第九章+電能計(jì)量遠(yuǎn)程自動(dòng)化抄表

第九章+電能計(jì)量遠(yuǎn)程自動(dòng)化抄表第一頁，共36頁。第一節(jié)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)一、電能計(jì)量抄表的幾種形式

1.手工抄表方式：抄表員攜帶紙和筆到現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)用戶電能表的讀數(shù)計(jì)算電費(fèi)。

2.本地自動(dòng)抄表方式：采用攜帶方便、操作簡(jiǎn)單可靠的抄表設(shè)備到現(xiàn)場(chǎng)完成自動(dòng)抄表功能。

3.移動(dòng)式自動(dòng)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(dá)用戶現(xiàn)場(chǎng)，在附近一定的距離內(nèi)能自動(dòng)抄回電能數(shù)據(jù)。

4.預(yù)付費(fèi)電能計(jì)量方式：通過磁卡或IC卡和預(yù)付費(fèi)電能表相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)用戶先交錢,購(gòu)回一定電量,當(dāng)用完這部分電量后自動(dòng)斷電的管理方法。

5.遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表方式：采用低壓配電線、電話網(wǎng)、無線電、RS485或現(xiàn)場(chǎng)總線等多種通信媒體,結(jié)合電能表上的軟件和局內(nèi)計(jì)算機(jī)系統(tǒng).不必外出就可抄回用戶電能數(shù)據(jù)第二頁，共36頁。第一節(jié)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)二、電量遠(yuǎn)程傳輸通信信道國(guó)內(nèi)自動(dòng)采集系統(tǒng)采用的遠(yuǎn)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(jì)量點(diǎn)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。第三頁，共36頁。第一節(jié)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)表9-1遠(yuǎn)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，但一次性投入后可長(zhǎng)期使用成本較低成本較低成本低成本低運(yùn)行維護(hù)維護(hù)費(fèi)用低，電力公司自主維護(hù)維護(hù)費(fèi)用較低，受他人制約維護(hù)費(fèi)用較低，電力公司自主維護(hù)按流量收費(fèi)，運(yùn)行成本高，受他人制約按條收費(fèi)，運(yùn)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(yùn)行，安全性高無線專網(wǎng)安全性較高專網(wǎng)運(yùn)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(fù)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(shí)時(shí)性二層通信，網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性強(qiáng)輪詢工作方式，速率低，實(shí)時(shí)性差輪詢工作方式，實(shí)時(shí)性差并發(fā)工作，有傳輸延時(shí)，實(shí)時(shí)性較差實(shí)時(shí)性差第四頁，共36頁。第一節(jié)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)

自動(dòng)化抄表的關(guān)鍵技術(shù)是電量遠(yuǎn)程傳輸通信信道。按照通信方式的不同，遠(yuǎn)程自動(dòng)化抄表系統(tǒng)可以分成多種型。

遠(yuǎn)程抄表技術(shù)按通信介質(zhì)分：有線的遠(yuǎn)程抄表和無線的遠(yuǎn)程抄表。

按通信手段分：載波式遠(yuǎn)程抄表和總線式遠(yuǎn)程抄表。目前有線的遠(yuǎn)程抄表廣泛使用的是公用電話自動(dòng)化抄表和無線抄表通過各種通信形式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化抄表。

第五頁，共36頁。第一節(jié)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)1.有線遠(yuǎn)程自動(dòng)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)管理微機(jī)。它們之間通過RS232接口相連；另一部分是位于用戶端以遠(yuǎn)程終端為主機(jī),以各電能表數(shù)據(jù)處理模塊為分機(jī)的主從總線型單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)。第六頁，共36頁。第一節(jié)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)2.無線遠(yuǎn)程自動(dòng)化抄表常用的無線遠(yuǎn)程自動(dòng)化抄表系統(tǒng)是通過無線電臺(tái)遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)的，其結(jié)構(gòu)如8-7圖所示。第七頁，共36頁。第一節(jié)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)

三、遠(yuǎn)程自動(dòng)化抄表系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)1.遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)組成遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)主要包括中央信息處理機(jī)、抄表集中器、抄表中繼器和采集器四部分功能。2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第八頁，共36頁。第一節(jié)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)四、電能采集與傳輸方式

1.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.電能的采集與傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)方案：根據(jù)我國(guó)目前的用電特點(diǎn)，設(shè)計(jì)方案主要針對(duì)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(jì)方案，其余參見課本。第九頁，共36頁。第一節(jié)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)（1）大電力用戶：

