基于智能化环境下低压电力客户远程集中自动抄表系统的实现
时间： 2021-07-01
发布人：范曼曼
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：在智能化、自动化、信息化的环境背景下，设计一种低压电力客户远程集中自动抄表系统，取代了人工抄表的复杂，提高了抄表的准确率，防止了错抄与漏抄的可能。在集中器中加入电子式单项载波信号，对用户的用电情况进行统计，从而远程集中自动抄表的功能。
关键词：智能环境；低压电力；远程集中；自动抄表
1扩频通信技术
扩频通信技术传输信号的带宽比本身的带宽更大，信息容量公式为：C=W×Log 2(1+S/N)，C表示信道容量，提高信道容量有两种方法，加大带宽或者提高信噪比，信噪比是指公式中的S/N。当信道达到一定容量后，增加信号的带宽会降低信噪比，当加到一定数值之后信噪比也会逐渐降低。扩频通信技术的主要思想就是将宽带传输技术与信噪比进行置换，扩频通信技术中，包含了直接序列扩频通信、码分多址直序扩频通信，在低压电力客户远程集中超标系统设计中，使用的就是直接序列罗占频谱通信，如发射系统流程如图1所示。
图1发射系统与接收系统
2集中自动抄表总体设计
图2电子线载波集抄系统结构图
一个完整的通讯监测系统需要借助电力线载波技术通信完成，实现远程集中抄表，用户终端中有普通电子式电能表、脉冲表，可以对用户的用电数据进行采集，利用电力线载波通讯的方式将数据传导集中器中，在本研究中，远程控制集中抄表系统是以电子式载波表作为载体，实现的集中抄表系统，在智能化的发展背景下，传统的人工抄表形式已经被完全取代。图2集中器的位置位于配电变压器的附近，需要采集所有客户的用电数据并进行储存，集中器需要对主站的要求进行执行，转发主站发给用户的命令，对380V配电变压器附近所有客户的电表进行管理，集中器作为整个系统的灵魂，是用户与主站进行沟通的纽带，每一个变压器中都需要配置一个集中器才能够完成基本的功能。
3电子式载波表的设计原理
载波表的组成原理如图3所示。通过电压及电流采样电路对客户的用电情况进行取样，得到客户的电流样值；电能计量模块是计算用户的用电量，并将用电量转换成脉冲，微处理器对脉冲进行存储后再反馈给显示电路；电力线载波电路将微处理器中的用户用电量进行信号扩展，通过电力线馈送到低压电力线中，然后再传输到集中器；电力线耦合电主要是用来接收集中器的DPSK信号，并将DPSK信号转换成二进制信号，再将其发送到微处理器中进行处理。在实现集中抄表的过程中，电能计量与载波通信是主要的两大因素，在本研究中，电子式单项载波表有性能优越的微处理器，采用了0.35um的混合CMOS制造工艺，内至高精度数字多功能电路，计量的进度达到了1000:1的范围。并且具有防窃电的功能，内置计量电路、频率测量电路以及增强式微处理器等，都是远程集中自动抄表系统的特点。
图3 载波表组成原理
4低压电力客户远程集中自动抄表管理平台的设计
4.1抄表软件功能模块
对于集中器而言，主站抄表的一切活动都要以集中器为中心，系统的运行实际上就是对集中器的运行，通过集中器实现数据的控制，当用户的数据传导数据库中系统会对原始的数据进行处理。如图4所示。
4.2低压电力客户远程集中自动抄表功能
管理中心用于保存所有用户的用电量数据，并进行累积与费用的计算，管理中心不仅能够对用户的用电数据进行抄表与管理，还可以对用户的电表运行状态进行监控，以保证系统的正常运行。关于用户远程集中自动抄表的功能有：（1）设置：远程集中自动抄表功能可以对用户的参数进行集中设置，在集中器中进行设置抄表的周期以及间隔的时间等，预防没有权限的人员进行操作；（2）远程抄表：根据设置的抄表时间周期以及自动抄收周期，对用户的电能表数据进行实施远程监控；（3）校时：以主站时间为准逐级进行，保证系统时间的准确性；（4）检测：主站可以检测设备以及电能表的运行状态，如果出现系统异常可以会出现报警警告；（5）远程控制用电：根据用户实际的用电情况向主站发送命令，比如送电命令或断电命令，通过远程控制能够切断用户的异常用电，同时也能起到远程送电的功能；（6）数据存储：可以对用户终端的所有数据进行处理，包括定时表底、冻结表底、历史表底等数据，绘制用电的状态并自动生成报表；（7）数据安全：设置密码使用系统管理，对系统设置禁止访问的权限，禁止一切没有经过授权的人员进入系统；（8）自动诊断：系统可以及时反馈出系统故障、用电量异常的行为；（9）与营销系统对接：与电力公司的系统进行互联，将用户所用的电量直接转入到电力公司的营销系统中，代替了人工来回传递的方式，在不影响营销的情况下实现系统功能的对接能够提高效率与经济效率。
图4 抄表软件功能模块数数据流向
4.3低压电网远程集中抄表项目实例分析
