区的集中抄表系统与负荷管理、用电管理和配网管理等密切相关。在由点到面推广的过程中应做好系统的规划设计，要考虑系统的层次结构和相应的方案选择。
　　由于配电网上的干扰和信号传输衰减特性与配电网络结构、负载特性密切相关，且有明显的时域特性。因此，为了使电力线载波集中抄表系统在配电网络上能稳定可靠地运行，应在系统安装前对传输信号的电力网络的干扰特性进行测试，根据测试结果选择信号的传输频带在网上干扰较低的产品。个别配电网干扰较严重的用户，应采用专线。由于补偿电容器对高频信号造成很大衰减，安装的电力线载波设备应与补偿电容器有一定的距离。同时要注意同一中压网上的不同电力线载波设备的相互影响。
　　4.2 传输规约
　　低压电力用户集中抄表系统采集的电能数据量大，准确度要求高。因此为提高信息的传输效率，一般采用批次数据传输规约。对报文的传送采用冗余编码以提高检错和纠错能力。对于电力线载波通信，由于它的误码率较一般信道高，IEC正在制订的有关标准提出采用短帧传送，以提高传输成功率。
　　4.3 配电网络资源管理
　　国内目前的电力载波集中抄表系统中采用的调制技术主要有窄频和扩频两种方式，使用频带范围为7 kHz～400 kHz，几乎占用了国内电力线载波允许的整个频带。由于利用配电网作为通信资源正在受到供电企业、物业部门等广泛的关注，国内外正在研究将低压配电网作为高速数据信息传输通信网络。
　　结束语
　　低压电力集中抄表系统正在逐步推广应用，对系统读数的准确度和运行可靠性的要求越来越高。因此，要提高系统中各个设备和信道抗现场各种干扰的能力，并注意完善相关的维护管理，使低压电力集中抄表技术不断完善和提高。
　　参考文献
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　　[3]IEC 61000-3-8. Signaling on Low-Voltage Electrical Installation: Emission Level, Frequency Bands and Electromagnetic Disturbance Levels. 2003.
　　[4]荆蕾，刘美娟 低压电力集中抄表系统浅谈[M].烟台：烟台大学出版社，2009.