對(duì)大電力用戶，供電企業(yè)普遍建立了負(fù)荷管理系統(tǒng)?；旧隙季哂羞h(yuǎn)程抄表功能。實(shí)現(xiàn)方式為多功能電能表記錄有關(guān)數(shù)據(jù)，通過RS485總線將信息傳遞到負(fù)荷管理中心,再通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳至數(shù)據(jù)處理中心。

第十頁，共36頁。第一節(jié)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)（2）中小電力用戶：

對(duì)中小電力用戶，具有獨(dú)立變壓器而又不具備安裝負(fù)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(jìn)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。第十一頁，共36頁。第二節(jié)自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)

通訊技術(shù)在遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的作用：一方面，自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的設(shè)備借助于通信線路的連接成為了相互間可以互通信息的關(guān)聯(lián)對(duì)象。另一方面，為實(shí)現(xiàn)智能化的目標(biāo)，確保信息的完整和準(zhǔn)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(jī)）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。第十二頁，共36頁。第二節(jié)自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)一、上行通道1．有線電話網(wǎng)通信方式自動(dòng)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(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?，在主站和每臺(tái)綜合變臺(tái)區(qū)分別放置一條帶號(hào)的電話線，自動(dòng)抄表系統(tǒng)主站通過有線的電話網(wǎng)來完成對(duì)集中器數(shù)據(jù)的傳輸。優(yōu)點(diǎn)：投資小、施工簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、運(yùn)行成本低。缺點(diǎn)：通信線路故障率高、易遭雷擊、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性差等。第十三頁，共36頁。第二節(jié)自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)2.GSM/GPRS無線通信方式自動(dòng)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(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?，每臺(tái)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(dòng)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(duì)集中器數(shù)據(jù)的傳輸。優(yōu)點(diǎn)：無需另外布線，安裝方便，不易遭受外界破壞，GPRS模式可實(shí)現(xiàn)抄表數(shù)據(jù)主動(dòng)上報(bào)，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性高。缺點(diǎn)：受GPRS信號(hào)影響大，特別是在山區(qū)信號(hào)不穩(wěn)定時(shí)對(duì)抄表影響較大。第十四頁，共36頁。第二節(jié)自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)幾種用于自動(dòng)抄表系統(tǒng)的遠(yuǎn)傳通信方式的性能比較通信方式運(yùn)行成本覆蓋范圍傳輸速度（Kb/s）操作方式實(shí)時(shí)性GPRS較低全國(guó)13.4-53.6并行高PSTN較低全國(guó)56輪詢差A(yù)DSL較高全國(guó)512輪詢高GSM較低全國(guó)14.4并行差光纖高區(qū)域高并行高第十五頁，共36頁。第二節(jié)自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)二、下行通道1.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(shí)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)點(diǎn)：所需連接少，一般只需一根3芯電纜，實(shí)現(xiàn)成本低，連線簡(jiǎn)單。并行接口的優(yōu)點(diǎn)：傳輸速率高第十六頁，共36頁。第二節(jié)自動(dòng)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(gè)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。第十七頁，共36頁。第二節(jié)自動(dòng)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(hào)只能分時(shí)在兩個(gè)方向傳輸，不能同時(shí)雙向傳輸，所以稱之為半雙工方式。在待命狀態(tài)時(shí)，A、B均處于接收方式，以便隨時(shí)響應(yīng)對(duì)方的呼叫，組成一個(gè)單方向傳輸?shù)耐ㄐ啪€路。第十八頁，共36頁。第二節(jié)自動(dòng)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(hào)傳輸線，A、B方可以同時(shí)發(fā)送和接收。顯然，為了實(shí)現(xiàn)這種全雙工傳輸，兩方的資源必須完全獨(dú)立，雙方的發(fā)送器和接收器均須獨(dú)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(shí)現(xiàn)真正的雙工通信。第十九頁，共36頁。第二節(jié)自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)2．低壓載波通信（1）窄帶通信技術(shù)電力線窄帶通信技術(shù)：帶寬限定在3～500kHz、通信速率小于1Mb/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(diǎn)：雖然去噪能力不強(qiáng)，但通過載波芯片外部濾波電路的彌補(bǔ)使得窄帶載波通信技術(shù)在電力線模擬通信上已達(dá)到實(shí)用的標(biāo)準(zhǔn)，并能夠做到跨相位甚至跨變壓器通信。技術(shù)簡(jiǎn)單、成本低廉且容易實(shí)現(xiàn)在傳輸速率要求不高、距離短、數(shù)據(jù)量不大的場(chǎng)合應(yīng)用廣泛。第二十頁，共36頁。第二節(jié)自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)（2）擴(kuò)展頻譜通信技術(shù)擴(kuò)展頻譜通信技術(shù)：用來傳輸信息的射頻帶寬遠(yuǎn)大于信息本身的帶寬，通過編碼及調(diào)制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)頻帶的擴(kuò)展，在信號(hào)接收端進(jìn)行相應(yīng)的解調(diào)及解擴(kuò)來恢復(fù)傳輸信號(hào)目前電力線擴(kuò)頻通信技術(shù)主要有:直接序列擴(kuò)頻（DSSS）、線性調(diào)頻(Chirp)、跳頻(FH)和跳時(shí)(TH)以及以上方式的組合應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，可進(jìn)行多址通信，抗多徑干擾能力強(qiáng)，能在很大程度上克服電力線上大幅衰減、強(qiáng)干擾的缺陷。第二十一頁，共36頁。第二節(jié)自動(dòng)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（OFDM）技術(shù)要求各頻率的信號(hào)相位彼此正交，然后再用IFFT算法疊加為一個(gè)載波信號(hào)傳輸出去，在接受端再用FFT算法還原為各頻點(diǎn)的數(shù)據(jù)，再合并為1個(gè)完整字節(jié)，完成一次完整的發(fā)送和接受。第二十二頁，共36頁。第二節(jié)自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)三、對(duì)通信信道的要求為了實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)對(duì)高級(jí)計(jì)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(jià)、運(yùn)行維護(hù)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。第二十三頁，共36頁。第三節(jié)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例一、低壓配電線載波實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(gè)配電變壓器范圍內(nèi)，連接每個(gè)用戶的配電線實(shí)際上也組成了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)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。第二十四頁，共36頁。第三節(jié)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例二、低壓遠(yuǎn)程抄表的結(jié)構(gòu)、原理和功能