某市城镇与农村人口比例为2：3，在2010年之前，只有3座220kv变电站，在2015~2016年之间，市电业局投资了6亿进行电力建设，2016上半年，已有8座220kv变电站和20座110kv变电站，到了2016年年底，投资了一座500kv的变电站，截止到2018年底，共有10座220kv、25座110kv的变电站，同时对全市的城网进行了改造，累积7.8亿对农村进行了大范围农网改造，让农民的用电得到了一定的改善。根据该市低压电网的特点以及发展现状进行分析，远程集中抄表项目集中采用电子式电能表。
项目简称之后要进行投运使用，对该地区的实际运行情况进行检测，结果如表1所示。
表1远程集中抄表项目投运前后数据对比
从表1结果进行分析，停电时间、停电次数与电费回收率在投入远程集中抄表项目后都得到有效的降低。传统抄表每人要抄表1500户/月，每月费用按4000元算，按照48000户的用电户数，占用的人力与财力都非常大；投入远程集中抄表项目的资金约为180万元，供电企业大概投入80万元的安装与调试费用即可，使用专门的技术人员对系统进行管理与控制，大概8~10人即可。运行低压电网远程集中抄表项目以来，供电企业增加电量是没有投入运营的百分之20，投入前的停电时间为210mins，投入项目后平均停电时间约为3.52mins，经营成本降低了将近60万元，并且会逐渐降低。用户能够享受到高质量的电能，企业能够收获明显的经济效益，可见远程集中抄表项目是一项非常有意义的项目。
5安科瑞远程集中自动抄表系统的介绍及应用
5.1系统简介
系统为B/S架构，主要包括前端管理网站和后台集抄服务，配合公司的预付费电表DDSY1352和DTSY1352系列以及多用户计量箱ADF300L系列，实现电能计量和电费管理等功能。
5.2系统功能
AcrelCloud-3200预付费水电云平台由云平台-网关-预付费电能表组成，通过通信网络完成系统到表的充值、查询、监控、控制及短信报警等功能。
本系统适用于一些大集团和大物业，往往需要将多个物业环境、分散于各地的物业集中式收费和管理，面临着数据公网传输，财务操作分散，在线支付，总部财务扎口等复杂的需求。
远程集中抄表：抄表信息通过网关实时上传到云平台，快速便捷，免去人工抄表。
远程售电:财务集中管理，电量实时下发，并比对充值次数防止作弊，方便快捷。
能耗分析:用户和管理员都可查询预付费表或管控表每天的用能状况；可提供能耗分析+财务轨迹一体式综合管理报表，包含用户表的能耗、财务数据、能耗和财务的期初期末值等数据。
在线支付:商户可以通过小程序或者微信公众号实现在线自助充值水电费，也可以实时关注商铺用水用况。
短信提醒:金额不足或金额欠费提醒、电表充值到账提醒，都可及时短信通知商户。
远程控制:可对任意一块电表执行远程拉闸或保电等一系列远程控制操作，方便管理。
5.3设备选型
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设备名称 |
型号 |
主要功能 |
预付费型
多用户计量箱 |
ADF300 |
三相进线，36路单相或12路三相出线（具体可在单相36路范围内配置），进线电流3*250A，出线电流规格5（30）、10（60），电流、电压、功率等基本电参量计量，具有反窃电，远程抄表用电量查询，预付费控制、定时控制、强制控制、恶性负载识别等控制功能 |
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内控型预付费电表 |
三相
DTSY1352-NK/NB |
电流规格10(60)A、三相电能计量、内置磁保持继电器、电能脉冲输出、RS485通讯接口、Modbus-RTU协议、LCD液晶显示，配套充值终端或远程售电系统实现预付费,支持NB通讯。 |
单相
DDSY1352-NK/NB |
电流规格10(60)A、单相电能计量、内置磁保持继电器、电能脉冲输出、RS485通讯接口、Modbus-RTU协议、LCD液晶显示，配套充值终端或远程售电系统实现预付费，支持NB通讯。 |
6结束语
文章对低压电力客户远程集中自动抄表功能以及设计框架进行了分析与讨论，并通过实例分析了投入远程集中自动抄表项目的经济效益。选择电力载波的方式作为电能采集器与集中器之间的连接桥梁，构建了远程集中抄表系统的结构图，降低了低压电网的干扰特性，收获了经济效益。
参考文献
[1] 蔡晓玲.低压集抄系统的现状与管理分析[J].中国新技术新产品,2012(2):114-115.
[2] 郑东升.智能化环境下低压电力客户远程集中自动抄表功能实现[J].
[3] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版.