（1）結(jié)構(gòu)：低壓遠(yuǎn)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(jì)算網(wǎng)絡(luò)。第二十五頁，共36頁。第三節(jié)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例（2）原理工作原理是遠(yuǎn)程電能表通過接口適配器將電能表的數(shù)據(jù)傳向主站雙向終端機(jī)。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(tái)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)工作站。主站后置機(jī)將電能數(shù)據(jù)與用電處的前置機(jī)通過市話程控網(wǎng)絡(luò)定點(diǎn)發(fā)送，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器間的通信。前置計(jì)算機(jī)記錄數(shù)據(jù)并備份存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行決策分析。第二十六頁，共36頁。第三節(jié)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例（1）遠(yuǎn)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(jī)械記錄完全一致；2）有接收遙測(cè)指令進(jìn)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(dòng)保留三個(gè)月的最大需量；5）能顯示年、月、日、星期、時(shí)，也能人工設(shè)置；6）能在當(dāng)?shù)鼐帉懕碛?jì)的各種參數(shù)，能設(shè)置總峰、谷、平時(shí)段，能設(shè)置電能表盤轉(zhuǎn)數(shù)，脈沖輸出個(gè)數(shù)；7）失電存貯數(shù)據(jù)累計(jì)時(shí)間>5年。第二十七頁，共36頁。第三節(jié)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例（2）主站端采集軟件功能1）正點(diǎn)和隨機(jī)抄表；2）所有電能表可同時(shí)在月末零點(diǎn)凍結(jié)數(shù)據(jù)，即做到月末零點(diǎn)抄表；3）抄收總電量、分時(shí)電量、最大需量、無功電量；4）定點(diǎn)和隨機(jī)查詢；5）遙測(cè)的電量數(shù)據(jù)以文件方式存放在負(fù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上。第二十八頁，共36頁。第三節(jié)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例（3）終端程序的主要功能

1）接受數(shù)據(jù)；2）查詢：隨機(jī)查詢當(dāng)月遠(yuǎn)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(yuǎn)方抄表的有功電量（總、峰、平、谷）按月份以圖形方式直觀顯示?？娠@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(jìn)行自動(dòng)核算。第二十九頁，共36頁。第三節(jié)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例（4）通信程序設(shè)計(jì)

通信程序框圖如圖8-13所示。按照通信規(guī)約，每個(gè)通信項(xiàng)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。第三十頁，共36頁。第四節(jié)電能計(jì)量網(wǎng)關(guān)及計(jì)量系統(tǒng)一、確定電量關(guān)口的原則電量關(guān)口劃分原則是：（1）以產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)為界限，建立網(wǎng)級(jí)電力市場(chǎng)界面，以達(dá)到統(tǒng)計(jì)電量，結(jié)算電費(fèi)的目的，為商業(yè)化運(yùn)營(yíng)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(jí)